基于BOS的超声速流场瞬态密度场的可视化

瞬态密度场的可视化对于超声速流场复杂流动机理研究有着重要的参考价值.设计了基于脉冲激光照明的瞬态密度场可视化系统,针对非对称尖锥模型在Ф=120 mm激波风洞开展了双方向密度场可视化应用研究,获得了Ma=6条件下激波流场清晰的瞬态和长曝光背景纹影图像.研究表明,瞬态背景纹影图像曝光时间为10 ns,能够有效"冻结"超声速流场;相对于长曝光纹影图像,瞬态图像显示了更小时间尺度的流场密度场,且突起较多,分布不均匀.结果表明,瞬态密度场可视化技术能够揭示瞬态激波流场的密度场细节,为超声速和高超声速流场复杂流动机理的深入理解和研究提供了一种有效方法.      

面向海洋环境监测的数据可视化控件设计

海洋环境监测对我国海洋经济的发展具有重要促进作用;针对当前海洋监测独有的数据可视化需求及软件复用度不高问题,提出一种基于ActiveX技术的数据可视化控件,在建立坐标映射模型基础上实现对多区域、异构海洋环境数据的标量场及矢量场展示,并提供鼠标漫游、图像放大、图像移动等丰富的界面交互手段;在实际应用中通过配置控件接口及属性便可将其复用在各类海洋监测系统中;实践表明该控件的引入满足了海洋环境监测需求,有效降低了海洋监测软件系统中数据可视化开发的复杂性。     

振动叶栅中三维振荡粘性流场的压力密度消去法

1前言三维非定常流场的求解是目前国内外的一个热点研究课题山。文献［2］完成了三维可压非定常欧拉流场的求解,这一方法在求解三维非定常欧拉流场时,应用了四阶fringe－Kutta方法对控制方程进行积分,用中心差分进行空间离散,采用了四阶人工粘性项来保证计算格式稳定,计算稳定性要求严格,时间步长不能大,计算时间长。本文从非定常三维粘性N－S方程组出发,通过合理的数学方法,消去压力及密度项,得到只包含振荡速度矢量项对空间的偏微分方程组,在已知定常速度场后,这一方程组很容易求解。2基本方程在以角速度为n作旋转的相对坐…     

可视化聚焦纹影系统实现流场中的三维扰动成像

可视化成像系统可以实现流场中扰动信息的捕获。针对光学纹影系统,分别从理论和实验上对比研究了流场中的三维超声扰动成像。因三维超声场在光传播方向上引起的流体介质密度变化不同,光波穿过密度变化的流场时,其相位累积变化使图像不能真实反映声场的扰动特征。线型栅的聚焦纹影系统因其线型栅会产生多刀口滤波的作用,故不能对流场中的三维超声扰动场实现完整成像。为了获得流场中的三维扰动特征,提出了采用环型源栅和刀口栅的改进聚焦纹影系统。结果表明:由改进聚焦纹影装置得到的图像扰动特征与实际流场中超声扰动特征相一致;结合图像重构技术,实现了流场中三维复杂扰动的重构。     

磁通运动的电压噪声频谱分析和动力学相变

用Langevin分子动力学方法模拟磁通运动的纵向电压噪声谱随磁场和电流的变化.计算结果表明，外加磁场增大到磁通运动动力学相变场F_P，电压噪声 谱中低频宽带噪声减小而出现洛伦兹形高频窄带噪声.外加磁场增大到熔化场F_m附近，高频窄带噪声 峰值增高 ，峰值对应频率增大.在外加电流增强到磁通弹性运动区域，高频窄带噪声频谱呈现搓衣板 形式.搓衣板高频窄带噪声产生于磁通平移速度的周期性调制，它表明层状超导体中运动的 磁通格子存在有平移序的BG相. 关键词： 第Ⅱ类超导体 电压噪声 动力学模拟     

光学窗口外形对气动光学效应的影响

 流场求解采用3维雷诺平均N-S方程,分别利用ROE格式和二阶中心格式对对流通量和粘性通量进行离散处理;用高斯-赛德尔隐式格式对方程进行时间推进求解,采用k-ε两方程模型用于湍流的数值模拟。采用几何光学结合物理光学方法分析平均流动和湍流对光场的影响。计算结果表明:由于窗口外形曲面的曲率不同,两种窗口外部流场存在较大区别,气流速度、密度的分布情况各不相同。曲率较大的窗口外形对气流的压缩程度较大,导致气流绕过窗口顶端中心区域时流速快,密度梯度大,因而窗口空气阻力较大,光束在该窗口流场中传输受气流影响的影响也较大。     

DMFC阳极流动阻力特性实验研究

本文借助可视化手段,针对平行流场和蛇形流场,实验研究不同放电电流密度、甲醇浓度、进料温度和入口流量对液相进料直接甲醇燃料电池阳极流场流动阻力特性的影响.结果表明:放电电流密度增加,流场压降随之增加,小电流放电,蛇型流场较平行流场压降增加慢,当超过某一值时,蛇型流场的压降增加较平行流场快;随甲醇浓度的提高,进出口压降均略有减小,且两种流场压降变化趋势一致;随进料温度升高,平行流场压降逐渐增大,蛇彤流场压降变化较小;随着甲醇溶液流量增大,平行流场和蛇行流场压降均逐渐增人,平行流场增加缓慢,蛇形流场压降增加速度远大于平行流场.     

