街道峡谷内污染物扩散的风洞试验与数值分析

街道峡谷是城市地区典型的建筑结构,研究在不同气象条件下汽车尾气等污染物在街道峡谷内流动扩散的规律是近年来研究的热点。本文利用CFD技术对街道峡谷内流动扩散的风洞试验应遵循的相似准则进行了研究,结果表明对所研究结构的建筑模型雷诺数(Re_H)大于临界值3×10~4之后,街道峡谷内流动结构不再发生改变,满足Re数无关性。在此基础上,满足模型与原型的密度弗劳德数(Fr_ρ相等,可以在最大程度上满足流动与扩散的相似条件。以Re数无关和Fr_ρ数相等两个相似条件构建的风洞试验的结果,作为原型数值计算的验证条件,两种研究方法的结果有很好的一致性。     

压气机级模化换算中雷诺数与粗糙度修正研究

压气机缩尺模化中,由于粗糙度与雷诺数无法严格满足相似准则,导致由模型机性能换算全尺寸机性能时存在偏差,需要对其影响进行修正。本文选择某燃机压气机前1.5级作为原型机,由缩尺模化生成一组模型机,采用数值模拟方法研究缩尺模化过程中雷诺数和粗糙度对性能换算的影响规律。结果表明,随着表面粗糙度增加,压气机的多变效率下降;缩尺模化中,压气机雷诺数减小,多变效率下降。通过缩尺模化性能换算研究,本文提出在Casey的多变效率修正方法中引入流量系数作为自变量,由此获得该方法中经验参数B_(ref)的新型高精度公式。它是雷诺数、粗糙度和流量系数的函数。将改进后的修正方法应用于全尺寸原型机多变效率换算,在稳定工况范围内,多变效率偏差小于0.1%。     

流体动力性噪声的相似关系研究

以声学相似原理为依据,通过对流体动力噪声基本理论的研究分析,在建立水(气)动声学主要相似关系的基础上,研究了由于不满足雷诺数一致而可能导致的相似关系的破坏以及需要进行的相应修正。研究结果表明,尽管模型与实物的流体动力性噪声并不严格相似,但只要保证两者边界面流体的运动状态没有本质的区别,则从模型实验的结果推算实物的噪声性能是可行的,不过要对因雷诺数不同而引起的差异进行适当的修正。文中还以船舶螺旋桨为例,通过对模型和实桨对比实验结果的分析和计算,说明了尺度效应的基本特性。对于桨叶振动的影响以及当测试距离不满足相似关系时所需进行的修正等,本文也进行了初步的分析讨论。     

平板混和层流动的可视化实验研究

混和层流动是多种流动的原型流场,一直受到众多研究者的重视,对气液两相混合层流动进行研究有助于研究离散相气泡与流场中的大尺度拟序涡结构之间的相互作用机理.本文对竖直方形通道内主流雷诺数1819条件下的单相和气液两相平板混和层流动进行可视化研究,分析了单相混和层流动中不同形式的涡的合并过程,并与同样条件下的泡状流混和层的发展过程进行了对比,得到了气泡对涡合并的影响规律.     

天然气管线四级离心压缩机级间气动影响研究

本文以某天然气管线用四级离心压缩机为研究对象,通过数值分析压缩机在整机模型、逐级叠加模型和单独模型下的流场和气动性能,研究多级离心压缩机的级间气动影响规律及作用机制。结果表明,在设计工况下,逐级叠加模型的预测精度具有一定的可信度,而在非设计工况下,级间气动影响显著,逐级叠加模型得到的整机总压比低于整机模型;相对于单独模型,整机模型的第二级进口相对马赫数和气流角沿叶高方向分布更为不均,在近喘工况尤为明显;级间影响会破坏通流区流动稳定性,在多级离心压缩机设计过程中应充分考虑级间影响。研究工作对深入了解级间气动影响并完善多级离心压缩机气动性能预测模型具有参考价值。     

闪蒸诱发的两相自然循环比例模化分析

本文提出了可用于非能动安全壳热量导出系统的大尺度开式自然循环系统的小比例模化方法,并对模型系统的运行特性与原型实验结果进行了对比。结果表明:通过本文的模化方法得到的模型系统不仅能很好地反映原型系统的流动现象,还能准确地估算原型系统的流动传热大小和流动不稳定边界;传热管内流体雷诺数对管内对流换热和两相振荡流动影响很大,模化时需保证模型系统传热管内流体的流动状态与原型相同;当根据实际需求对模型中某些结构参数加以限制时,得到的模型仍能较好地模拟原型系统的流动特性,在工程设计上具有一定的可行性。     

