台阶式溢洪道掺气特性的试验研究

通过试验研究了台阶式溢洪道上的掺气现象以及掺气区域的划分，试验表明，台阶式溢洪道沿程掺气可以分为非掺气区、掺气发展区和掺气充分发展区等三个区域；断面掺气分为台阶影响的含气区、楔形清水区、水中气泡区和空中水滴区。试验还测量了台阶式溢洪道上的断面掺气浓度及其沿程分布，计算了断面含水率，提出了初始掺气点的计算方法。与光滑溢洪道相比较，台阶式溢洪道具有初始掺气点前移，掺气发生早，发展快，掺气浓度大等特点。     

高坝挑流冲刷坑中掺气水流的流速量测及其特性分析

本文研究了利用热膜技术量测掺气水流的时均流速和紊动结构有关的技术问题,首次成功地量测了三峡溢流坝模型冲坑中掺气水流的时均流速与脉动流速,并对脉动流速和脉动压强的相关关系作了分析研究,把目前冲坑水流特性的研究推进了一步,对研究冲刷过程和探讨消能机理有重要的理论价值与实际意义     

射流冲击水垫塘入射点旋涡掺气特性的研究

通过实验研究了不掺气射流冲击水垫塘入射点旋涡掺气的特性。实验结果表明：空气从射流入射点被卷入后,沿射流剪切层扩散;入射点掺气浓度随水垫深度的减小而增加;剪切层内水气混合体的流速分布具有误差函数形式;在剪切层内、外区,其掺气浓度分别符合高斯分布,与理论计算吻合良好。另外,还从理论上导出了射流入射点附近水气混合层的厚度,并给出了计算掺气量的公式。     

基于消能井井深变化下的竖井溢洪道压强试验研究

为研究竖井溢洪道内部关键部位的压强特性,在维持消能井井径D=7m不变的情况下,分别对消能井井深做T0=10.29m、T0=12.29m、T0=14.29m、T0=16.29m四种变化方案,并进行模型试验,研究了环形堰面、消能井段、压坡段的时均压强分布、变化规律、脉动压强参数.结果表明:自由堰流下,环形堰面上压强值整体较小,在堰面曲线末端(测点19附近)堰面上产生了负压;消能井底板压强值较大,压强分布随井深的增大而更加均匀;压坡段压强变化随井深的增加没有明显的增减规律;在压坡段顶部测点1处出现负压,但负压值很小,压坡段顶部压强整体值均较小;用测压管测量的时均压强波动数值和脉动压强数值相当;脉动压强的优势频率值小于1Hz,竖井内部水流的脉动压强属于低频范畴.     

台阶式溢洪道掺气水流水深的试验研究

根据紊流边界层理论,整理分析了前人对台阶式溢洪道掺气位置的研究成果,提出了掺气发生点的计算方法。通过模型试验,研究了坡度分别为30°、51．3°、60°台阶式溢洪道上掺气水深的分布规律。研究结果表明当台阶尺寸一定时,掺气水深主要与堰上流能比、台阶坡度、台阶以上总水头有关;流能比越小,单宽流量越小,台阶上的水层越薄,掺气越充分,相对掺气水深越大;随着坡度的变陡,来流速度增加,掺气发生点前移,水流破碎严重,水深增加越大;沿程相对掺气水深随流程的增加而增加。     

