考虑旋转和曲率的湍流模型修正及应用

通过分析湍流模型在模拟旋转和弯曲壁面的旋转机械内流时存在的问题发现,在原有湍流模型的基础上考虑旋转和曲率效应是提高离心泵内流模拟精度和改善流动不稳定性的必然选择;在k-ωSST模型中通过考虑旋转和曲率修正,同时引入Hellsten的理查德森数修正模型思想和扩展内秉旋转张量修正,生成了一种新的湍流模型;应用改进后的湍流模型对比转数为34.34的离心泵在不同工况下的内流场进行了数值模拟,并将改进前后的数值计算结果与试验结果进行了详细对比,由此分析了泵内部流场的分布规律。研究结果表明:改进后的湍流模型预测的能量性能与试验值更接近;在0.6倍设计流量工况下,改进后湍流模型的扬程预测精度提高了3%,效率预测精度提高了近2%,这一结论在内流场中得到了验证;与原湍流模型相比,改进后湍流模型明显改善了叶轮流道和蜗壳扩散段处的流动情况。该结果可为湍流模型研究提供参考。     

大曲率结构化表面湍流流场特性对比研究

湍流模型选择对于小尺寸大曲率圆管内软性磨粒流湍流流场模拟计算具有重要影响.针对此问题,提出使用标准k-ε模型与考虑两相磨粒流平均流动中的旋转及旋流流动情况的重整化群(RNG)k-ε模型进行仿真对比研究的方法.基于颗粒动力学理论的欧拉模型,对软性磨粒流的控制方程进行求解.通过使用两种湍流模型,对小尺寸大曲率圆管内湍流流动进行仿真计算,得到了两湍流模型下软性磨粒流流场的速度、压力、湍动能等数值模拟结果.仿真结果对比分析表明:标准k-ε模型模拟得到的速度值与实验值存在一定误差,而RNG k-ε模型仿真的速度值误差相对较小;标准k-ε模型对湍动能的估值计算比RNG k-ε湍流模型高,难以计算有滞止点的流动过程;RNG k-ε湍流模型能更有效地模拟有大曲率带分离的湍流流动,从而证明该模型更适合小尺寸大曲率圆管内软性磨粒流湍流流动的研究.     

弯掠翼叶轮内流压力场的计算机数值仿真

采用计量流线曲率和旋转流动的改进的曲率时间尺度k-ε湍流模型和Navier-Stokcs方程组求解，对宇宙航空弯掠翼型叶轮和对比用基准叶轮的内流压力梯度场进行了计算机数值仿真，分析了压力梯度场的变化规律及其作用机制．仿真结果表明：弯掠叶轮数值仿真必须选择计量曲率和旋转影响的改进湍流模型；弯掠翼型形成的C型压力梯度场有益于抑制低效流；可以通过移动积迭点位置调整压力梯度以控制内流场．     

考虑曲率与旋转时二维不可压缩 湍流边界层求解的一种积分方法

在考虑旋转与曲率对边界层湍流结构影响的前提下,本文给出了一个适合于整个湍流边界层的统一的速度分布公式.根据现有的一些实验数据,用样条曲面拟合的办法,得到了该公式中参数β的变化关系.基于此速度分布公式,本文提出了一种新的计算二维不可压湍流边界层的积分方法.与其它积分方法相比,本方法所需的经验补充关系式少,且计算时不必给定初始形状因子H_0.计算结果与实验数据的比较表明,该方法可以较好地预示边界层流动.     

考虑旋转和曲率修正的螺旋桨梢涡流场模拟

应用显式代数雷诺应力湍流模型对螺旋桨尾流中梢涡流场分布进行了数值研究,为了避免过高地预报梢涡涡核内湍流黏性耗散,对湍流模型进行了旋转和曲率修正．应用全六面体网格对螺旋桨计算域进行网格划分,为了避免数值离散误差,对梢涡区域进行了网格加密处理．计算结果表明：提出的尾流中梢涡流场分布数值模拟方法能够准确预报螺旋桨梢涡流场的分布及涡核位置,并准确反映了梢涡形成和发展过程中梢涡内主涡和次涡的关系,与实验测量结果基本一致．     

有曲率影响的湍流流场中几种k-ζ模型的数值

采用圆柱坐标系下简化的高阶各向异性kε模型、标准kε模型和各向异性kε模型分别对有曲率影响的弯管内湍流流动进行数值分析,并与实验数据作比较.结果表明,由于MAKE模型考虑了曲率对雷诺应力的影响,对雷诺应力的预估更与实验值符合.对近壁区主流速度、雷诺应力的计算,MAKE模型比SKE模型、AKE模型有进一步的改善.证明MAKE模型预测有曲率影响的湍流流动行之有效.     

