微吹吸减阻的模型化数值模拟研究

微吹技术是一种新型摩擦减阻技术,利用微量气体喷射干扰边界层底部流动,达到减少壁面摩擦阻力效果。微吹减阻已经通过实验证明具有较高可行性,微吹技术能在亚音速和超音速环境中完成超过50%的摩擦减阻任务。基于此,使用模型化方法对三维槽道湍流微吹过程进行直接数值模拟,建立不同吹气构型,分析微吹控制机理。研究结果表明:在吹气控制条件下,通过外界能量对近壁区流动结构的控制能降低摩擦阻力,吹气量越大则控制效果越强,增大吹气量或者孔隙率能增强减阻效果。     

用应力模型计算旋风分离器的流场

采用一种适合于强旋流的代数应力湍流模型对旋风分离器的流场进行了数值模拟，结果揭示了强旋流中湍流各向异性的特点，显示了强旋流所具有的涡结构及旋风分离器气动分离的机理     

方背式MIRA模型射流主动控制气动减阻研究

使用CFD仿真软件STAR-CCM+对类车体MIRA模型的尾流场进行仿真研究。采用主动控制减阻技术的流动控制方式,应用定常射流控制尾流场的流动结构。探讨了射流减阻的减阻措施,使用雷诺时均法SST k-ω湍流模型对方背式MIRA模型尾部流场进行数值仿真,分析了尾部可能减阻的位置,找到各位置下最好的减阻工况,将单个位置下的最优减阻工况进行组合,实现最大程度的减阻。探讨了尾部涡流的变化,发现通过控制模型尾部的分离涡可以改变车体的压力大小,从而减小模型的压差阻力,实现减阻的目的。     

管流中高聚物稀溶液减阻预测及速度分布

本文分析了高聚物稀溶液减阻机理,提出了一个高分子聚集体抑制湍流的模型,并由此导出了管内流动的时均速度分布和减阻参数关系式,利用这些关系式可以合理地解释一些减阻现象。     

添加剂分子结构对减阻性能的影响及减阻效果的试验结果

本文首先分析了高分子结构对减阻性能的影响,然后通过试验研究找到了一种可供食用的新型湍流减阻添加剂(代号为PSA)。它易溶于水,在通常流动雷诺数下具有15%左右的减阻效果,为在食用系统和生物医学等某些特定领域中应用添加剂减阻技术开辟了新的前景。     

前驻点加热圆柱绕流场的实验研究

本文对前驻点加热圆柱绕流场进行了可视化实验研究．结果表明，前驻点加热时，在不可压缩流体中由于产生了较大的局域压力提供的热驱动力，在该处产生间歇性猝发反向流动，不仅改变了驻点区的流动结构，并影响整个流动拓朴结构，还改变了分离点、前驻点的位置，提高了流动稳定性，该结果有助于定性解释加热减阻机理．     

环境风洞的模拟技术研究

在环境风洞中模拟大气边界层是大气污染对流扩散试验研究的前提．根据环境风洞污染扩散试验的特点，通过试验调整大气边界层模拟装置，实现了在环境风洞中模拟部分大气边界层，并通过湍流结构确定了模拟比尺，当大气边界层得到正确模拟时，在环境风洞中模拟污染扩散和在大气边界层中的实际情形相似。     

仰角式油水分离器流场的数值模拟

仰角式油水分离器是一种新型、高效的重力式油水分离设备，为了深入了解其分离机理和内部流场分布，利用Fluent 12.0 数值模拟计算软件，基于多相流欧拉分析方法，结合Realizable k–" 双方程湍流模型对油水两相在分离器内的分离过程进行了数值模拟。结果表明：所选用的数值模拟方法能够较为真实地反映分离器的分离特性和内部流场分布，与传统卧式分离器相比较，仰角式油水分离器内堰板处的“死油区”和“死水区”明显减小，油水分离效率更高，当仰角为12◦时，油水分离效率达到了最高值90.48%，提高了29.26%；仰角式分离器的结构简单，但内部流场分布较为复杂，入口分液管处的速度分布不均匀，存在不同程度的旋流，易造成油水两相在分界面处的掺混；分液管处的结构有待于进一步地改进。     

任意旋成面叶栅边界层和损失计算

本文应用变分有限元方法和边界层理论对实际叶栅内部流场进行了数值计算,求出了中心势流场的速度和压力分布、型面边界层特征参数、叶栅损失系数及型面摩擦损失系数。计算结果与实验数据吻合较好。文中所建立的方法和编制的计算程序可用于对轴流式或离心式叶栅进行计算,并以此判断叶栅性能优劣,改善叶型和设计高效叶栅,减少不必要的试验经费。     

稀疏软性磨粒流的磨粒群分布及其动力学特性研究

利用CFD技术和PIV测量研究了结构化表面约束流道内的流场和磨粒群分布。基于液 固两相流体耦合理论,利用欧拉 拉格朗日模型中的DPM模型和标准κ ε湍流模型对V型纹理矩形截面流道内颗粒运动进行了数值模拟,计算了流场中的湍流性能等参数。结果表明：V型纹理矩形截面约束流道内磨粒群的分布总体均匀,各速度矢量紊乱无序,靠近底部壁面区域颗粒相对比较密集,这些都有利于磨粒对壁面的微力微量切削。     

