密度分层流体中不同长径比拖曳潜体激发内波特性实验

在具有连续密度跃层的分层流体中,针对3种不同长径比拖曳潜体激发内波的运动学与动力学特性进行了系列实验.从拖曳潜体产生扰动密度场的动态时间序列测量结果入手,表明体积效应激发内波属于一种相对于拖曳潜体定常的多模态Lee波结构,而尾迹效应激发主控内波为相对于拖曳潜体非定常的拟Lee波结构,这是一类由湍流尾迹中大尺度相干结构作为移动源激发的内波结构.研究表明,在Lee波与拟Lee波之间存在一个与长径比近似为线性关系的临界转捩Froude数Frc,而且转捩后拟Lee波相关速度相应Froude数近似为一个常数0.8.研究进一步表明,存在一个与长径比近似为线性关系的Froude数Frp,当FrFrc时,拟Lee波为主控内波,无因次内波峰-峰幅值随Fr增大近似线性增大,而且长径比的影响可以忽略,其中Fr为拖曳潜体特征直径Froude数.     

凹槽状动叶顶部非定常气膜冷却性能的研究

采用数值求解三维(RANS)方程的方法,开展了燃气透平级在动静叶干涉下凹槽状动叶顶部定常和非定常气膜冷却性能的研究.定常计算结果表明:吹风比为1.0时的动叶顶部气膜冷却有效度优于吹风比为0.5和1.5的情况.在吹风比为1.5时,气膜冷却气流脱离槽底壁面并导致气膜冷却有效度降低.非定常计算结果表明:在动静干涉下凹槽状动叶顶部内流动和气膜冷却有效度具有高度的非定常特征;上游静叶尾迹和通道涡周期性地与动叶顶部间隙泄漏流相互作用,使得动叶顶部凹槽底部分离线发生变化,冷却气流覆盖槽底壁面的位置和面积也发生相应的改变,进而导致槽底和槽侧面的气膜冷却有效度发生变化;定常计算得到的凹槽底部气膜冷却有效度的预测值大于非定常计算的时均结果.     

循环荷载下岩石疲劳寿命双因素模型实验研究

通过对花岗岩、白砂岩和大理岩的单轴压缩、恒幅和变幅循环荷载疲劳试验,建立了一种测定岩石疲劳寿命双因素实验模型.试验表明,变幅应力是影响疲劳寿命的关键因素;变幅应力的基础疲劳寿命比恒幅应力的降低16.9%～18%,临界应力比降低23.0%～28.23%.尽管岩石的试验数据离散性很大,但本实验模型对于测定岩石全应力曲线非稳态区内的疲劳寿命具有良好的适应性;与传统方法相比,它更准确,更符合实际;因此该模型对岩石基础工程的设计和现场监测具有实用价值.     

不同释放力组合下小型外挂物投放的数值模拟

将嵌套方法和结构网格相结合,提出了一种高效的时间精确数值计算方法,对不同释放力下小型外挂物的投放进行了数值模拟.该模拟在有实验验证算例的基础上进行.首先对马赫数Ma=0.95下从机翼上挂载投放弹体过程进行了分析,并将模拟结果与实验结果进行比较,二者具有很好的一致性,表明该方法的准确性和可靠性.利用上述方法对一小型弹药在不同释放力组合下的投放进行了数值模拟.结果表明,投放物和释放力的参数特性对投放后物体的运动影响较大,尤其是前端释放力的大小和作用位置对该弹药投放后的俯仰角影响显著.对同一投放物来说,释放力参数的准确程度决定着数值模拟的准确性.计算结果为气动设计及有控投放提供了依据.     

脉动调节式可变喷嘴涡轮特性计算

为了更有效地利用发动机排气脉冲波的能量,提出了一种新型脉动调节式可变喷嘴涡轮(VNT).以JK90S可变喷嘴涡轮为研究对象,利用叶轮机械CFD软件NUMECA,对常规VNT和脉动调节式VNT进行了数值计算研究.计算结果表明,与常规VNT相比,脉动调节式VNT在脉冲波能量利用方面具有明显优势,在相同的工况条件下,脉动调节式VNT的实际功率和膨胀比与常规VNT相比分别增加了36.8%和24.8%.     

涡轮桨变速搅拌槽内湍流混合的实验研究

以NaCl颗粒在水中的溶解为例,对湍流状态下周期性变速旋转的(改变桨叶转向或速度大小,分别称为周期性换向搅拌和周期性依时搅拌)Rushton桨搅拌槽内的混合特性进行了实验研究,并与稳速搅拌进行了对比。实验过程中测量了不同搅拌模式、不同桨叶安装高度时颗粒的溶解时间,结果证明,搅拌槽底部的流型对NaCl的溶解有重要影响;桨叶安装高度对溶解速度的影响不大,周期性依时搅拌时的溶解时间比稳速搅拌时稍短,而周期性换向搅拌则能明显加快溶解速度,提高混合效率。     

液体管道瞬变流摩阻的计算方法

在液体管道瞬变流计算中,传统的拟恒定摩阻模型不能准确描述瞬变流的真实物理现象。多年来人们一直在研究瞬变流摩阻的精确表达式和计算方法。总结了液体管道中瞬变流摩阻的计算方法,着重阐述了瞬变流非恒定摩阻问题的主要研究成果,介绍了几类有重要价值的非恒定摩阻模型及相应的应用范围,并给出了各类模型进行数值计算的思路,最后通过算例验证了非恒定摩阻模型比传统的拟恒定摩阻模型能更精确地模拟液体管道瞬变流压力波的衰减和波形畸变。     

含局部不渗透区碳酸盐岩油藏产量变化规律

关于局部不渗透区的存在对生产井井底压力曲线动态影响的研究已开展近20年,但关于对产量递减曲线影响的研究未见报道.基于边界元法推导得到了不稳定产量预测计算方法,研究了局部不渗透区对碳酸盐岩油藏产量递减曲线的影响.研究发现,局部不渗透区能显著降低井产量;不渗透区离井距离不变(d =800)时,不渗透区半径越大,产量降低越多;不渗透区半径不变(rv=400)时,不渗透区离井距离越小,产量降低越多.     

叶片数约化对叶片气动载荷的影响研究

通过求解三维非定常N-S方程模拟叶轮机械内部流场。采用有限体积中心差分和四步龙格库塔时间推进格式,并且使用了双时间方法对计算加速。对一级跨音速风扇静叶选取不同的叶片数方案进行了非定常流场和性能数值模拟。对于不同的叶片数,叶片几何截面按比例缩放以保证各方案叶片稠度不变。通过对特征截面时均载荷的分析研究了静叶约化对下游激波位置的影响。通过对流面参数的快速傅里叶变换,分析了约化对动叶表面静压各阶谐波幅值的影响。研究发现,约化改变了动叶表面主要非定常载荷的幅值以及轴向位置。而轴向位置的改变对非定常气动力的一阶谐波幅值产生了显著的影响。     

基于CFD的导管螺旋桨桨叶折断故障监测与诊断研究

利用Fluent软件对导管螺旋桨进行三维非定常的数值计算,设定压力脉动监测点,并对提取的压力信号进行FFT变换,分析导管螺旋桨在正常工作和桨叶折断故障状态下的频谱特征,以此提出导管螺旋桨桨叶折断故障预测的CFD数值模拟方法。