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。     

透平动叶栅二次流涡系演变及气动特性的数值模拟

采用控制容积积分法和协调一致的求解压力耦合方程的半隐算法，数值求解了三维稳态时均N－S方程组，并应用可实现k-ε湍流模型，计算 低展弦比透平叶栅二次流涡系的演变特点及叶栅气动特性。计算结果与现有的试验结果吻合良好，表明所用的数值方法及湍流模型适用于模拟存在复杂涡系的叶栅流动，计算结果表明，与静叶栅相比较，由于动叶栅的折转角较大，且气流膨胀加速程度较小，通道内横向压力梯度对涡系的发展及叶栅的气动特性产生了更为显著的影响，使得马蹄涡压力面分支在叶栅流道进口区域即与端壁上的横向流动相融合，并很快发展成强度较大的通道涡，马蹄涡吸力面分支也会较早地受到通道涡的卷吸而消失，以致叶栅的能量损失显著增大，出口气流角沿高度方向分布也很不均匀。     

水平轴变桨距风机叶轮的空气动力学分析

为研究风力机叶片的空气动力学特性,采用自由尾涡方法和升力面理论建立了描述风力机叶片周围气体流动和风力机特性的数学模型.引入涡系与叶片之间的诱导速度,对数学模型进行数值求解,得到尖速比与功率系数、风速与功率系数的关系曲线,并与实验数据进行比较.结果表明,计算结果与实验数据具有很好的一致性.与CFD计算相比,自由尾涡方法节省计算成本,并具有工程上可接受的计算精度,可为风场选择及风力机控制系统增速比设计提供参考.     

基于分离涡模拟方法的导管桨近尾流场及尾涡特性分析

基于分离涡模拟(DES)方法对设计工况下导管桨的近尾流场及尾涡特性进行数值模拟.数值计算中选用SpalartAllmaras湍流模型封闭N-S方程,采用滑移网格技术及混合网格划分方法完成导管桨敞水性能数值计算.通过分析导管桨瞬态尾流场及尾涡空间结构发现:近尾流场中螺旋桨半径区域瞬态诱导速度大,尾流中分布着连续漩涡结构,尾流加速作用明显.导管桨尾涡主要由导管剪切层涡、叶片涡系及毂涡组成,叶片涡系中包含叶梢涡、叶根涡、毂涡及相邻梢涡带之间诱导产生的S形二次涡;导管桨尾涡结构中多重涡系之间产生复杂干扰,尾涡形态出现融合、扭曲、分解并逐渐扩散.     

3-D段涡的兴波数值计算

基于段涡的线性兴波理论分析，给出了段涡的线性兴波速度势和自由表面波形的计算公式，提供了数值计算方法并且给出了相应的数值计算结果．由计算结果可以看出段涡兴波的自由表面形状特征与段涡的长短、段涡离自由表面的距离的关系以及来流速度的大小对段涡兴波的影响，为水翼的兴波问题的计算提供了基础。     

仿鱼类游动模式下的摆动翼水动力性能研究

以二维NACA0012水翼为计算模型,基于计算流体力学(CFD)方法,采用RNGk-ε湍流模型,利用动网格技术,数值计算了不同斯特哈尔数(St)下正弦摆动模式(SM)水翼的平均推力系数,通过与实验对比,验证了计算方法的有效性.基于鱼类身躯的柔性波动,建立了仿鱼类摆动模式(FM)水翼的动力学模型,探讨了不同侧向平移幅值下,两种模式水翼的推进性能.计算结果表明:FM水翼的平均推力始终大于SM水翼,侧向平移幅值为0.8c (c为水翼弦长)处,有最大增量7.2%.尾涡分析表明:侧向平移幅值较小时,两种模式水翼脱落涡呈反卡门涡街形式,FM水翼脱落涡强度高、耗散快;随着侧向平移幅值增大,涡系诱导作用增强,侧向射流增强.     

单列圆柱流体诱导振动数值模拟研究

基于表面涡方法和流固耦合模型,研究了雷诺数为2.67×104时的单列圆柱流体诱导振动问题,并计算了涡云图、流体力、振动响应、涡脱落频率等.计算模拟结果很好地重现了刚性单列圆柱在小间隙比(1.5)下以宽、窄尾涡交替和多频为特征的非均匀流态,以及间隙比为2.0时的涡脱落现象.此外,还研究了单列自由振动的弹性圆柱在间隙比为2.0时的流体诱导振动问题,结果表明:在大振幅条件下,流体诱导力在x方向和y方向有较强烈的耦合;随着振幅的减小,x方向振动对y方向振动的影响可以忽略,可采用单自由度的动力学模型假设进行计算.     