二维多介质欧拉自适应网格方法研究

要对聚能和流场的剧烈变化进行模拟，欧拉方法具有明显的优势。而在这些方面的研究中，所涉及的流场十分复杂，为达到所需的计算精度，必须采用很密的网格才能以较好的分辨率去模拟流场的剧烈变化部分和介质的界面，特别是大空间尺度流场局部细节的数值模拟，有些问题如果用统一网格计算，即使最快的计算机也不能提供足够的分辨率。所以目前计算机的内存和速度限制了整个计算区域的网格细分程度，对计算区域作局部的网格自适应细分、用大的动态空间分辨率划分流场是必要的和迫切的。     

直接甲醇燃料电池阴极水淹过程实验研究

对自制可视化直接甲醇燃料电池单体阴极流场内液滴生长特性、氧气流量和氧气进气温度对流场水淹及电池性能的影响进行了实验研究.结果表明:平行流场中首个液滴大多在流场右上区域冒出;流场中新液滴的出现具有瞬间涌出特性,并优先在流场板和扩散层交界的夹角处及扩散层表面碳纤维束交叉处产生;液滴生长过程具有非连续性,与流道边壁相接触的液滴和液柱的生长速度均大于未接触流道边壁的液滴生长速度,而且液柱有逆气流方向反向生长现象.氧气流量及氧气进气温度的升高,均导致阴极流道内液态水和流场中大液滴数量及形成液柱的长度减少,促使电池性能提高.     

气动光学平均流场效应时间特性研究

根据气动光学效应定义了绕流流场厚度,分析了气动光学平均流场效应的时间特性与绕流流场厚度的关系,给出特征时间的粗估公式。使用大型流体计算软件SAED模拟计算了机载光学平台绕流流场随时间的变化,计算了绕流流场厚度,研究了气动光学平均场效应随时间的变化规律。计算结果验证了粗估公式的可靠性,表明与湍流效应的特征时间相似,气动光学平均流场效应的特征时间,正比于绕流流场厚度与飞机速度的比值。在给定的计算模型中,特征时间约为5 ms量级,特征频率低于300 Hz;平均流场气动光学效应引起的光程差均方根随时间围绕平均值变化,方差与平均值之比约为8%。     

柔性叶片风力机翼型气动性能数值模拟

利用Fluent软件,采用RNGκ-ε湍流模型,模拟不同曲率叶片在不同迎角时的流场特性和叶片表面压力特性,并获得速度场和压力场分布,分析各种工况下流体在叶片附面层的附着和分离情况,利用升力系数计算公式计算每种工况下叶片的升力系数,初步揭示了叶片曲率和迎角对叶片升力的影响规律,为柔性叶片风力机性能优化提供理论指导。     

一种单相机流场速度场三维测量方法

提出了一种用单CCD摄像机进行大型流场三维速度场的测量方法 ,该方法通过利用片光的厚度特征和粒子跟踪算法实现三维速度场的重建 ,通过对模拟脱硫塔中的流场测量证明 ,该方法可以测量定常或低速流场。     

离心力场作用下三维流动和传热的场协同理论探讨

通过对能量方程进行体积分得到了三维流场中场协同理论的表达式。该式不仅含速度矢量与温度梯度矢量的点积项,还含有速度矢量与压力梯度矢量的点积项。在此基础上讨论了速度场、压力场、温度场之间的协同关系,探讨了通过政变边界条件调节诸场形态,实现传热强化的方法。并通过三个盘腔算例,对此方法进行了验证。     

基于POD模态分解的液环泵瞬态气液两相流分析

针对液环泵内气液两相流动的复杂时空规律,采用本征正交分解(POD)方法对其瞬态气液两相流场进行特征分解,分析其相态场、速度场的空间基模态特征及模态系数的时域特征,建立非定常流场降阶模型,并对流场进行预测分析。结果表明POD方法可实现对液环泵内复杂流场的时空解耦分析,相态场及速度场的各阶模态系数在时域内的变化能够反映各阶模态场的能量、频率及相位变化规律,模态场能够反映脉动流场的空间尺度变化规律。POD降阶模型能够对样本空间内的流场进行精确预测,进口压力、相态场及速度场预测结果的最大相对误差分别约为0.2%、4%、8%,在样本空间外POD降阶模型具有一定外延预测精度,当预测目标逐渐远离样本空间时POD预测结果与CFD计算结果之间的误差逐渐增大。     

槽道流POD重构及湍流动能耗散率分析

采用二维粒子图像测速仪（2DPIV）对槽道内涡波流场进行实验研究,用POD技术对2DPIV瞬态速度矢量场进行主导模态重构,得到槽道内的平均流速和湍流动能分布;采用大涡PIV方法对湍流动能耗散率分布进行计算.结果表明：重构流场表征了原始流场的主导结构,剔除了噪声等干扰信息;大涡PIV方法能有效地估算动能耗散率的分布;湍流动能在壁面附近较小,在接近槽道中心区域湍流动能越来越大,呈现出射流的特征;动能耗散率的峰值出现在壁面附近和槽道中心区域,动能耗散率随着远离壁面程度的增加先降低后逐渐增加直至达到峰值.     

