流体绕多个钝体不稳定分离流动数值仿真

采用离散涡方法对绕多个钝体不稳定、分离流动进行了数值仿真。数值试验结果表明，在来流对称的条件下，绕双圆柱流动是双稳态的，这和实验是一致的。绕多个钝体的流动更为复杂，前排对后排的流动存在很大的影响，尤其在前排不仅是一个物体的情况下。计算中还包括了物体的不同截面形状。这些计算结果将有助于各种换热器、海洋平台、建筑群布置等正确设计，改变以往仅按平均、稳定流动的设计。     

V形钝体流场的数值计算

钝体后的回流区是流体绕流钝体所形成的旋涡区域,该区域的存在对于欲用钝体稳定火焰进行燃烧起着很大的作用,本文利用二维k-ε紊流模型对某V形钝体周围的流场进行了冷态数值模拟,探讨了该区域的性质,同时将计算结果与实验数据进行了对比,其结果相符合.     

脫体激波后駐点附近流动量之間的关系

在高超音速钝头物体绕流问题中,激波形状和脱体距离以及速度梯度的估计在驻点附近的热交换问题和熵附面层估计中具有相当重要的作用,目前已有相当多的理论方法近似的估计出对称轴上激波脱体距离б_0(或就为△_o)随M_∞的变化关系。最近S.O.Traugott利用的一级近似法作出了驻点附近脱体距离б、激波曲     

湍流边界层中方体表面压力的二维数值模拟

采用ｋ－ε模型及ＳＩＭＰＬＥ方法，计算了绕方体流动的湍流界层中方体表面的压力发布，所得计算结果与实测结果比较符合，计算结果表明，本文的方法为实际模拟风绕建筑物的流动等钝体绕流问题提供了有效手段。     

基于声扰动方程的矩形柱绕流噪声数值模拟

为了研究低雷诺数下钝体绕流噪声,提出一种混合声学预报方法.采用声扰动方程(APEs)结合浸入边界算法(IBM)对矩形柱绕流噪声进行模拟研究.首先通过方柱绕流模型对混合方法和边界条件进行验证,然后讨论不同迎角下方柱的流噪声特性及0°迎角下矩形柱长宽比对声场的影响规律.结果表明:方柱绕流仿真结果与文献计算值符合较好,说明本文方法有效;随着迎角增加,声压级和声传播角相应变化,30°迎角下声压级较大;矩形柱的辐射噪声低于方柱辐射噪声,并随着长宽比增大逐渐减小,主要是因为尾流区形成卡门涡街的位置向下游移动,降低了尾涡强度和升力变化;矩形柱尾涡脱落和升力变化是主要的噪声源.     

超声速立方体绕流数值模拟

为了提高对超声速钝体绕流过程激波结构以及尾流变化的认识,该文利用自适应网格加密(AMR)方法与AUSMDV格式,实现了Euler方程的数值求解。对典型二维前台阶激波反射算例的验证结果显示了AMR法的优越性。将结果应用于马赫数分别为Ma=3.0,2.0时的立方体绕流数值研究,结果显示了不同超声速来流条件下立方体头部弓形激波的变化和立方体尾流涡街的发展过程。     

群体互扰下的风场绕流特性和风压分布分析

研究群体互扰下的风场绕流和风压分布问题.改进了流场模拟大涡模型的亚格子应力的湍动黏度,以改善大涡模型对壁面湍流的描述,在壁面处得到与直接数值模拟(DNS)相近的结果.基于此种改进的大涡湍流模型,在单物体和3个物体绕流情形下,分别选择结构刚性模型和弹性模型开展了流场和风压的数值模拟,得出相应的绕流特性和风压分布并与运用其他湍流模型的计算结果进行对比分析,以验证本文提出的改进技术.同时,计算表明,单物体和3个物体情形下的流场特性和风压分布显著不同.     