波浪作用下直立结构物附近强湍动掺气流体运动的数值模拟

波浪破碎卷入气体易对建筑物受力产生压力振荡,了解波浪作用下建筑物附近掺气水流的运动特性是精确计算建筑物受力的前提.基于OpenFOAM开源程序包和修正速度入口造波方法建立三维数值波浪水槽,模型采用S-A IDDES湍流模型进行湍流封闭,并采用修正的VOF方法捕捉自由液面,数值模拟了规则波在1:10的光滑斜坡上与直立结构物的相互作用过程,重点分析了结构物附近的水动力和掺气水流运动特性.结果表明,建立的数值模型能精确地捕捉波浪作用下直立结构物附近的自由液面的变化以及气泡输运过程,较好地描述气体卷入所形成的气腔形态以及多气腔之间的融合、分裂等过程;波浪与直立结构物相互作用产生强湍动掺气水流,其运动过程十分复杂;掺气流体输运过程中水气界面周围一直伴随着涡的存在,其中,气泡的分裂与周围正负涡量剪切作用密切相关,且其输运轨迹主要受周围流场的影响;研究揭示了结构物附近湍动能与掺气特性的关系,发现波浪作用下直立结构物附近湍动能的分布与掺气水流特征参数(气泡数量、空隙率)整体呈现一定的线性关系.     

波浪作用下直立结构物附近强湍动掺气流体运动的数值模拟

波浪破碎卷入气体易对建筑物受力产生压力振荡, 了解波浪作用下建筑物附近掺气水流的运动特性是精确计算建筑物受力的前提. 基于OpenFOAM开源程序包和修正速度入口造波方法建立三维数值波浪水槽, 模型采用S-A IDDES湍流模型进行湍流封闭, 并采用修正的VOF 方法捕捉自由液面, 数值模拟了规则波在1:10的光滑斜坡上与直立结构物的相互作用过程, 重点分析了结构物附近的水动力和掺气水流运动特性. 结果表明, 建立的数值模型能精确地捕捉波浪作用下直立结构物附近的自由液面的变化以及气泡输运过程, 较好地描述气体卷入所形成的气腔形态以及多气腔之间的融合、分裂等过程; 波浪与直立结构物相互作用产生强湍动掺气水流, 其运动过程十分复杂; 掺气流体输运过程中水气界面周围一直伴随着涡的存在, 其中, 气泡的分裂与周围正负涡量剪切作用密切相关, 且其输运轨迹主要受周围流场的影响; 研究揭示了结构物附近湍动能与掺气特性的关系, 发现波浪作用下直立结构物附近湍动能的分布与掺气水流特征参数(气泡数量、空隙率)整体呈现一定的线性关系.     

基于消能井井深变化下水力特性的研究

研究了消能井内消能工井深变化对各水力参数的影响.试验在中部进流时,消能井直径D、通气孔直径d、出口高度h、短压力段坡比λ固定的情况下,通过改变消能井井深来研究井深对流态、压强、不均匀程度的影响,最后通过对脉动压强和系统消能率的比较分析来研究井深变化时各水力特性规律及消能井井深的合理取值.本次试验采用4种井深的变化,综合多次水头变化来研究井深变化对水力特性的影响.试验结果表明:对于同一堰上水头,相对水垫深度hj/D0随井深波动变化,在井深H0/D0=1.5时水垫深度达到最大,压强及其波动的不均匀程度也最小,所以本模型拟采用井深H0/D0=1.5最为合理.     

多孔压电分流超材料及其带隙特性研究

设计了一种新型多孔压电分流超材料构型,以单、双孔元胞构型为例,研究了其带隙特性和有限周期振动传递特性,并与未开孔压电分流超材料板进行了对比分析.计算结果表明:与未开孔压电超材料相比,两种构型在低频处的压电局域共振带隙频率更低,带宽变窄,且均会在高频范围内出现额外带隙,随着孔宽δ的增大,额外带隙数量逐渐增多;对应特定的孔宽δ的两种元胞构型均产生带宽大于1kHz的超宽带隙.该构型结合了压电分流超材料和声子晶体的特点,与传统未开孔压电分流超材料相比,具备低频和高频同时抑振的特性.     

