等离子体激励控制圆柱绕流的大涡模拟研究

基于非对称布局表面介质阻挡放电(SDBD)等离子体气动激励主动流动控制技术及大涡数值模拟方法,探究等离子体气动激励对亚临界雷诺数范围内三维无限长圆柱绕流气流分离的控制,进而改善圆柱绕流气动特性。在固定等离子体激励器激励参数条件下,探究了不同来流雷诺数和等离子体激励器安装位置对流动控制效果的影响,并通过分析在等离子体流动控制下圆柱绕流分离区流场结构的变化,揭示了其控制机理。研究结果表明:在所研究的雷诺数范围内施加等离子体流动控制对抑制圆柱绕流分离均有一定的控制效果,在3 900雷诺数下几乎可以完全抑制流动分离,但随着来流雷诺数的增加,控制效果会逐渐减弱,当来流雷诺数达到30 000时,几乎没有控制效果;在较低雷诺数条件下,激励器的安装位置对流动控制效果影响明显,其安装位置在靠近尾流分离区的控制效果明显好于安装位置在流动分离之前的位置。     

二维环空管道后台阶突扩流动特性数值模拟分析

环空管道后台阶突扩流动是空气正循环钻井过程中十分重要的关键部分,直接决定了钻探岩屑是否能够顺利上返地面.该模型中对再附着过程的演变进行了大涡模拟(LES).指出在层流状态下主回流区长度随雷诺数Re的增加而增加;过渡流状态时出现内壁二次回流区,角部二次回流区和外壁三次回流区;湍流状态时,随着角部二次回流和外壁三次回流的消失,外管内壁和内管外壁处出现大尺度涡;得出了台阶上游和下游较远处流场层流时为抛物线分布,湍流时近似为对数分布.在此基础上进一步研究了湍流情况下流场中大尺度涡结构的瞬时发展和演变过程,以期实现对湍流的有效控制,并为进一步研究气体钻井环空管道内颗粒和大涡的相互作用规律奠定基础.     

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。     

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。     

地下卷取机自动台阶回避控制仿真与试验研究

本文研制了地下卷取机的控制系统并制作了仿真模型。系统用压力传感器实现压力闭环,用位置传感器检测位移信号,通过脉冲编码器和计算机编程控制实现了带头自动跟踪和台阶的自动回避控制。仿真模拟了地下卷取机的步进控制过程,仿真结果表明:系统加入微分超前补偿,有利于系统稳定,减少了超调量,提高系统的响应速度,减少了负载压力的波动。摩擦负载的增加,将使系统的稳态误差增加。合适的负载压力补偿,对系统的动态是有利的。     

流体绕多个钝体不稳定分离流动数值仿真

采用离散涡方法对绕多个钝体不稳定、分离流动进行了数值仿真。数值试验结果表明，在来流对称的条件下，绕双圆柱流动是双稳态的，这和实验是一致的。绕多个钝体的流动更为复杂，前排对后排的流动存在很大的影响，尤其在前排不仅是一个物体的情况下。计算中还包括了物体的不同截面形状。这些计算结果将有助于各种换热器、海洋平台、建筑群布置等正确设计，改变以往仅按平均、稳定流动的设计。     

白茫雪山防雪走廊段公路风吹雪风速数值模拟研究

为了有效防治白茫雪山防雪走廊段风吹雪灾害的产生,在研究白茫雪山防雪走廊段地形地貌的基础上,使用Fluent软件进行数值模拟,数值模拟结果反映出,在设有防撞护栏和防雪墙的情况下,风雪流流经路面上方时风速一般会大幅下降且会产生大范围的涡旋减速区,造成严重的公路风吹雪灾害,模拟发现只能采取全封闭式的防雪棚防治措施;同时得出,上风侧土堆的阻挡风速越过土堆后在路面上风侧产生涡旋减速区,当气流遇到杂草或房屋后,绕过其时将发生附面层的分离现象,在杂草或房屋的后面形成涡流区,因而日常应对防雪走廊段周边土堆,土坑和杂草等障碍物的整平和清除,否则易造成公路风吹雪雪阻.     