圆柱表面矩形绊条扰流减阻的实验研究

提出了一种降低钝体绕流阻力的“再附－减阻”（ＲＤＲ）构想，并在圆柱表面上安置矩形绊条对该构想进行了实验验证。在实验雷诺数范围内，该方法可使圆柱绕流阻力降低４０％，阻力的降低与矩形绊条的高度及安装位置有关，与绊条的宽度无关。     

风对建筑物体绕流的数值模拟

利用有限分析法数值模拟了风对建筑物体的绕流，对高雷诺数问题引进了一个经验公式较好地克服了实际中的困难，对方形、圆形及两头尖等各种形状物体绕流的计算结果表明数值方法在准确模拟各种形状建筑物体的绕流流场方面是成功的。     

基于RNG k-ε湍流模型钝体绕流的数值模拟

采用RNG k-ε湍流模型对钝体绕流流场进行了数值模拟．计算采用非交错网格的有限体积法求解二维不可压N-S方程．计算结果表明，RNG k-ε湍流模型可以成功地模拟绕钝体的不稳定、非定常和剧烈分离流动。     

输电塔钢管构件涡激振动数值模拟

用数值模拟方法对钢管构件涡激振动现象进行研究,分别进行了静止圆管绕流数值模拟以及弹簧支撑单自由度圆管绕流数值模拟.结果表明:静止圆管计算工况雷诺数介于20 000~35 000之间,升力系数幅值以及阻力系数均值的平均值分别为1.427和1.273,与前人试验结果较为吻合;涡街形成的决定性因素是物体后部两个分离剪切层的相互作用;发生涡激振动时,顺风向响应要远小于横风向响应;基于单自由度模型进行动网格分析,给出了最大位移比公式以及线性插值关系式,将二维数值模拟应用于三维钢管构件的涡振疲劳分析.     

低雷诺数k-ε模型钝体绕流场预测能力研究

以1∶3缩比标准MIRA三厢车型为对象,基于合理的网格策略,应用AB、LS、AKN和CHC四种低雷诺数k-ε湍流模型,对其外部绕流场进行数值仿真.以风洞试验数据为准,通过比较气动阻力系数及车身表面压力系数,系统研究四种低雷诺数湍流模型针对处于车体不同部位存在不同运动特征流动的仿真特性,进而明确四种低雷诺数模型针对高雷诺数临地面钝体绕流预测能力的强弱.     

绕流三角形钝体的通道流场的数值预测

本文从流体流动和传热的角度,对二维平行平板通道中空气绕流三角形钝体的流场进行了数值预测和相应的实验验证。湍流的时均值方程组用k-ε模型封闭,并经流函数-旋涡度变换后用有限差分法进行数值求解,在对流场壁面边界的处理上采取了更为简便的近似办法。     

绕圆盘钝体空化绕流现象的试验与数值模拟

通过试验研究与计算流体力学(CFD)数值分析相结合的方式深入研究了在不同空化阶段,绕圆盘钝体的非定常空化流动现象。试验和计算中,保持雷诺数不变,通过改变环境压强获得了不同空化数。试验在高速空化水洞中完成,采用高速摄像技术观测了各个空化阶段绕圆盘钝体的空穴形态,数值计算采用了汽-液两相的均相流模型,湍流模型和空化模型均分别采用基于密度函数分域的闭合方式,数值计算结果与试验结果吻合较好。研究结果表明,在不同空化阶段,绕圆盘钝体非定常空化流场呈现不同的阶段性特征,空化流场结构与形态存在很大的差异,随着空化数的减小,空化流场经历了小尺度空泡团的脉动—不稳定团状空化—稳定超空化等阶段,在空化的发展过程中,存在强烈的汽、液相间的质量和动量交换。     

CFD软件在工程流体数值模拟中的应用

阐述了CFD商用软件的工程应用．用FUENT软件进行了典型测试问题——钝体绕流数值模拟，经过与相关文献比较，其计算精度和模拟流态完全令人满意．对于绝大多数工程流体问题，从工程实用的角度来说，利用CFD软件进行前期数值模拟不失为一种明智的选择。     

