不同挡板开度下静态分离器分离性能数值模拟

为实现对现有静态煤粉分离器及磨煤机系统的实验调整,采用FLUENT软件对MPS磨静态煤粉分离器的分离性能进行了数值模拟,分析了不同挡板开度下分离器内气相速度和不同粒度煤粉体积分数的分布情况。结果表明：分离器的锥形筒部位为强制涡和自由涡两种流动相结合的流动状态,挡板叶片至出口管部位的流动为复杂的三维流动。随着挡板叶片开度减小,分离器对煤粉的分离比率增加,分离能力增强,对较大颗粒的分离作用增强幅度较大,而对较小颗粒的分离作用影响较小。     

内置偏心螺旋扭带的管内层流流动特性

采用数值模拟方法,对层流状态下内置偏心螺旋扭带的管内流动特性进行了研究。结果表明:螺旋扭带的偏心放置改变了管内流场的对称结构,轴向速度极值出现在扭带与管壁最大环空间隙中间,径向速度和周向速度极值出现在扭带圆周范围内的扭带两侧;轴向和径向速度极值随着扭带偏心率的增大而提高,而周向速度极值随着扭带偏心率的增大而减小;流体在偏心螺旋扭带作用下会形成一个围绕其轴线同向旋转的强制涡,当螺旋扭带靠近管壁时,该强制涡又会带动其外围流体旋转流动,形成一个与强制涡旋向相反的诱导涡;管内压力降随扭带偏心率及扭率的增大而减小,随扭带宽度及雷诺数的增大而增大;螺旋扭带的偏心放置促进了流体的径向流动,降低了流动阻力,有利于边界层内流体的扰动和更新。     

涡旋的提取和跟踪算法研究

文中提出了基于特征流场[1]概念的平面时变流场多涡结构中涡旋的自动提取及跟踪算法研究。该算法是通过提取流场中的涡旋区域从而确定涡核范围,对涡核采用流线积分的方法来跟踪,精密跟踪三维特征流场内涡核以及在被积流线上记录其具体的演化路径,从而为流场中不同时段的演变过程能更直观的去观察奠定了基础。     

水力旋流器内部流场的数值研究

在PIV实验验证的基础上,利用RSM雷诺应力模型和VOF两相流模型对50mm水力旋流器内部流场进行了系统的数值研究.结果表明:旋流器内静压从器壁至中心逐渐下降,静压为0处即为空气柱边界,空气柱内为负压,空气柱的存在增加了分级过程的能量消耗;旋流器内切向速度分布符合组合涡特征,内部为强制涡运动,外部为半自由涡运动;零速包络面是轴向速度方向发生改变的转折面,其上部为柱形,下部为锥形,柱形段直径约为溢流管的23倍;在外旋流区域径向速度方向从旋流器器壁指向中心,内旋流区域存在方向相反、位置相对的径向速度,空气柱内径向速度基本为0.     

立柱旋涡三维数值模拟

立轴旋涡的边界条件复杂，存在很难求解的曲线自由水面，三维数值模拟相当困难，目前还未见报道，采用VOF方法处理水气二相流自由表面，通过三维数值模拟描述立轴旋涡的形成过程，用拉格朗日法求解液体颗粒的运动轨道，并给出了压力和流速特性，有利于对立轴旋涡的生成机理和消涡措施作进一步分析。     

水平圆管中螺旋流的形成与衰减

螺旋流输移固粒具有分布较均匀等特点，利用多导叶式起旋器能方便而有效地形成螺旋流；螺旋流中的速度分布接近于正常管流与强制涡流的迭加；螺旋流中的旋流分量易衰减，需用专门设施来维持。     

磁悬浮列车行驶噪声的测试与分析

在世界上第一条商业化磁悬浮轨道交通运营线上，对磁悬浮列车行驶噪声进行较为深入的现场测试，并进行较为全面的分析研究．典型的测试结果表明，在距轨道中心线35m处，最大计权声级为96dB(A)与101dB(C)．主要噪声来源为空气动力性噪声．它可分为3个部分：绕流声、附面层噪声与尾流噪声．噪声具有脉冲性与间歇性，对轨道两侧环境的噪声污染具有不可忽视的影响．     