有曲率影响的湍流流场中几种K-ε模型的数值

采用圆柱坐标系下简化的高阶各向异性K-ε模型、标准K-ε模型和各向异性K-ε模型分别对有曲率影响的弯管内湍流流动进行数值分析,并与实验数据作比较.结果表明,由于MAKE模型考虑了曲率对雷诺应力的影响,对雷诺应力的预估更与实验值符合.对近壁区主流速度、雷诺应力的计算,MAKE模型比SKE模型、AKE模型有进一步的改善.证明MAKE模型预测有曲率影响的湍流流动行之有效.     

两种不同形状旋转带对气液两相流场影响的计算流体力学模拟

利用计算流体力学软件FLUENT,以RNGk-ε湍流模型和Eulerian多相流模型对旋转带蒸馏设备内的流场进行了数值模拟.模拟考虑了旋转带的结构因素.结果表明,无开孔的旋转带在高速转动时,设备内的流体会产生界面分离现象,不利于气液两相的密切接触.而有开孔的旋转带在高速旋转时,会有效地改善流体界面的分离,而且气液两相的湍动程度更大,这些现象将有利于气液两相的传质.同时,比较了开孔位置和孔径大小对改善气液界面分离的影响.模拟结果为进一步研究旋转带蒸馏设备的结构优化和操作提供了理论依据.     

不同旋转轴对矩形通道内湍流与换热影响研究

对旋转矩形通道(横截面的长宽比b/a=2)内湍流流动和换热进行了大涡数值模拟.基于一种具有二阶精度的不协调混合格式(Adams-Bashforth/Crank-Nicholson)对N-S方程进行离散.采用动态亚格子模型对雷诺应力进行了模拟.湍流雷诺数Reτ和普朗特数Pr分别为400和0.71,旋转数Roτ=0～5.分析了管道横截面内平均速度、平均温度以及湍流强度的分布.结果表明,不同的旋转轴对湍流流动和换热有重要的影响,在高旋转数时,湍流结构在稳定侧和非稳定侧均有明显的变化.在相同旋转数下,与矩形通道绕z轴旋转时相比,系统绕y轴旋转的平均换热系数有所增大.     

离轴扭曲各向异性高斯-谢尔模型光束在湍流大气中的传播

该文基于广义惠更斯-菲涅耳原理,利用部分相干光复曲率张量推导出了离轴扭曲各向异性高斯-谢尔模型光束在湍流大气中传播的解析表达式,详细研究了该类光束在湍流大气中的传播特性.研究表明:离轴扭曲各向异性高斯-谢尔模型光束光斑在湍流大气中将退化为非离轴高斯圆形光斑;离轴参数与传播距离之间的关系曲线随着湍流强度的减弱、扭曲参数的增大以及光源相干性减弱变化缓慢.结果还表明,利用部分相干光复曲率张量分析各类高斯-谢尔光束在大气湍流中的传播和变换特性是一种简单有效的方法.     

综合因素下的星载SAR模糊函数分析

综合考虑地球自转、地球曲率以及卫星轨道等因素,建立了星载合成孔径雷达（synthetic aperture radar,SAR）卫星绕地飞行模型,推导了星载SAR模糊函数的表达式。通过对模糊函数进行分析,表明模糊函数与地球自转、地球曲率及卫星轨道因素有关。为验证理论推导结果,对卫星位于不同赤纬(卫星与地心连线和赤道面的夹角)照射地面目标情况进行了仿真分析,仿真结果表明：对比传统模糊函数,地球自转和卫星观测位置会使星载SAR的模糊函数分辨单元轴有一定的偏转,而地球曲率和卫星圆轨道会影响星载SAR模糊函数所表示的分辨率,在合成孔径时间较长或卫星侧视角较大的情况下表现得更为明显。     