螺旋桨非定常性能计算的升力面方法

本文利用非定常数值升力面方法计算了运转于非均匀流场中的螺旋桨性能,该方法建立在作者提出的新的定常螺旋桨尾涡模型的基础上,在用圆锥螺旋面模拟的过渡区尾涡片中,加入了泄出涡以反映非定常特性.数值计算的升力面方法采用离散的涡、源奇点系,并编制了相应的非定常性能计算的计算机程序.最后,对14届ITTC 螺旋桨委员会提供的实例以及其他例子作了比较计算,结果表明,本法是可行的.     

竖井进流水平旋转内消能泄洪洞流场数值模拟

应用雷诺应力模型，模拟了竖井进流水平旋转内消能泄洪洞空腔环流的水力特性。数值模拟与试验结果比较表明，雷诺应力模型模拟水平旋流泄洪洞的水力特性是可行的，泄洪洞底部压强沿程呈减小变化规律并与实测值一致；轴向流速沿径向呈峰值靠近壁面的抛物线分布，切向流速呈强迫涡和自由涡的组合涡分布，自由涡占大部分区域，轴、切向流速模拟值与实测流速值均符舍得较好。并计算和分析了空腔环流的压强等值线、湍动能、湍动耗散率、旋流夹角等的沿程变化，揭示了竖井进流水平旋转内消能泄洪洞空腔环流的一些特有的水力特性。     

新的螺肇桨尾涡近似方法

基于解析尾涡模式，提出了一种新的尾涡近似方法，尾涡分为近区和远区，在近区，尾涡在选定扇形截面上解析地求出，在其他处理过非线性插值求得；利用了解析尾涡的特点同时减少了计算量，根据流体连续性方程确定尾涡的收缩半径，避免了梢涡半径的不收敛性为重负荷螺旋桨设计和非设计工况下螺旋桨性能计算提供了一种有效的尾涡近似计算方法。     

高斯涡旋光束在ABCD光学系统中的传输

 为了研究高斯涡旋光束在ABCD 光学系统的传输演化规律,基于广义惠更斯菲涅耳积分公式,推导了拓扑荷为+1 的高斯涡旋光束经ABCD 傍轴光学系统传输的解析表达式,并数值模拟和分析高斯涡旋光束在自由空间传输中4 个观察平面上的光强分布和相位分布的特点.结果表明:随着传输距离的增加,高斯涡旋光束的光斑尺度明显增大,但光强也随之减小;同时从相位奇异点发出的等相位线由射线变成弧线,最终形成螺旋线结构.     

高层框架自由振动的Sturm-Liouville微分方程

提出一个计算高层框架基本周期的简单方法.为简化计算,用一个等直弯-剪悬臂梁来模拟高层框架结构进行动力分析.证明了高层框架自由振动的微分方程是四阶Sturm-Liouville微分方程,用变分法推导出计算高层框架自由振动基本周期的表达式.     

XY模型中涡旋数密度的Monte Carlo模拟

应用蒙特卡罗方法,系统地研究了铁磁XY模型中涡旋数密度随时间的弛豫过程,仔细分析了序参数和涡旋数密度的临界标度行为。自由涡旋数密度存在幂次律行为,但需要引入修正。测量得到静态临界指数η,与理论得到的结果相符合。     

块体运动矢量分析法

大量岩体失稳,是结构面和临空面组合切割成的岩块的岩块或岩体系统发生运动造成的,应用块体理论和运动学矢量分析,导出了各种受力条件下岩块或岩块系统的稳定性安全系统算式和满足给定安全系统所需加固抗力的算式,编制出计算机软件。     

声波涡流法采油技术的研究与试验分析

为进一步尝试采油的新技术,研究了声波、涡流对流体的影响,V选择了鄯善采油厂和中原油田采油一厂油井作为试验井.结果表明,在声波涡量的综合作用下,可以使垢层破裂、滑脱,使原油质点从吸附状态变为游离状态,使油、水的渗流速度和渗流量提高,最终使产液中的液、气、固三相高度溶融并乳化,从而起到防腊、防垢、降黏、增油的作用.分析了现场的试验数据,表明实现了明显的节能效果,有效延长了加药清蜡周期,运行安全可靠,对油层无伤害,对岩层无污染,提高了原油的采收率.     

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。     

子午加速轴流风机最优化设计方法的研究

本文通过对叶道内的流动损失与气动参数和结构参数间关系的研究,在叶道无叶间隙处气体流动的各基本方程式、扩压因子关系式的基础上,运用最优控制理论建立了子午加速轴流风机最优化设计的数学模型。由于模型的奇异性,本文应用奇异控制原理、广义梯度原理和受控涡流设计思想导出了子午加速轴流风机最优“流型”的设计模型和计算程序。通过最优化设计计算和叶轮性能实验,证明与未优化的叶轮相比绝热滞止效率可提高3％。     

有机混合液体声速混合定则的研究

根据Jacobson理论及液体声速与分子自由程的关系 ,推导出有机混合液体声速与各组分声速之间满足的混合定则 ,并通过实验进行了验证。结果表明 ,实验测量结果与理论计算结果符合较好 ,最大误差为 3.4 % ,可以用来进行多元体系的声速计算。