船用螺旋桨盘前方诱导速度计算

提出了计算船用螺旋桨盘前方诱导速度场的计算模型及方法。假定桨前方诱导速度可由三部分组成，即ｕ＝ｕＬ＋ｕｂ－ｕＦ，ｕＬ为由 Ｌｅｒｂｓ诱导因子法所计算的诱导速度；ｕＦ为由场点至桨盘处自由涡系在场点处所产生的诱导速度；ｕｂ为桨盘处附着涡在场点处所产生的诱导速度。这三部分诱导速度计算均十分简单，从而避免了由桨盘处开始向后泄向无穷远处自由涡系在场点处所产生的诱导速度计算时所必须进行的一无限数值积分，计算方法中计入了桨叶有限叶数的影响。所作实例计算与试验结果比较，吻合良好。     

Direct numerical simulation of a particle-laden weak-shearing plane jet

Direct numerical simulation (DNS) has been utilized to solve numerically a two-dimensional compressible weak-shearing plane jet, in which the jet exit velocity and the co-flow velocity are in the same magnitude (2∶1 in this paper). We also use the one-way coupling method to simulate the dispersion behaviors of solid particles in various representative sizes, i.e. St=0.01, 1, 10, 100, where St is the Stokes number. We get a vorticity field with fully varicose (symmetrical) modes and the entire precise processes of the rolling-up of one spanwise vortex, the pairing of two vortexes and the mixing of three vortexes. The mean longitudinal velocity (U) profile compares well against the experimental results. The Reynolds stress profile looks special due to the symmetrical vorticity field. The particles whose St=0.01 reproduce the vortex structures in detail, and the ones of St=1 exhibit interesting self-organized behaviors and possess the most non-uniform concentration field. They disperse uniformly around the single and pairing vortex kernels, while a few of them are arranged almost in a straight line in the center region of the paring vortexes, which is caused by the contribution of the border of two vortexes in the pairing process. St=10 and 100 can be treated as large particles, on which the flow field has few impacts.     

水流空心涡带流场的PIV测试与分析

采用PIV激光内流测试技术,在实验室内对水流的空心涡带的实验测量方法进行研究,主要介绍对轴向面上的流动测量,对涡带附近测得的数据采用特殊处理方法,该方法能够有效测出水流运动的速度场分布,为水力机械涡带内流PIV测试提供依据。     

编带机锭子运动轨道曲线分析

锭子运动的轨道由直线和曲线两部分交替组成。锭子沿轨道运动时 ,由于速度、加速度的变化 ,使锭子与轨道间产生冲击和噪声 ,降低它们的使用寿命。加速度变化愈大 ,冲击力及噪声愈大。引起加速度变化的原因主要是轨道曲线形状。不同的曲线形状 ,加速度变化量不同。本文分析锭子运动轨道曲线的目的就是选用最佳曲线。通过分析 ,得到不同曲线的加速度变化量。比较确定 ,轨道曲线做成抛物线优于其它形状的曲线。抛物线形状简单、加工方便 ,锭子加速变化小。该结论可供生产、科研单位参考、借鉴     

环形管用于空压机排气量的微机检测

本文利用强制涡流理论导出了环形管用于测空压机排气量的数学模型,介绍了微机检测装置的组成。以实测数据证明了该方法的实用性。     

挡板改善KR法脱硫搅拌效果的数值分析

为了改善KR法脱硫搅拌效果,本文在铁水罐内添加控流装置,并应用Fluent软件,采用VOF模型对罐内的搅拌流场进行了数值分析,研究了挡板的布置方式、数量与宽度对流场特性的影响。结果表明,铁水罐内设置挡板能够抑制中心漩涡的形成,扩大脱硫剂颗粒在罐内的分散区域;布置4块高度为铁水罐高度1/2、宽度为铁水罐直径1/10的短挡板时,罐内的强制涡流区基本消除,铁水罐底部仍保持较快的流场速度,搅拌效果最佳。     

水平轴风力机尾流湍流结构的时空演化

基于小波变换的分析方法,结合致动线模型和大涡模拟研究了一台33 kW水平轴风力机尾流湍流结构的时空演化过程.研究发现,随着距风轮平面距离的增大,尾流中各测点的平均速度先减小后逐渐增大,速度波动的幅值呈减小趋势;风轮后7倍直径内,速度曲线具有明显的周期性,反映出脱落涡通过频率为1.80 Hz,其为风轮旋转频率的两倍.风轮后1倍直径测点处的叶尖涡所在的频率为0.78~25.00 Hz,形成的涡管通过该测点的时间约为0.32 s,涡管直径约为1.83 m;3倍直径测点处出现了0.15~0.78 Hz的低频率湍流结构;7倍直径测点处叶尖涡的频率为1.56~25.00 Hz,相比7倍直径测点之前的叶尖涡频率范围有大幅减小;8倍直径测点处,与近尾流区域相似的叶尖涡的涡管形状消失;9倍直径测点处叶尖涡基本完全耗散.     