活塞压缩机缸内热力过程CFD仿真

使用Fluent软件对压缩机缸内气体流场进行模拟研究,构建气缸的三维模型,以连续性、能量和动量方程作为基本控制方程,设置动网格基本参数,进而得到气流在气缸内的流场变化过程。分析缸内气体的流动状态包括压力、温度、湍动能等参数的微观变化情况,为优化改进压缩机性能提供依据。     

径向吸气室流动损失及出口气流畸变的影响

径向吸气室的内部流动损失及出口气流畸变是其影响离心压缩机性能的主要因素。为了进一步了解径向吸气室对离心压缩机性能影响的机理,本文针对上述因素对某工业用离心压缩机径向进气级开展了数值研究。研究表明,在该离心压缩机的正常运行区间内,径向吸气室的内部流动损失只会使整级性能下降,对下游叶轮和模型级的性能基本无影响;而吸气室出口的气流畸变不仅会使整级性能下降,更是导致叶轮及模型级性能下降的主要原因。希望通过本文的研究为径向吸气室的改进设计提供参考依据。     

离心压缩机级内三维粘性流动数值分析

本文介绍了用时间推进法进行离心压缩机级内全三维粘性流场的计算方法．该方法是作者在已完成的求解孤立叶排Ｎ－Ｓ方程的计算程序的基础上发展的，通过使用周向非均匀的叶排间隙混合平面概念来考虑离心叶轮与扩压器之间的相互影响，并依据质量守恒原则，对下游的进口气流角进行了修正，以保证了上下游叶排在相容的流动特性下工作．完成了离心压缩机级（包括叶轮与扩压器）三维粘性定常流场的计算及性能预测．应用本文所发展的程序，对某高炉鼓风机的叶轮及其叶片扩压器进行了计算．     

相同雷诺数和尖速比下缩比风力机流动特性分析

针对NREL PhaseⅥ（D=10.058 m）风力机及其两个缩比模型（D=1.5 m和D=1 0 m）在叶片表面理想光滑状态,相同雷诺数(Re_{C（0.75R）≤7.42×10⁵}和尖速比（λ≤10.00）下,CFD计算得到的功率系数和推力系数不同展开原因调查,通过比较和分析各模型的流场信息,揭示了引起气动特性差异的主要原因,同时采用修正缩比模型入流风速的方法得到了与原型功率系数一致的入流风速修正系数。     

超低温离心式冷压缩机通流部分设计与分析

冷压缩机设计目标总压比为15,设计为三级串联运行,设计压比分别为3.2,2.5,1.875,压缩工质为超低温负压氦气。通过气动计算与模拟优化,得到了合理的三级冷压缩机各级转速与各项几何参数。通过CFD模拟计算,得到了三级冷压缩机在设计工况下的流量、压比和等熵效率值。并以第一级为例,对压缩机内部模拟流场进行了分析,表明设计冷压缩机内部流场压力分布均匀,没有出现较大的流动分离与激波。通过对各级冷压缩机选取大量工况点进行模拟计算,得到了各级的预估工作性能曲线。结果表明,各级的设计都满足流量范围随级数增加而增大的要求,且各级目标工况处都在该级的高效区范围内,能够满足设计目标。     

低展弦比跨音速轴流风扇转子流场三维数值模拟

应用基于时间推进的有限差分法求解跨音速压气机风扇转子内部三维粘性流场．该方法以新型ＬＵ隐式格式和改良型 ＭＵＳＣＬ ＴＶＤ格式为基础,对三维可压缩雷诺平均 Ｎａｖｉｅ－Ｓｔｏｋｅｓ方程和低雷诺数ｑ－ω双方程湍流模型进行求解．计算得到了ＮＡＳＡ Ｌｅｗｉｓ ６７跨音速、低展弦比轴流风扇转子的性能曲线并重点分析了近最高效率点工况和近失速工况下的内部流场．计算与实验结果的对比表明此方法能够得到三维粘性流场的流动特性且计算精度较高,可用来模拟跨音速风扇转子内部流动．     