大理涡动相关观测数据的处理及质量评价研究

依据大理国家气候观象台涡动相关仪2011年实测数据,采用目前主要的湍流通量数据处理和质量评价方法,对原始湍流数据进行一系列的预处理以及定量分析各处理步骤对湍流通量计算结果的影响,同时以湍流平稳性和通量方差相似性检验为指标对数据进行质量评价分析,并应用解析足迹模型对湍流通量观测的空间代表性进行初步分析.结果表明:对大理站来说,湍流通量计算的平均时间选取30 min为宜.剔除野点、二次坐标轴旋转、超声虚温修正、时间滞后校正、频率响应修正以及WPL修正处理会对湍流通量计算结果带来不同程度的影响,尤其是二次坐标轴旋转对动量通量以及WPL修正对CO2通量的影响较为显著.湍流平稳性和通量方差相似性检验结果显示,涡动相关通量观测数据总体质量较好,动量通量、感热通量、潜热通量以及CO2通量中高质量数据所占比例分别为59.4 %、64.2 %、63.8 %、63.2 %.湍流通量源区分析表明,源区整体呈西北东南向分布,位于测站东南方向的区域是湍流通量观测的主要贡献源区.     

常曲率窄深型弯曲河流水流动力稳定特征理论研究

弯曲型河流是自然界最为常见的河流形态,河道中河床形态和河势单元的发展与水流流态转化密切相关.作为这方面的研究基础,以常曲率窄深型河流(河湾)为背景,对流动稳定性特征进行了研究,得到了弯道层流理论计算公式和临界雷诺数计算公式,对于弯道设计具有指导作用.与顺直河道相比,其稳定中性曲线沿坐标轴前移,失稳临界雷诺数增加,对扰动波数的响应范围减小,流动状态更易保持,为进一步研究河湾"点沙坝"和"自由沙坝"等河势单元的形态形成打下理论基础,丰富了非线性河流动力学理论.     

用球面混合曲率图像比较三角网格模型的相似性

针对现有相似性比较算法对模型的局部细节特征描述不足的现状,提出了一种零亏格三角网格模型形状相似性比较的新方法.在对三角网格模型进行姿势配准以后,映射三角网格模型到单位球上,并用多种曲率生成球面混合曲率图像,然后用球面调和函数对其分解,提取一维旋转不变的形状描述子进行相似性比较.实验结果表明,采用球面混合曲率图像可以对三角网格模型中不同类型的曲面进行清楚的区分;文中提出的方法能更细致地区别三维模型,对网格分辨率鲁棒且特征提取稳定,因此可以提高三维模型检索的有效性.     

三维de sitter空间中常平均曲率抛物旋转曲面

本文讨论三维 de sitter 空间中的曲面,得到了具有非零常平均曲率的所有抛物型旋转曲面,给出它们的方程。     

钝体尾流的双重小波包分解

根据湍流相干结构和非相干结构不相关的特性，提出了一种钝体尾流双重小波包分解的新算法，将湍流的运动分解成相干分量和非相干分量，该算法以湍流相干分量和非相干分量的相关系数作为迭代的控制指标，减小了过去算法中的随意性，用该算法对大长宽比的钝体尾流三维超声波流速仪测量数据的分析表明：1)钝体间距与宽度之比大于4时，钝体间的相互影响可以忽略不计；2)流线型的钝体尾流紊动强度较小。     

外环流气提式反应器液体局部动力学的实验研究和数值模拟

在外环流气提式气液反应器内,分别以空气和质量分数5%羧甲基纤维素（CMC）水溶液为气相和液相,对液相局部动力学进行了系统研究。应用电极示踪测试技术（ETM）测定了下降段液体速度;应用计算流体力学软件FLUENT 6.0对上升段的液体湍动能和湍动能耗散率进行了模拟计算。模拟结果表明：气体分布器对液体湍动能和湍动能耗散率有较大影响,液体湍动能和湍动能耗散率随表观气速的增大均增大,且液体湍动能呈现出较对称的波动模式。在低气速下,局部液体速率的模拟结果与实验数据吻合良好。     

气流引射器混合室流场计算的积分法

本文分析了气流引射器混合室内射流的紊流混合过程,速度分布、温度分布采用阿勃拉莫维奇的普遍参数型,建立起求解流场的积分方程。验算了等截面管道中非均能气流的混合过程,温度分布与实验作了比较,还对某气流引射器混合室流场进行了计算,给出若干截面上的速度分布及压强沿轴向的变化规律。