方形超高层建筑风振轨迹及耦合效应试验研究

方形超高层建筑在2个水平方向的自振特性接近,强风作用下2个水平方向的风致振动会存在一定的耦合效应。为研究此耦合效应对超高层建筑风致振动的影响,进行了方形超高层建筑气弹模型风洞试验,分别测试了均匀流场和边界层风场下结构的风致振动响应。首先,通过限制结构顺风向位移,研究了结构顺风向振动对其横风向振动响应的影响;然后,分析了不同来流风向对结构顺、横风向风致振动的影响。结果表明,方形超高层建筑以横风向振动为主,结构顶部的振动轨迹为横风向占优的椭圆形;在限制了顺风向位移后,结构的横风向振动最大振幅并未相应减小;来流湍流会增大结构的顺风向最大位移响应,同时减小了结构的横风向最大位移响应。从振幅的概率分布来看,当来流垂直于结构立面时,方形超高层建筑的风致响应最大;相比均匀来流情况,边界层风场下的超高层建筑的最大风致响应更小。     

摩托车化油器腔体内部二维流动的数值模拟

建立了摩托车化油器腔体内部气体流动的二维不可压湍流模型，并对节气门全开、并开及经济工况下的流场进行数值模拟，得出了流场的变化规律．     

大气边界层中天线风载特性的数值分析

基于Reynolds时均N-S方程和RSM湍流模型,以大气边界层中具体地貌的风速剖面为入口边界条件,对某一车载雷达天线的风载进行数值模拟,得到天线的阻力系数;并与目前天线设计采用的均一风速为边界条件的计算结果进行比较,研究了工作高度、风速、地貌等因素对大气边界层中天线风载特性的影响。计算结果表明,大气边界层中天线的阻力系数随工作高度及风速的增加而增大;而地面粗糙度对天线阻力系数的影响则由天线相对于标准参考高度的位置决定。     

不同形状建筑物周围风环境的研究

运用k-ε双方程湍流模型数值模拟了几种不同形状的建筑物和一组建筑物群周围气流绕流的三维流场．结果表明，当来流的风速相同时，不同形状的建筑物的气流绕流流场是不同的，建筑物的几何结构是影响其周围流场分布的主要因素之一；建筑物群周围的绕流过程比单个建筑物更加复杂，除了具有单个建筑物绕流过程中所产生的流动分离和回流等复杂特征外，还存在建筑物之间的互相影响。     

高聚物减阻在消防车上运用的匹配优化

本文对高聚物稀溶液在帆布管内流动的摩阻系数进行了实验研究。在此基础上讨论了高聚物减阻运用于消防车管路系统的匹配优化问题,并提出了一个匹配优化关系式。利用这个关系式能够使消防车灭火时在高聚物减阻条件下发挥最大效益。     

Y型介质雾化烧嘴混合段流场的数值计算

本文提出了Y型介质雾化烧嘴混合段三元两相流动的物理模型,并建立了与之对应的数学模型。文中用数值计算方法对此段流场进行了探讨性求解。为了计算界面波动的影响,引入了界面函数,并且考虑了由于气相中液滴的存在而造成的有效粘度的变化。对核心湍流计算时采用了K—ε湍流模型,对三元的连续性方程、动量方程、湍动能方程、湍流耗散率方程采用数值方法进行了计算,解出了Y型介质雾化烧嘴混合段内压力场、速度场、湍流流场、液膜的变化;并对求解出的压力场与实验结果进行了校核,对进一步完善数学模型提出了一些改进意见。     

旋流式气化炉冷态流场数值模拟研究

为探究一种新型旋流式气化炉冷态流场分布特性及内部结构对其流场的影响,应用计算流体力学( CFD)软件 FLUENT对该气化炉进行三维数值模拟分析。采用RNG K-8湍流模型,通过多点测压实验,对模拟结果进行验证,并且 采用不同的开孔率及旋流片角度组合分析气化炉内部结构对其流场的影响。结果表明：模拟和测压实验结果较为一致; 旋流式气化炉内气流主要做螺旋上升运动;栅板开孔率大小主要影响气化炉内压降、轴向速度以及湍流强度;而旋流片 角度则主要影响切向速度及湍流强度分布。新型旋流式气化炉内部栅板旋流片结构可增加气化反应速率及反应停留 时间,有助于气化反应的进行。     

灌装机进料管的新型动态密封结构

饮料生产过程中，料液从进料管输入灌装机，进料管处于静止状态，灌装机处于旋转状态，因此进料管的动态密封技术尤为重要。目前灌装机均采用“V”型密封圈实现进料管的动态密封，存在着密封圈易老化、使用寿命较短、不易更换、价格昂贵等问题。通过对动态密封技术的研究，作者发明了一种新型的动态密封结构，采用弹簧结构，实现了进料管道的柔性动态连接，并将摩擦面转移到两只碳化硅密封圈处。经过实践表明，此项技术具有寿命长、易更换、造价低等优点。     

船舶反弯扭螺旋桨水力特性的数值模拟与分析

运用计算流体力学方法(CFD)对船舶反弯扭螺旋桨的水力特性进行数值模拟计算,获得了螺旋桨的推力系数、扭矩系数及敞水效率等水力特性参数,与试验结果进行了比较,两者吻合良好.模拟计算提供了详细的三维流场分布,可对反弯扭桨叶的工作特性和叶梢涡、尾涡及气蚀的分布状态进行深入的分析.在叶面邻近区域采用层叠式的半结构网格以适应边界层的计算要求,在边界层外的流动区域采用非结构网格,取得了较高的计算精度.     

定常多相位与非定常计算方法在双吸离心泵数值模拟中的应用

为了比较定常多相位与非定常计算方法在双吸离心泵中的应用情况,文章对150S50双吸离心泵内部湍流流场进行了模拟计算。数值模拟采用Realizable κ-ε湍流模型,在7种工况下分别用定常多相位和非定常2种方法进行了模拟计算。在数值模拟的基础上计算出扬程、轴功率、效率。研究表明：用非定常模拟所得计算结果与试验值更为接近。