轮盘侧空腔流动结构及其对离心压缩机气动性能的影响

本文以离心压缩机轮盘侧空腔流域为研究对象,通过数值计算,研究了设计工况下空腔流动结构及对主流区域的影响机制。结果表明,空腔及密封内部流动表现为四类旋涡结构;空腔流动对叶轮内部流动及气动性能的影响较小,但明显增加了扩压器内的流动损失,致使压缩机级性能显著下降。研究工作为深入了解空腔与通流部件间的相互影响规律提供理论依据,为完善离心压缩机气动性能预测模型奠定基础。     

黏性耗散对离心压缩机气动性能的影响

针对小流量系数离心压缩机,考察了流体的黏性耗散效应对流动损失的影响程度.通过压缩机模型级的实验测量和数值模拟,分别分析了压缩机级和叶轮在有、无黏性耗散影响下的流动性能.结果表明:当不考虑黏性耗散损失时,压缩机模型级具有较高效率;在黏性耗散效应的影响下,流动的多变效率约降低8个百分点.另外,不同的机壳间隙对多变效率也存在...     

神经网络对于翼型绕流流场的重构

本文试图通过神经网络重构二维低雷诺数翼型绕流非定常流场。首先通过局部径向基函数(LRBF)求解器求解不可压缩流动控制方程得到计算域内流场信息,然后随机选取一些时空域内的数据点(包含位置信息和速度信息)作为训练数据代入神经网络进行训练。先学习训练得到流动的雷诺数后进行流场的重构,并与LRBF求解器得到的数值结果进行对比。流动计算中雷诺数设置为200,攻角为20°,计算域离散采用局部节点加密技术以减少计算量。     

固体火箭发动机低空羽流场的相似研究

本文针对固体火箭发动机低空羽流场的数据外推问题进行研究。应用相似方法分析发动机低空羽流场模型,整理相似准则及相似条件。简化相似模型,根据工程计算半经验方法,拟和低空羽流温度场的计算公式,计算结果与工程计算数据基本吻合,验证了相似方法的可行性。     

用热线风速仪测量叶轮后叶片扩压器流场

叶片扩压器对离心压缩机的总体性能影响很大,为了研究叶轮后叶片扩压器内复杂的非定常流动,本文对一大尺度离心压缩机级的叶片扩压器流场进行了实验测量。实验对Dantec的热线探针支架进行了改进,采用了固定热线、相位锁定-系综平均技术,对采集到的热线信号进行了有效地分解,提出了非定常强度的概念来定量考察离心叶轮对叶片扩压器流场的影响。     

矩形方腔内流动分叉现象的数值研究

为了研究矩形方腔内空气的流动特性,本文对不同初始条件、不同雷诺数下方腔内的流动状况进行了数值模拟。计算结果表明,当方腔内的雷诺数较大时,方腔内空气的流动会出现分叉现象,即对不同的初始条件,尽管边界条件完全相同,计算所得的流场却不一样。而当雷诺数小于某一值时,流场与初始条件无关,无分叉现象出现。     

基于高斯型脉冲驱动的类镍瞬态X射线激光的流体力学模型

在激光脉冲为高斯型的条件下对瞬态X射线激光的流体力学自相似模型进行了修正，并将计算结果与自相似模型解析解的结果进行了比较.研究表明，修正模型的结果比解析解更为精确，从而验证了新模型的可靠性.利用该模型对类镍钼X射线激光实验进行了优化设计，得到了优化的实验方案. 关键词： 自相似模型 高斯型脉冲 类镍钼X射线激光     

铜泡沫冲击射流换热及流动可视化研究

本文实验研究了圆管冲击射流下通孔金属泡沫的流动换热特性,测量了10 PPI和30 PPI铜泡沫的平均努塞尔数Nu_(avg),同时采用烟线法得到冲击射流下铜泡沫的流场可视化图像。结果表明:在较高雷诺数下,存在最优冲击距离使铜泡沫的换热性能最优;在低雷诺数下,通孔铜泡沫的换热性能受冲击距离的影响较小。孔密度为10 PPI的铜泡沫较30 PPI铜泡沫的换热性能提高了约30%。通过流动可视化解释了铜泡沫的换热性能随冲击距离和PPI变化现象。