梗签悬浮分离腔体内颗粒相运动的数值模拟研究

为了进一步降低烟梗中的含丝率,课题组根据烟丝和烟梗的密度不同,设计了悬浮分离腔体结构。首先利用流体力学中的 相关公式求解出通入悬浮分离腔体内的气压范围;再利用FLUENT软件对腔体内部的气流速度及轨迹进行模拟仿真,对比得到0.22 MPa下的负压可以达到相对理想 的分离效果;最后采用离散相模型和Euler Lagrange多相流求解的方法,在FLUENT软件中对悬浮分离腔体内烟梗的颗粒相运动进行数值模拟仿真,得到烟丝颗粒 与烟梗颗粒在腔体中的捕捉率。分离后的烟梗中的含丝率由原先的10%~20%降低到3.85%~8.53%,进一步提高了烟丝利用率。     

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。     

混合单元(P_3/P_2)在后向台阶流数值计算中的应用

对基于三角形单元的速度插值次数为三次和压力插值次数为二次的混合单元(P3/P2元)做了数值检验,使用的算例为后向台阶整个二维流动.计算表明,该单元计算稳定,有很好的数值精度,计算中还发现了以往研究中未曾揭示的流动现象——台阶后的再附着点与局部的压力最高点并不重合.     

搅拌釜内双层改进型INTER-MIG桨流场实验研究

为得到双层INTER-MIG桨搅拌釜内流场特征,文章采用粒子图像测速技术(PIV)对直径为430 mm的双层改进 型INTER-MIG桨搅拌槽内流场进行了实验研究。分析了搅拌转速、相位角及轴向位置对搅拌槽内流场分布的影响。结 果表明：整个流场表现出较强轴流特性,底桨右端形成一个漩涡;转速增加引起桨叶附近湍动增强,但整体流型变化不 大;当r/R <0.48时,桨叶间轴流效果显著,有利于釜底流体向上抬升,增强整体混合效果;当r/R>0.48时,桨叶右端在 近壁面处会形成上下2股流动流体,有助于形成局部区域循环。实验结果可为工业搅拌过程提供工艺参考。     

城市街道宽度对街区通风影响的试验研究

近些年来,我国城市化进程不断加快,城市内的污染问题越来越突出,如“雾霾”频频造访城市。有人提出在城市中建立风的通道,将外面干净新鲜的空气引入城区,吹散城中的污染物。这种方法是否能够缓解城市的空气污染问题值得研究。建立城市风道涉及到拆迁和大量占地,其代价将十分巨大,在通风效果不明的情况下,在建立城市风道之前,需要对其进行全面合理的论证。以北京市某小区作为研究对象,利用风洞试验,分析了不同宽度街道内风速变化特性,试验结果表明:在街道入口处存在“狭管效应”,风速会增大,随着街道深度的增加,风速先减小后趋于稳定。增加街道的宽度,街道内的平均风速会增大,但是风速的增大十分有限,因此,建立城市风道对城市通风的效果十分有限,不建议通过城市风道的方式来优化城市的通风效果。     

带次流道的周向平行弯曲细通道夹套熵产研究

为探究次流道对周向平行弯曲细通道夹套性能的影响,对有无次流道的周向平行弯曲细通道夹套内流体的层流 流动和传热特性进行了三维数值模拟分析。通过对比分析得到如下结果：次流道增加了夹套的平均Nu数;在低Re数 时,有次流道夹套的流阻系数f小于无次流道夹套,而当Re数大于1 050时,有次流道夹套的厂高于无次流道夹套;有次 流道夹套的传热不可逆的熵产率小于无次流道夹套,而2种夹套的流动不可逆的熵产率在低进口Re数时相差不大。次 流道强化了夹套的传热性能,且在低Re数时降低了夹套的流动阻力。     

车用螺旋型水道永磁同步电机温升特性

为了解决车用单向螺旋型水道永磁同步电机局部温度过高,提出一种对流双水道冷却模型。基于传热学和流体力学,采用磁热耦合法对某额定功率为38 kW的单水道水冷永磁同步电机进行电磁场与温度场的仿真计算,得到了电机各位置温升分布情况;再将仿真计算结果与台架温升试验测试结果对比分析,相对误差为3%,验证了仿真计算方法的准确性;最后,在原有样机模型基础上建立对流双水道与单水道模型,将2种模型的温升仿真对比分析。结果表明:对流双水道电机模型在38 kW、4 000 r/min运转时绕组端部最高温度降低5.3%,在74kW、10 000 r/min运转时间增加6.6%。     