钝体矩形断面绕流场机理与主分量分析

为研究钝体矩形断面的绕流场特征和气动特性,针对宽高比为4的矩形断面,基于雷诺时均N-S方程和SSTk-ω湍流模型开展了断面绕流场非定常CFD模拟,得到了与其它文献报道一致的断面阻力系数、涡脱St数、上下面压力平均值和脉动值分布、平均涡脱位置和再附长度.对表面脉动压力时程的主分量分析表明,第一主分量与压力脉动RMS分布一致,能反映表面不同位置的脉动压力强弱和整体分布特征.基于上下面第一阶主分量形状,可确定其分离剪切流中主漩涡的脱落位置.基于第一阶主分量系数,可获得矩形断面绕流的涡脱频率.矩形断面上下表面的主漩涡脱落主导了上下表面的压力脉动特征.     

钝体冷态流场的PIV实验研究

运用PIV技术在风洞中分别对5种不同形式的钝体：标准钝体、三角形钝体、流线形钝体、带通道钝体及非流线形钝体在冷态工作环境、不同缝宽下,获取了钝体后的速度分布.对比了5种不同钝体在不同缝宽下回流区长度的变化,认为随开度增大,在回流区结构不遭到破坏的前提下,回流区长度加大.同等条件下,非流线形钝体有最大的回流区长度;通过对尾迹区域的平均湍流动能的分析,认为平均湍流动能的强度随缝开度加大开始减弱,湍流强度最大的区域逐渐后移,最终往回流区的上下边界发展.通过对钝体后的尾迹结构和流动特性进行分析,为热态实验奠定了基础.     

多孔介质钝体火焰稳定特性实验研究

提出采用多孔介质材料制作火焰稳定器,利用其通透和弥散性能改善钝体后燃空比,降低钝体引起的压力损失,提高火焰稳定性.通过实心钝体、10和40PPI(pores per inch)多孔介质钝体火焰稳定特性和冷态尾迹测量对比实验发现:多孔介质火焰稳定器可获得更宽的火焰稳定范围;相同燃料和空气伴流条件下,多孔介质钝体后火焰刚性更强,燃烧更充分;实心钝体回流区较靠近钝体,回流区强度较强;多孔介质钝体回流区向下游发展,回流区强度较弱,但空气燃料混合更好.因此多孔介质稳定器关键是要确定合适的孔径,使火焰更稳定燃烧.     

基于LBM和FVM的方柱绕流特性对比分析

基于粘性流体理论,本文分别采用格子Boltzmann方法（LBM）和有限体积法（FVM）建立了粘性流场中方柱绕流模型,探究LBM在非光滑曲面钝体绕流方面的应用,并结合FVM进行对比分析。在FVM模型中,采用局部加密的方法对钝体边界进行处理,而在LBM模型中,除了传统的Half-way边界处理方法,还结合了拐角边界处理方法。为获得较好的可对比数据,根据已发表文献中的理论及UDF编译码技术分别对两模型的进出口边界条件进行了讨论和设置。对比分析了两模型下的速度云图以及获得的升、阻力系数,Strouhal数。结果发现方柱上游压力不受涡脱落影响,雷诺数对其影响也较小;两种方法下的速度、无量纲参数吻合较好,但两者最适进出口边界不同,且相同条件下,LBM比FVM数值模拟能更快达到稳定状态。 关键词 方柱绕流 格子Boltzmann方法 有限体积法 对比分析     

轴对称Stokes绕流的计算

把控制轴对称Stokes绕流的边界积分方程中椭圆积分的奇性化为对数函数的奇性,并采用本文导出的带对数奇性权函数的四点Gauss积分公式,使奇异积分的计算既简洁、通用,又具有高精度．此方法可以计算任意凸或凹的物体的轴对称Stokes绕流．本文对球的绕流计算结果与精确解一致,对凹形物体的计算也得到了合理的收敛结果．