变形壁面湍流流场的谱方法

为了获得高精度变形壁面湍流流场,该文采用纳维-斯托克斯方程的时间分步法和贴体坐标的基本原理,推导出一种求解变形壁面湍流流场的谱方法.以行波壁及反向控制壁面为算例,对变形壁面控制的槽道湍流进行了数值模拟,建立了槽道湍流数据库.分析了控制前后流场中的速度和近壁涡结构的变化情况.结果表明,谱方法可用于模拟变形壁面的湍流流场,且具有较高的精度:采用行波壁面和反向控制壁可以抑制壁湍流,实现减阻.     

弯曲动脉血管中血液流动对血栓形成的影响

血栓性疾病大多发生在弯曲和血管分叉的位置附近,其形成机制和原因比较复杂,目前的研究主要集中在临床病例的治疗护理方面.临床观测表明,动脉疾病的发病机制和病变发展与血流动力学特征(如流场分布、壁面剪应力等)密切相关.采用计算流体力学方法,从血流动力学角度研究了弯曲血管中血液流动的改变对血管栓塞形成的影响.主要从血流入口初始速度、弯曲曲率半径、血管管径及血液黏度方面研究血液流动对血栓形成的影响.同时结合相关医学病例.从多学科角度分析并验证医学研究中有关血管弯曲对血栓形成机理的猜测.     

近壁面网格尺寸对湍流计算的影响

采用不同的网格划分策略,利用FLUENT软件对长直圆管管内湍流进行数值计算.计算结果与半经验理论曲线的比较和分析表明,降低网格渐变率、提高径向网格数目以及调整壁面层网格的y 值均能够有效改善计算结果的精确性,而y 在其中起主要作用.针对同一网格划分策略,改变边界条件对计算结果精确性的影响相对较大,而改变模型引起的影响则相对较小,因此,不同边界条件应采取相应的网格划分策略尤其是选择合适的近壁面网格尺寸.     

基于表面粗糙度修正的冷却风扇数值模拟方法研究

为了进一步提高冷却风扇多重参考坐标系(MRF)模型的数值模拟精度,结合壁面函数进行粗糙度修正,并分析MRF模型的影响因素。首先,以黏性底层中第一层网格离壁面的无因次速度u~+与距离y~+相等为依据,得到粗糙度常数、粗糙度高度与y~+之间的代数关系;根据实际壁面类型,得到修正后的y~+值与第一层网格高度,将其带入标准壁面函数进行近壁面修正。最后,以某型号冷却风扇为例,研究湍流模型、网格数量、表面粗糙度修正等因素对风扇数值模拟结果的影响。结果表明,模型可以更好地处理高应变率及流线弯曲程度较大的流动,更适合风扇的旋转流动,对风扇等旋转机械的模拟具有更高的准确性;过密的网格数量会使得计算结果出现波动;表面粗糙度修正改善了性能曲线上的一些畸点,在风扇常用工况范围内,使得试验值与仿真值的偏差由5%降低到修正后的3%以内。     

燃油喷雾撞击高温壁面的形态特征研究

内燃机的高强化发展导致壁面温度上升,燃油撞壁现象难以避免.燃油喷雾撞击高温壁面对混合气形成有重大作用,进而影响燃烧过程和碳烟排放.文中利用背光法在流动式定容燃烧弹上对柴油喷雾撞击高温壁面的形态特征进行试验研究,分析了喷油压力、背景压力和壁面温度对近壁面喷雾形态特征的影响.结果表明：喷油压力越大,壁面漩涡出现时刻越早,且对铺展半径和卷吸高度的增大起明显的促进作用.背景压力越大,撞壁时刻延迟,铺展半径和卷吸高度下降,背压对铺展半径的影响超过对卷吸高度的影响.壁面温度越高,漩涡出现时刻越早,撞壁油束的铺展半径和卷吸高度越大,但当壁温达到莱顿弗罗斯特温度时,壁面传热模式改变,铺展半径和卷吸高度发生突降.针对所引入的综合影响系数,研究表明喷油压力的变化对卷吸高度的综合影响系数最大,最后文中基于研究规律拟合了结合壁面温度的铺展半径和卷吸高度的经验公式.     

钢筋混凝土矩形贮液池温差效应的初探

根据热传导理论，推导出日照和液体温度作用下钢筋混凝土矩形贮液池壁面温差的近似解， 从而求得温差效应．结合数值算例，将温差效应与液压作用效应作了比较，提出了解决壁面温差效 应的方法，     

水下固体壁面湍流边界层流场测试方法

基于热线测速技术，研究了水下固体壁面湍流边界层流场的精确测试方法，并从稳定低速流实现、探针杆密封及探针测距等方面给出了提高测试水平的可行措施.搭建起一套重力式低速水槽系统，实现了0~1.0 m/s水速范围内连续可调的稳定流场，其中心湍流度低于2.5%；采用探针杆密封滑筒和双组密封套等部件，实现3 m水头下的动密封；基于光学经纬仪角度测量原理，总结出一种微距的精确测量方法，其测量误差小于0.3%；采用普朗特 尼库拉兹公式计算摩擦系数，替代了壁面摩擦系数的实验测量.测试结果表明，该套测试方法能准确测得水下湍流边界层的流场分布，具备用于水下固体壁面边界层流场测试的能力.
     

无排放加注影响因素的试验研究

通过搭建低温液体无排放加注试验台，定量控制进液温度、进液流量、初始壁面温度、加注结构和加注高度5个影响因素，并分析了其对加注特性参数（压力、最终充满率和加注时间）的影响规律.结果表明：进液温度、初始壁面温度对接收容器内压力产生正面影响；进液流量影响加注时间，而加注高度和加注结构对无排放加注产生综合影响.     

Y~+值对潜艇流场大涡模拟计算精度的影响

为了准确获得潜艇的流场信息,采用不同的近壁面处理方法,结合两种湍流模型(SSTk-ω和LES)对潜艇的黏性流场进行数值仿真,并将计算结果与试验值进行对比分析,研究了潜艇黏性流场在定常及非定常情况下近壁面网格尺寸对计算结果的影响.结果表明:调整近壁面网格的Y+值能够有效地改善计算结果的准确性,当结合SSTk-ω湍流模型进行定常计算时,阻力计算结果的准确性随近壁面网格尺寸的增大而降低,Y+值处于2~50的计算结果最为精确;当应用大涡模拟对潜艇流场进行计算时,同一Y+值并不适用于所有计算项,阻力计算时Y+值控制在10~250、伴流场求解Y+值控制在2~50是最佳计算方案.     

真空气吸附壁面行走机器人动态路径规划

研究用于真空吸附壁面行走机器人的动态路径规划，提出全局范围内已知障碍避碰的膨胀法和局部区域随机故障避撞的人造热场法，该机器人系统根据环境信息对路径实时生成与控制，增加系统的稳定性和环境的适应性，同时针对壁面走行机器人的作业特点，又引入区域充满运行的概念及方法。