串列双方柱气动性能的流场机理研究

采用非定常雷诺平均法和SST k-ω湍流模型,在雷诺数Re=2.2×104时对五种间距串列双方柱的绕流场进行了数值模拟。结果表明：随着间距比的增大,串列方柱的气动性能会发生剧烈变化,其绕流场会经历三种不同流态：间距比为S/B=1.2时,下游方柱完全被上游方柱的分离剪切层包裹,流场呈现单一钝体流态;S/B=1.5和2时,在上游方柱上分离的剪切层会再附在下游方柱侧面,流场呈现剪切层再附流态,并在两个方柱之间形成强烈的回流区;S/B=3和4时,两个方柱的尾流中都会形成规则的涡街,流场呈现双涡脱流态,此时上游方柱的旋涡会与下游方柱发生复杂的相互作用,造成下游方柱受到很大的脉动风压作用。     

串列双方柱的风压特性及其流场机理

为了研究干扰条件下方柱的风压特性及其流场机理,以串列双方柱为研究对象,采用大涡模拟方法,在雷诺数Re=8×104、间距比P/B=1.1～5的条件下,研究了两个方柱的风压系数、气动力系数、风压非高斯特性、风压相关性随间距比的变化规律,重点探讨了双方柱流场特性及其与风压非高斯特性的内在联系.研究结果表明:随着间距比的增大,串列双方柱依次表现为3种流态,即单一钝体、剪切层再附和双涡脱流态,风压特性与流态密切相关.风压的非高斯特性和风压相关性随流态变化呈现为3种类型:在单一钝体流态下,柱间回流区附近的表面风压呈现明显的非高斯特性且风压相关性较强;在剪切层再附流态下,方柱尾流的涡脱强度低,风压相关性弱,但风压非高斯区域大;在双涡脱流态下,受上游方柱尾流旋涡的作用,方柱侧风面的风压相关性较强,下游方柱的侧风面和背风面出现大范围的风压非高斯区域.     

全风向角下双方柱脉动气动性能试验研究

为阐明双方柱中上游方柱尾流对下游方柱脉动气动性能的影响,在雷诺数Re=8.0×104均匀来流条件下,完成了间距比P/B=1.25～5(其中P为柱心距,B为方柱边长)、全风向角α=0°～90°的双方柱测压风洞试验.分析了不同P/B条件时下游方柱脉动气动力、升力功率谱、Strouhal数和气动力展向相关性随α的变化规律.发现P/B<3时下游方柱的脉动气动力整体上小于单方柱,且α≥40°时几乎不随风向角变化.但在3≤P/B≤5且0°≤α≤30°时下游方柱脉动阻力远大于单方柱.下游方柱的脉动气动力、升力功率谱和气动力展向相关性随α的变化规律在P/B=3前后差异显著.P/B<3时,下游方柱旋涡脱落受到显著抑制;P/B>3时,下游方柱的脉动气动性能近似于单方柱.     

并列双方柱在偏向流流态下的气动性能

小间距并列双方柱存在独特的偏向流现象,为了进一步揭示并列双方柱在偏向流流态下的气动性能,在雷诺数（Re）为8.0×104、间距比（T/B,其中T为方柱中心间距,B为方柱边长）范围为1.25 ~ 5条件下,通过测压风洞试验方法研究了并列双方柱的表面风压、气动力、Strouhal数等气动参数随间距比的变化规律,重点探讨了发生偏向流现象时气动力的时频特性和气动力展向相关性. 并列双方柱的偏向流现象主要发生在T/B = 1.25~2的范围内,气流的偏转方向具有随机性,这一现象会随间距比的增大而逐渐消失;发生偏向流现象时,两个方柱的平均阻力系数、脉动风压系数均小于单方柱,但两个方柱间隙侧壁面受到的负压远强于单方柱;与宽尾流方柱相比,窄尾流方柱的平均阻力系数更大,脉动气动力系数更大,间隙侧壁面受到平均负压更强,气动力系数沿方柱展向的相关性更强.     

两串列方柱绕流的干扰数值研究

用数值方法研究了绕流两串列方柱的气动力及其相互干扰,使用了经改进的标志网络（MAC）方法对相同尺寸的方柱在不同间距比下的流场进行了数值模拟,结果表明：实验中观测到的两串列方柱的阻力不随两方在的间距比连续变化,而是在临界间距比时出现不连续跳跃的现象得到了成功的再现,数值计算所得的阻力值与风洞实验值吻合得比较好。     

尾流干扰下下游圆柱气动性能的流场机理

采用大涡模拟方法,在高雷诺数(Re=1.4×10~5)下,以间距比P/D=1.5～4的静止双圆柱为对象,研究了下游圆柱的气动力系数、风压系数以及流场特性随风向角的变化规律,分析了下游圆柱气动力与流场结构的内在关系,基于圆柱壁面摩擦系数和干扰流态探讨了下游圆柱气动性能的流场机理.研究表明:对于小间距双圆柱(P/D3),下游圆柱会受到明显的平均负阻力作用,两个圆柱间隙中方向相反的一对回流(串列)以及高速间隙流(错列)是出现负阻力的流场机理;对于小间距错列双圆柱(P/D=1.5～3),下游圆柱还会受到很大的平均升力作用(内侧升力),下游圆柱的风压停滞点偏移、高速间隙流和间隙侧壁面的分离泡是出现这一升力的主要原因;对于间距较大的错列双圆柱(P/D=3～4),下游圆柱也会受到明显的平均升力作用(外侧升力),但其机理与小间距时不同,是由下游圆柱的风压停滞点偏移及其间隙侧气流分离点后移造成的.     

