轴入式旋风分离器分步湍流模型的 数值模拟与试验

针对轴入式旋风分离器的气相流场,提出了一种基于RNGκ-ε模型和雷诺应力模型的分布湍流模型并进行模拟研究.首先对5种分离器模型的气相流场采用RNGκ-ε模型进行模拟.待气相场趋于稳定时,加入离散颗粒相,对气相改用雷诺应力模型模拟;根据已得到的流场对颗粒相采用随机轨道模型,分析分离器阻力与效率性能.最后将典型模型的模拟结果与试验结果进行比较,二者吻合良好.基于分步湍流模型的数值模拟方法在研究轴入式旋风分离器的气相流场是可靠的.     

非牛顿流体在分离旋流器内流场特性研究

本文运用计算流体动力学（CFD）方法对旋流器内非牛顿流体与牛顿流体的流场分别进行数值模拟。分析采用RSM(SSG)雷诺应力模型,得到非牛顿流体与牛顿流体的速度场、压力场以及表观粘度分布规律。研究结果揭示了非牛顿流体在分离旋流器内的流场特性：由于受非牛顿流体表观粘度随剪切速率变化的影响,在同一位置处非牛顿流体的静压力、轴向速度以及径向速度都大于牛顿流体,而切向速度小于牛顿流体;同时旋流器内非牛顿流体的零轴速包络面（LZVV）比牛顿流体的更加靠近器壁,这导致旋流器中非牛顿流体在同等条件下比牛顿流体的分离效率低;以上这些特性为进一步充分认识用于分离非牛顿流体的旋流器分离机理提供依据。     

平板边界层湍流的数值分析

对于不可压缩平板边界层的时间模式的直接数值模拟(DNS)而言,在转捩后继续计算,就可以得到湍流直接数值模拟结果.分析计算结果发现,当湍流充分发展后,其平均流剖面、各种量的脉动均方根值和雷诺应力等沿平板法向的分布都具有相似性.不过,从转捩完成至湍流充分发展之间有一过渡过程,其间上述相似性不成立.这一结果为简化但又较准确地计算工程技术问题中的湍流提供了一种可能性.此外,还分析了其他一些湍流特征,如形状因子和位移排移厚度随时间的演化规律.为了观察到相干结构,须将展向的计算域缩小一半,以增加分辨率,研究结果表明,湍流边界层近壁区存在相干结构,其主要表现是准流向涡或涡对.     

湍流与蠕虫的DNA序列的多重分形谱分析

为了用多重分形谱理论定量描述复杂系统的内部结构,详细讨论了多重分形谱中各参量的物理意义,给出了计算多重分形谱的公式,并采用小波WTMM(wavelet transform maxima modulus)算法计算了多分形Cantor集、湍流和DNA序列的多重分形谱。研究结果表明:多分形谱分析能够得到序列(或集合)不均匀的整体分布信息,湍流与DNA的多分形特性十分相似,DNA比湍流更不均匀,"混乱"特性似乎更充分,基于小波算法的WTMM理论可以用来计算复杂现象的多分形谱,计算结果是可信的。     

Topological analysis of methane lean premixed flame in turbulent jet flow by direct numerical simulation

Direct numerical simulation is employed to investigate the premixed jet flame of methane in lean, combined with a detailed chemical kinetics including 17 species and 58 elemental steps and distinct Lewis numbers. Cold methane-air mixture at 0.55 equivalence ratio is injected into the coflow area with 9500 Reynolds number. The coflow ambient gas is set to be the burnt gas of the methane-air mixture in main jet and temperature is assigned to be the corresponding adiabatic flame temperature 1515 K. The whole s...     

圆管弯道内部流动数值模拟及湍流模式比较研究

运用有限体积法数值离散雷诺平均的Navier-Stokes方程,对90°大曲率圆形截面弯管内的湍流流动进行了计算模拟(其中雷诺应力分别采用标准k-ε模型、RNG k-ε模型、Realizable k-ε模型进行封闭),并将计算结果与实验资料进行了比较.结果表明,RNG k-ε湍流模型结合双层壁面区域处理方法能够较为准确地模拟大曲率管道中的流动现象.     

用综合识别法检测风廓线雷达湍流目标

风廓线雷达探测时,由于湍流回波信号弱,易受到地杂波的干扰。为了改善目标检测效果,分析得到地杂波的如下特点：地杂波为宽度很窄的高斯谱、地杂波关于多普勒零速度点对称分布、地杂波离多普勒零速度点很近、地杂波谱峰两侧有很大的梯度、相邻高度层上的地杂波谱峰值有很小的梯度。据此,提出了进行风廓线雷达目标检测的综合识别法。其主要步骤是：以分段平均法确定噪声电平,以谱的形状和谱宽大小进行初步识别,以分类检测去除地杂波影响,再适当进行连续性修正后得最终检测结果。实测数据处理表明：检测效果令人满意,不同波束的检测结果具有对称性,在弱信号时也可以取得合理的检测结果。     

侧风状况下轿车气动特性的仿真与实验研究

以获得适合计算侧风气动特性的湍流模型为目的,应用计算流体动力学方法对比了标准k模型、RNG k模型、Realizable k模型以及SST模型对不同横摆角状态下轿车气动特性仿真结果的影响。结果表明,当0时,采用Realizable k湍流模型仿真得出的阻力系数与实验结果最为吻合,误差仅为1.53%,侧力系数的仿真结果与理论分析更为吻合;当3～1 5时,采用Realizable k湍流模型仿真得出的阻力系数与实验结果相比误差最大为0.96%,侧力系数的仿真结果与实验结果趋势一致,误差最大也仅为4.9%。总之,Realizable k湍流模型能够很好的模拟侧风状态下车辆的气动特性,仿真结果为进一步分析车辆的侧风稳定性提供了参考数据。     

弱湍流中无线光通信系统差错性能建模与仿真

大气无线光通信（FSO）信号受大气湍流及光电转换器件影响,不确定性大。从探测接收光信号的实际过程出发,以大气信道和光电探测信道两个基本模型为基础进行理论推导,提出了弱湍流扰动下光电转换的离散计数概率和连续计数概率密度两个严格数学表达式,给出了其数值计算方法。在此基础上,推导出二进制强度调制下检测电流的概率密度计算式,建立了弱湍流无线光通信差错性能的数学计算模型,并据此对闪烁指数、背景噪声等因素影响进行仿真。结果表明,基于该模型的系统差错性能与预测分析相一致,所给模型可有效评估弱湍流条件下无线光通信系统性能。     

Optical turbulence profiling with single star SCIDAR technique

In order to characterize optical turbulence, we have developed a single star SCIDAR （SSS） for measurement of the distribution of Cn^2 with height. The SSS consists of a 40 cm telescope and a CCD camera for fast sampling of stellar scintillation pattern. Spatio- temporal auto and cross-correlation functions of the single star images are computed, providing vertical profiles of optical turbulence intensity C2（h） and wind speed V（h）. Using this new SSS experiment, profiles of turbulence can be obtained from the ground to the top of atmosphere, allowing the determination of seeing, isoplanatic angle and coherence time. Detailed characteristics of atmospheric optical turbulence are important for active and passive imaging, astronomical site testing, adaptive optics, laser communications, target tracking and designation, and laser beam control. We plan to improve the robotization of the SSS to be able to use it routinely even under harsh weather and altitude conditions that we expect to encounter on the high Tibetan plateau or at Dome A in Antarctica. SSS will also be applied for the site testing campaign of the future Chinese extremely large telescope.