PAM水溶液浓度对圆管紊流速度剖面的影响

将Ｃｒｏｓｓ流体本构方程和紊流随机理论相结合，得出了该流体在圆管中紊流流动下的速度分布规律，理论分析确定了该流体的圆管紊流壁面影响尺度，并由实验数据得出了速度分布规律中的各种系数。数值求解结果表明，随ＰＡＭ浓度的增加，速度剖面有增大的趋势，该结论和有关减阻理论是相吻合的。     

高扩散低收缩差动坎高坎空中挑射水舌运动特性

采用k~ε双方程紊流模型,对高扩散低收缩差动式挑坎空中挑射水舌进行了三维数值模拟,给出了扩散高坎空中挑射水舌的扩散规律、流速分布等结果,并与连续式挑坎空中挑射水舌运动特性进行对比分析,二者趋势吻合很好.结果表明:扩散高坎水舌沿程空中垂向扩散规律满足线性分布,其扩散厚度比连续式挑坎小;扩散高坎水舌截面速度分布规律与连续式挑坎相似,均近似符合正态分布,但速度沿水深方向较连续式分布更均匀.     

考虑紊流和滑移影响的液态金属润滑螺旋槽轴承设计

为了研究液态金属作为润滑介质时对螺旋槽轴承性能的影响,针对液态金属黏度低与接触角大等特点,建立了考虑紊流和边界滑移影响的轴承性能计算模型,进行了液态金属润滑螺旋槽轴承设计。基于螺旋槽轴承的特殊结构,在非正交坐标下运用有限差分法以及局部积分法求解了雷诺方程,得到轴承膜厚压力分布;采用Ng-Pan紊流模型并综合滑移长度模型(SLM)和极限剪应力模型(LSSM),分析对比了考虑紊流滑移影响和层流无滑移时的轴承性能;研究了槽数、螺旋夹角等结构参数对轴承静动态性能的影响,确定了轴承各结构参数的最佳取值。结果表明:适当的半滑移设计可以有效提高轴承承载能力并减少空化区域面积;在槽数为8～12、螺旋夹角为60°左右、槽深为20μm、沟脊比为1时,轴承可以获得良好的静动态性能。研究工作对国产高性能CT设备的液态金属轴承设计具有一定的指导意义。     

离散伴随气动优化设计方法的紊流扩展

将离散伴随气动优化设计方法扩展到紊流环境,编程实现了相应的二维离散伴随场求解器;通过组合参数化技术、网格生成技术、流场求解器、离散伴随场求解器及优化算法,建立了透平叶栅气动优化设计平台。基于该设计平台,在紊流环境下以叶栅进出口熵增为优化目标,对某二维跨声速叶栅型线进行了气动优化设计,通过施加质量流量约束来限制优化过程中叶栅通道内质量流率的波动幅度。优化结果表明:优化后熵增降低了17.7%,验证了所开发的紊流环境离散伴随场求解器的正确性和有效性。     

基于IIR型滤波进气动态畸变飞行试验研究

开发集IIR型数字滤波器设计、滤波、紊流度计算为一体进气动态畸变数据处理工具,成功地应用于进气道/发动机相容性飞行试验中评定进气动态畸变。研究表明:1基于幅频特性考虑,采用巴特沃斯法对进气道动态压力滤波,紊流度计算结果比较准确;2滤波器阶数越高,平均紊流度计算结果越准确,建议选择4~6阶;截止频率越高,平均紊流度计算结果越大,截止频率过大或过小均不适宜,应根据实际采样率、发动机扰动频率等综合考虑选取;3飞行速度增大或发动机状态增大,导致进气道出口马赫数和紊流度增大,进气动态畸变程度严重,且呈现出一定的规律性。当飞行速度与发动机状态不匹配时,进气动态畸变会突增。     

复杂无压隧洞输水过程三维数值模拟与方案优选

运用基于流体体积（VOF）法的三维缸占双方程紊流模型模拟了无压引水隧洞水气两相流紊流流场,近壁面采用考虑糙率影响的壁函数法进行处理．以某复杂长距离无压引水隧洞的输水过程为例,模拟了3种方案的断面平均过水面积、流量、流速和气压的变化,实现了多方案的比选结果表明,3种方案水流均能顺利通过隧洞;方案二水流到达隧洞出口的时间最短：方案二的断面平均过水面积、流量、流速和气压均优于方案一;方案三与方案二差别较小,综合考虑过流能力及成本因素,方案二为最优方案．通过与某水库放水兼放空洞水深实测数据及采用传统水力学方法计算的经验值的对比分析,平均相对误差分别为5．01％和0．96％,验证了模型的可靠性．     

复杂大气扰动下大型飞机飞行动力学建模研究

大型飞机的机体尺度与中小规模的风场尺度接近,为进行高逼真度的飞行仿真,需要建立含扰动风参数影响的动力学模型.推导了含三维扰动风参数的六自由度动力学方程,给出了扰动风参数的计算方法.基于B747-100飞机建模数据,结合四点模型,给出了扰动风场中气动模型修正的一般方法.改进Newton-Raphson算法,对动力学模型进行了无风状态下的配平,并结合典型飞行状态进行了模型初步验证.分别基于质点模型和四点模型,给出了B747飞机穿越三维大气紊流场的数值仿真实例.结果表明,应用四点模型的仿真结果更能表现出大型飞机对大气紊流响应的随机特性.建立的含扰动风影响的动力学模型以及改进的配平算法可用于飞行模拟器的飞行实时仿真.     

平板混合边界层厚度近似解

研究了平板混合边界层厚度的近似解求法,通过对一般平板混合边界层的近似解的求解方法的掌握,得出了另外一种可以提高精确度找到混合边界层厚度近似解的方法.先按全板层流估算δcr,再根据δcr值推算A′位置,此点作为紊流边界层的起点,最后采用紊流边界层计算公式计算.     

考虑气温变化影响的引水渠道水内冰演变数值模拟

高寒地区冰害问题是关系到引水式水电站能否正常运行的关键问题.为此,建立了三维非稳态Euler-Euler两相流k-ε紊流模型,在动量方程中考虑了相间曳力、升力、虚拟质量力,在热量传递方程中考虑了冰水之间的热量传递以及太阳辐射、有效辐射、蒸发热损失和水面对流热损失等.以新疆某水电站引水渠道为例,模拟分析了气温变化条件下流速、水温、冰温及冰体积分数的沿程分布.结果表明:水温沿程先降低后增大,沿程出现最低点,冰温沿程逐渐增大;冰体积分数沿程存在突变点,且突变点在水温最低点附近;随着气温降低,最终的产冰量和冰体积分数逐渐增大.讨论了太阳辐射、有效辐射和蒸发热损失对水内冰分布的影响,并通过与吴剑疆等的黄河上游河道中水内冰演变计算结果及经验公式计算产冰量的对比分析,验证了模型的可靠性.     

紊流随机理论在小浪底河段水流模拟中的应用

针对黄河中游小浪底工程建成前的河段河流流动特点,提出了河流的三维水流数学模型。基于紊流随机理论,采用了各向异性紊流的R eyno lds应力数值格式和自由面位置的压力Po isson方程,并将精细壁函数应用于边壁处理。采用贴体座标,并利用交错网格系统和有限体积法离散湍流控制方程,采用S IM PLEC方法,计算了此河段的水面线、一些河道横断面上的流速沿河宽和沿垂线分布。计算结果都与原型实测成果基本吻合,从而证明了此模型可靠性。