横掠二维串列双圆柱绕流气动噪声的数值模拟

对横掠串列双圆柱绕流噪声问题进行数值模拟,首先通过二维大涡模拟(LES)求解非定常不可压缩N-S方程捕获瞬时流场声源数据;然后运用基于Lighthill’s声学类比的FW-H方程及其积分解,计算由流体流动诱发产生的噪声。通过比较不同流速、直径、间距比对绕流流场以及由其产生的气动噪声的影响发现:流速、直径增加,辐射噪声级相应增大;流速增加,旋涡脱落频率增大;不同间距比对圆柱旋涡脱落有一定影响,从而影响到辐射噪声,存在噪声最大的临界间距比;同时辐射声场具有较明显的指向性。     

低雷诺数下的两串列方柱绕流的干扰的数值模拟

1引言现实生活中,两建筑串列的情况司空见惯。串列放置两物体周围的流场具有非常复杂的结构,其中各个物体的动力学特征与单个物体情况下大不相同。风洞试验是目前研究此类现象的最可靠方法。但由于流场的复杂性,以及影响因素的多样性(物体的外形如本文选择为方柱,物体的位置如串列、并列、交错等,来流条件如本文选择均匀垂直方柱的来流等因素)使用风洞测试需要巨大的人力物力消耗。数值模拟计算流场被认为是最有潜力的方法。尽管国内外有不少人尝试性研究了这个问题,但仍有很多不足的地方。Kawai Hiromasa和Fujinami Kiyoshi对Re为200的串…     

不同间隔比下串列双梯形柱绕流特性的数值模拟

基于计算流体软件Fluent,采用Realizable k-ε湍流模型,对雷诺数Re =6.6×105下不同间隔比的串列双梯形柱绕流特性进行仿真分析;选取间隔比S*在0.5 ～6之间的7种不同取值,对双梯形柱气动特性系数、涡量图和流线图进行阐述.结果 表明:串列梯形柱绕流特性与串列圆柱和矩形柱相似,在不同间隔比下存在3...     

基于大涡模拟方法的风力机气动性能和尾流干扰研究

利用致动线(Actuator Line Method,ALM)和大涡模拟(Large-Eddy Simulation,LES)结合的方法,采用4种亚格子模型,对低湍流度均匀来流中不同转速下两台串列风力机的气动性能和尾流干扰开展数值模拟研究,并探讨了亚格子模型对尾流场模拟的影响.两台风力机功率系数和推力系数,以及尾流场的轴向平均速度和雷诺应力分布的计算结果与实验值基本吻合,验证了ALM-LES方法对风力机尾流研究的可靠性.受上游风力机尾流的影响,下游风力机功率系数和推力系数大幅降低,最大功率系数仅为上游风力机最大功率系数的25%左右.与来流风况的低湍流度相比,风力机尾流场中湍流强度大幅提高.通过不同亚格子模型计算结果的对比分析,得出亚格子模型的选择对风力机气动性能和尾流场湍流特征参数的计算影响较小.     

三幅邻近桥梁结构气动干扰效应的数值模拟及实验研究

针对三幅邻近桥梁结构,在中幅箱梁和两侧对称组合梁的形心高差与中幅箱梁梁高比值(H/Do)为-2～ +2之间的条件下,通过CFD模拟了三主梁的气动干扰效应并进行了风洞试验的局部验证.研究结果表明:在一定高差范围内,下游组合梁对中幅箱梁的脱涡存在抑制作用;在工程实际的固定间距下,三幅邻近桥梁结构各自的气动力均值在文中研究的...     

高层建筑干扰气动阻尼的试验研究

在风洞中采用气动弹性模型技术和高频动态天平技术研究了两个高层建筑间的风致动力干扰效应 .根据气弹模型试验数据 ,采用随机减量法 (RDT)及特征系统实现算法 (ERA) ,首次研究了在受扰情况下高层建筑气动阻尼的变化 .在某些工况下 ,受扰建筑的气动阻尼为负值 (且绝对值较大 ) ,使结构总阻尼很低 ,导致了受扰建筑高的动力响应及高的动力干扰因子值 .根据受扰建筑的新的阻尼值 ,重新对高频动态天平试验的数据进行了计算 ,所得动力干扰因子与气弹模型试验结果趋于一致     

强源场干扰下飞行物气动特性的三维数值模拟

出于飞行安全的目的,开展了强源场干扰下飞行物气动特性的三维数值模拟工作.建立了三维力学模型,采用验证过的数值方法求解其控制方程组,给出飞行物承受强源场干扰的流场演化,计算得出飞行物气动特性的实时变化.模拟与计算结果表明,强源场的干扰效应一方面依赖于飞行物受扰动前的巡航速度,另一方面受制于强源场演化状态.     