旋流条件下的气液环空流流动规律研究

针对涡流工具排液效果的问题,开展了旋流条件下气液两相流动模型的研究。考虑到旋流中角速度的存在,研究中采用气液流动在径向和周向上的动量和角动量平衡的方法,建立了气液流动控制方程,计算了液膜厚度,气液相旋流强度等参数以及压降梯度,并进行涡流工具实验验证模型。涡流工具降低压降损失的机理结果表明,安装涡流工具后流动压降可以降低5%~20%。根据实验及模型,在低速（气相速度小于13 m/s）时,小旋流角和高旋流强度更利于降低压降,而高速（气相速度大于16 m/s）时,高旋流强度会增加额外摩擦阻力。旋流强度的衰减速度会随着液相速度增大而减小,而随气相速度增大而增大。该研究结果可对涡流工具进行优化设计,以达到最佳排液效果。     

液-固(气)旋流器分离性能分析及环保工程应用

 阐述环保工程和化学工业中的广泛使用的液-固（气）旋流分离器结构特性,并分析液-固（气）旋流分离器的流场结构,观察旋流器的流线和流动现象。根据实验数据,采用圆柱室内二维轴对称涡流模型,计算涡室内准自由涡区压力分布,得准自由涡区的速度函数;按旋流器液-固（气）流体运动规律,计算分离的颗粒直径和分离效率。通过实验方法揭示液-固（气）旋流器流体运动的规律,最后给出废气治理工程的实例,并讨论其在环境保护领域中的应用前景。     

基于激光雷达回波的动态尾涡特征参数计算

为了实现对飞机尾涡的有效检测,提高机场跑道利用率,减少飞机延误,本文以尾涡物理模型为基础,分析尾涡的环量和径向速度分布规律,并结合尾涡的下沉及消散模型,提出一种基于激光雷达回波的动态尾涡特征参数计算方法,即利用激光雷达回波数据提取尾涡流场的速度包络,解算出尾涡径向速度分布,并根据其反演出涡核位置及尾涡环量。采用仿真的动态尾涡流场激光雷达探测回波数据进行算例分析,验证了该方法的有效性。     

迎风条件下速度梯度对地面涡气动特性影响数值模拟

以缩比的近地面短舱进气道为研究对象,通过数值计算模拟的方法得出在迎风来流条件下速度梯度对地面涡流场的结构及气动特性曲线的影响。研究表明,速度梯度是影响地面涡的主要因素。在不同的速度梯度下地面涡结构明显不同。在Y方向速度梯度下近地截面形成的地面涡是一对涡,旋转方向相反。速度梯度越大,地面涡强度,总压畸变指数明显变大。且峰值会出现滞后现象。在Z方向速度梯度下,近地截面形成的地面涡是一个单涡结构,在进气道上方也会形成一个涡体。地面涡强度、总压畸变指数会先增大后减小,峰值不会出现滞后现象。     

用LBM方法模拟壁面驱动粘性不可压半圆形空腔流

基于格子Boltzmann方法(LBM)数值模拟壁面驱动的粘性不可压半圆形空腔流. 采用具有二阶精度的曲线边界处理方法, 得到了不同雷诺数下的流线图、 涡线图及速度分量沿半圆形中心线的分布. 在小雷诺数的条件下, 流动状态仅由一个涡组成; 随着雷诺数的增加, 出现一个二级涡, 涡的大小与雷诺数有关. 数值结果表明, 格子Boltzmann方法简单有效, 适合处理该问题.     

高速列车运行引起的地表振动分析

把轨道作为弹性地基上的梁，得到轨枕与道床之间的动反力，采用薄层法求得分层土体的稳态响应，建立了运行车辆-轨道-环境振动模型，首次对秦沈高速铁路列车运行产生的沿线地基的振动响应进行了分析与对比．分析表明：移动轴重作用率对加速度频谱起控制作用，在其附近出现峰值；加速度随列车速度的提高缓慢增加，当列车速度接近地表的瑞利波速时，会引起振动放大现象；理论模型能很好地预测近场的振动响应．