倒立摆模糊控制器的设计与仿真

以小车的位置、速度,摆杆的角度、变化率为状态建立了一阶直线倒立摆的状态空间数学模型,在此基础上分别对小车位置和摆杆角度进行了模糊控制器设计,并将2个控制器进行了耦合。最后在Simulink环境下搭建了仿真实验平台并进行了仿真实验,实验结果表明：小车的位置和摆杆的角度同时得到了控制,最终小车和摆杆均在平衡位置附近极小的范围内振动,保持一种动态平衡,取得了较好的控制效果。     

从“权力再制”到“文化再制”：教育实践中的符码逻辑——伯恩斯坦符码理论框架下的教育不平等问题

本着“符码是文化再制的内在机制”而非“外在权力关系的转播站”的观点，伯恩斯坦建构了一个新的分析工具——“符码”来探讨西方教育不平等的深层逻辑。他认为西方学校教育并不能有效推动社会阶层流动及改善个人地位的主要原因是：西方学校教育是社会阶级再制的工具，优势阶级通过“符码权力”进行控制，造成劳工阶级孩子在学校中处于不利位置的事实。为了实现教育符码相对“自主性”，教育系统应在符码控制领域提供及再制批判的资源，当教育再脉络化领域具有某种程度自主性时，其产生的论述能够阻碍官方符码教育论述的支配程度，市民社会的兴起在实现“自主性”方面也值得期待。     

改进型INTER-IMIG桨搅拌槽内流场的PlV实验研究

针对二维粒子图像测速技术( particle image velocimetry,PIV)的局限性,利用三维粒子成像测速技术(PIV)对改 进型INTER-MIG桨搅拌槽流的轴向速度、径向速度、切向速度的分布进行研究,介绍了三维PIV系统的结构组成,再利 用二维PIV对流场进行流线分析。结果表明：无挡板时,槽内的流体受到了较强的剪切作用,而轴向速度与径向速度相 对较小,整体的混合效果较差;有挡板时,流体的轴向和径向速度明显提高,增加了流体湍动效应。挡板破坏了流体内部 的有序流动,桨叶前端的涡流也明显减弱     

基于三轴重型全驱电动汽车路面附着系数估计

提高重型车辆主动安全技术可以减少重型车辆交通事故,而车辆主动安全技术需要准确的路面附着系数作为数据输入来实现精确的控制,故对路面附着系数估计的研究具有重要意义。为实现三轴重型全驱电动汽车对路面附着系数的准确估计,搭建了9自由度车辆模型,选用Dugoff轮胎模型,并通过Matlab/Simulink建立了仿真模型。采用无迹卡尔曼滤波算法(unscented Kalman filter, UKF)分别对6个轮胎与路面间的路面附着系数进行估计,最终通过Simulink仿真,实现了高附、低附路面下的匀速直行和角阶跃工况以及对开路面的直行工况等多种工况下的路面附着系数估计,估计结果与实际路面附着系数基本一致,验证了算法的可行性。     

空气幕在U型竞技场地中防风效果的数值模拟研究

在冬奥会一些比赛项目中，运动员完成动作时跳跃高度大，空中动作多，滞空时间长，受风速的影响较大。在风速较高情况下，运动员的动作容易变形，可能影响最终的比赛成绩甚至导致运动员受伤，并且赛场也可能出现被大风损坏的情况。应用CFD数值模拟方法，以冬奥会U型竞技场地以及周围一定区域内流场特性为研究对象，研究了挡风墙与空气幕对墙后流场特性的影响以及不同墙高和不同空气幕射流角度下对墙后流场特性的影响。模拟结果表明，挡风墙和空气幕组合使用可以为U型场地提供一个较大的低风速区域，当空气幕射流角度一定时，墙高越大，U型场地上方剪切侧层高度越大，墙后庇护距离越远。当墙高一定时，空气幕射流角度在50°～60°之间对风速的折减效果最好。同时采用空气幕作为防风措施，可以把防风网高度从15 m左右显著减少到2 m。     

多级离心压缩机级间静止部件气动特性与旋涡结构的数值研究

通过CFD技术对某型多级离心压缩机内的流动进行了数值模拟,重点研究了多级离心压缩机级间装置如回流器、两类弯道内气动特点及其旋涡结构的特征,旨在揭示气流经弯道与回流器后气动参数的变化规律.结果表明,不同位置的弯道对流动的影响是截然不同的.由于这些静止部件对流体的扰动,使次级动叶的进口来流工况点偏离设计值,易于造成整机气动性能的下降.因此,多级压缩机的动叶设计应对来流的不均匀性加以充分考虑.