串列建筑物周边风场的数值模拟

建立了6组不同的串列建筑群排列形式,研究了串列建筑物间距、高差等因素对串列建筑物周边风场的影响。计算采用标准k-ε湍流模型。数值计算得到各种布局下建筑群周边风场,并对它们进行了对比分析。结果表明,串列建筑物间距、串列建筑物高差均会对串列建筑物周边风场产生较大影响。     

全风向角下小间距双方柱绕流的大涡模拟

采用大涡模拟方法研究了间距比（P/B）为1.5(P为柱心间距,B为方柱边长)、风向角α为0°～90°等条件下双方柱在均匀来流作用下的气动力、流态划分、表面风压和流场特性。研究发现：小间距双方柱流动干扰效应显著,下游柱平均气动力随风向角的变化规律与上游柱和单方柱差异较大,且可能受更大的升力绝对值。将小间距比双方柱绕流分为前角分离流态（α=0°～10°）、分离泡流态（α=20°～30°）、附着流流态（α=40°～60°）及间隙侧分离泡流态（α=70°～90°）四种模式。附着流流态和间隙侧分离泡流态的间隙区出现较强的负压。尾流负压区的强度随风向角先增强后减弱,在α=50°附近达到峰值。前角分离流态时双柱具有一个整体的尾流回流区,而在其他流态下上下游方柱均有独立的回流区。     

分子模拟研究β-环糊精整体柱的分离识别机理

利用分子动力学模拟和色谱分析的方法研究了葛根素、大豆甙和大豆苷元在β-环糊精配基键合聚甲基丙烯酸缩水甘油酯整体柱上的分离识别机理。分子模拟结果显示,β-环糊精与客体分子的结合能越大,β-环糊精与客体小分子的结合作用越大,形成的包合物相对越稳定,则在色谱分离中客体分子在固定相上的保留因子越大,在洗脱顺序中表现为后洗脱出来。通过模拟计算β-环糊精与客体分子的结合能和氢键作用的大小,可以成功地预测客体小分子在β-环糊精配基整体柱上的保留行为和洗脱顺序。利用质量作用模型,通过改变色谱流动相中添加剂的浓度,证明了葛根素、大豆甙和大豆苷元在β-环糊精配基整体柱上的保留符合氢键和疏水作用共存的混合作用模式。     

不同直径串列双圆柱的可视化实验研究（英文）

主要研究了不同直径串列双圆柱的流动特性.在已有的开式循环水槽实验台的基础上,通过PIV实验对雷诺数(Re)为200时不同间距比(P_s/D)下不同直径串列双圆柱的流动特性进行了研究.实验结果表明:1)随着圆心距的增加,不同直径串列双圆柱流场型态出现了两种流动机制.2)随着圆心距的增加,上游小圆柱后出现了不同尺度的雷诺应力等值线.当圆心距较小时,上游小圆柱后面没有雷诺应力等值线的出现,当增大到4D以上时,上游圆柱后有雷诺应力等值线出现.3)当圆心距较小时,上游小圆柱与下游大圆柱间的流场相对稳定,随着圆心距的增大两圆柱间的流场开始出现扰动,但扰动强度没有下游圆柱强,当圆心距进一步增大时两圆柱间与下游大圆柱后的都出现了较大的扰动.上述流动特性的研究将为不同直径串列双圆柱的传热研究提供理论基础.     

轴向相对位置对串列叶栅气动性能影响的数值研究

轴向相对位置是影响串列叶栅气动性能的一个重要参数。在保证栅距方向相对位置不变的情况下,运用Numeca对串列叶栅进行数值模拟计算。对比所选取的5种轴向相对位置串列叶栅总体性能和细节流场,得出结论。合理地配置串列叶栅前后排叶片轴向相对位置,使其狭缝射流作用更为明显。逆压力梯度降低,附面层增长缓慢。二次流强度降低,前后排叶片尾迹掺混程度减弱,通流能力和扩压能力增强,总压损失降低。     

一种烟雾的干扰机理研究

本章首先讨论了红外成像制导武器的原理,然后分析了红外烟幕消光的机理,建立了红外烟幕消光模型,并给出了一定大气条件下烟幕浓度扩散的仿真曲线。     

引信雨场干扰机理的研究

在雨场对无线电近炸引信和电容近炸引信干扰机理的研究中,介质影响可以忽略不计,干扰主要来自雨滴和引信碰撞时雨滴发生形变对引信的影响.通过研究和实验验证,得出了雨场对近炸引信干扰的三大要素是:雨滴直径D、碰撞位置S和相对速度v。