燃烧器四角切圆布置炉膛内非对称冷态流场的数值模拟

以燃烧器四角切圆布置的超超临界塔式锅炉炉膛内的流动换热为背景,利用Fluent软件通过数值模拟研究了一个物理和几何结构完全对称的三维炉膛内冷态流场变化情况,选用6个燃烧器喷嘴出口速度作为不同的工况来计算炉内的流场,速度变化范围为5~30 m/s,湍流模型采用雷诺应力模型。计算结果表明,随着出口气流速度的增大,流动呈现出的切圆半径越来越大;当喷嘴出口速度小于等于10 m/s时,在所用计算模型下,流体速度场呈中心对称结构,切圆中心位于中央;随着出口速度的持续增加,流场从中心对称结构逐步转变成非中心对称结构,切圆中心发生明显偏斜.数值结果表明,即使几何结构完全对称且边界物理条件也完全对称的燃烧器四角切圆布置的炉膛中的流动,仍然可能是非对称的,这是造成烟气侧热偏差的可能的原因之一。     

宽频带海洋环境噪声矢量场空间相关特性建模

基阵的信噪比增益与噪声场空间特性密切联系,海洋环境噪声空间特性建模始终是水声学研究的热门问题.声纳功能不同,其工作频段和带宽通常也不相同,因此,任意频带噪声场的空间相关系数对声纳系统设计具有重要参考价值.依据海洋环境噪声场的产生过程,在高频近似条件下,本文提出一种噪声场时域建模方法,给出了水平分层介质中表面噪声时域声压和质点振速的积分表示,为噪声矢量场宽带模型的建立奠定了基础.根据风成噪声谱结构,数值计算了不同频带、不同谱斜率的噪声场空间相关系数,揭示了带宽、谱结构对风成噪声空间特性的影响规律.随着阵元间距和带宽增大,噪声矢量场各分量的空间相关系数的振荡周期数逐渐减少,振荡幅度逐渐减小,这是由于噪声场相关系数频域平均的结果.当谱斜率小于零时,宽频带噪声场的空间相关半径大于窄带噪声场的相关半径,这是由于低频段噪声起主要贡献的结果,实测海洋环境噪声声压场竖直方向空间相关特性变化规律与理论结果一致.本文模型对换能器成阵技术研究以及环境参数反演具有潜在应用前景.     

空气流场中气泡示踪粒子的跟随性研究

在流场速度场测量中 ,示踪粒子是显示流场运动的媒介和工具 ,示综粒子对流场的跟随性直接影响着流场速度场测量的精度。本文从 Bassat- Boussinesq- Oseen( BBO) [1 ]方程出发给出了粒子跟随性函数和粒子在匀角速旋转流体中的运动公式 ,讨论了影响示踪粒子跟随性的参数     

纹影视频摄录技术在等离子体影响飞行器气动特性试验中的应用

本文介绍了纹影视频摄录技术在等离子体影响飞行器气动特使试验中的应用．文中描述了试验设备与纹影视频摄录技术，并给出了部分不同试验条件下的等离子体喷流与模型流场干扰纹影图。通过对纹影图的分析，不但证明了该等离子体影响飞行器气动特性试验技术的可靠性，同时也证明了纹影视频摄录技术在该种试验研究中的可用性。该纹影视频摄录技术不仅能实时监测试验流场，同时还记录了试验流场的全过程，为事后进行试验流场的再现及分析研究提供了可视化依据。     

对称槽道涡波流场流动特征的POD分析

为深入分析层流状态下对称槽道内涡波流场的流动特性及其变化规律,对流场进行了二维粒子图像测速(2DPIV)测量获取瞬态速度矢量数据,利用本征正交分解(POD)技术进行模态分解以及涡波流场的重构,然后根据重构的流场对对称槽道内涡波流场进行了平均速度剖面、流场脉动强度以及特征点的速度和频谱分布等方面的分析。结果表明:POD的前15阶模态能够表征涡波流场的主导结构,第1,3阶模态主要表现为一对旋向相反的涡对特征,第2阶模态具有涡旋和波状主流的特征;提取了5个涡旋涡核的位置作为流场流动特性的特征点;根据POD重构流场分析发现流向平均速度呈抛物线形状分布,法向平均速度呈对称分布特征;流向脉动强度受壁面的影响较大,法向脉动强度呈现抛物线形状分布;距离中心主流较近的1#,4#,5#特征点的速度脉动程度受主流的脉动强度影响较大,速度的脉动主频0.15 Hz与次频、流场的自然频率0.35 Hz共同影响特征点的速度分布;2#,3#特征点的流向速度呈衰减趋势,法向速度在初期幅度变化较大。