空化对叶顶间隙泄漏涡演变特性及特征参数影响的大涡模拟研究

利用大涡模拟方法及一个考虑气核效应的欧拉$!-!$拉格朗日新空化模型, 对绕NACA0009水翼叶顶间隙泄漏涡(top-leakage vortex, TLV)及其空化流动开展了高精度的模拟, 结果显示数值模拟与实验吻合较好. 在此基础上进一步讨论了不同间隙大小对TLV空化的演变行为及其发生前后TLV强度、气核分布以及切向速度分布等特征参数的变化规律, 分析了TLV空化对TLV演变行为及其特征参数的影响机制. 结果表明, 空化发生后, TLV的强度主要受片空化演变行为的影响, TLV空化对其自身强度的影响较小. 此外, 间隙越小, 片空化越不稳定, TLV的强度也会呈现相应的准周期性波动. 随着间隙的逐渐增大, 片空化强度逐渐减小, 其不稳定性也逐步减弱, TLV强度逐渐恢复至无空化时的水平, 其波动也会逐渐减小. 空化对涡心处气核分布会产生较为明显的影响, 其影响程度取决于空化发生后TLV在空间上的稳定性以及TLV空化的强度. 此外, 空化发生后, TLV半径会在一定程度上增大, 且在空化区域外围形成``类刚体旋转'的切向速度分布特性, 其形成原因主要是空化生长引起的膨胀过程以及流动的黏性作用.     

流场物理特性在脉动风压系数估算中的应用

利用数值模拟技术计算脉动风压需要进行非定常瞬态模拟,计算量过大. 为了提高计算效率,文章根据准定常理论,用预测点高度的入口风速代替参考点高度风速,修正了Paterson、黄本才等人提出的脉动风压估算公式. 通过由CFD 模拟得到的独立柱支撑平板结构的平均风压系数、参考点风速、湍流动能等参数估算了其脉动风压系数,发现大多数工况下与风洞试验结果相吻合. 研究表明,可以利用定常模拟计算结果中获得的参数估算出脉动风压系数.     

侧柱对串列双柱脉动压力的干扰

研究了串列双圆柱旁加上一个等直径的圆柱,组成一个等边三角形排列的三圆柱的脉动压力分布．着重研究侧柱对串列双圆柱脉动压力分布的影响．研究的结果表明,绕流等边三角形排列的三圆柱,受影响最严重的是后柱．脉动压力分布出现了严重的不对称,外侧的压力脉动极其强烈,内侧的压力脉动较弱,与时均压力分布,很好的对应关系．另外,侧柱对于串列双圆柱是否达到超过临界间距的绕流流态,有很大的影响     

双圆柱斜置排列时下游圆柱压力分布和振荡频率的实验研究

当两个圆柱斜置排列并靠得较近时,绕流下游圆柱的流动明显地不同于单一圆柱.本文研究了下游圆柱压力分布受到的影响,并着重于用FFT来分析圆柱表面某些特征点上的压力频谱,研究频谱与圆柱之间的相对距离和位置的关系.当圆柱间距较远时,压力振荡的频率与单圆柱卡门涡节的频率相接近,随着横向间距的接近,频率逐渐降低,然而当两圆柱十分接近时,外侧压力振荡的频率继续降低,但圆柱内侧压力振荡的频率却突然提高,出现了一个圆柱体两侧作用有不同频率压力的情况.     

飞艇尾翼脉动压力特性实验研究

在中航气动院FL-9低速风洞中,进行了飞艇尾翼脉动压力特性实验研究。测量了尾翼的脉动压力,着重分析了各测量点的脉动压力系数、频谱和相关性系数等特性。结果表明:脉动压力系数由尾翼前缘向后缘逐渐增大。尾翼的中部和前缘脉动压力系数随迎角无明显变化,在迎角超过8°以后,尾翼后缘的脉动压力系数随迎角增大而急剧增加。连续变迎角测量结果与固定迎角测量结果相比,脉动压力系数产生了明显的迟滞特性。尾翼上表面脉动压力的自相关系数和互相关系数从前缘到后缘逐渐降低,且前缘表现出显著自相关性,下翼面脉动压力基本互不相关。     

LINEAR ACTIVE STRUCTURES AND MODES (Ⅱ) —DISCRETE SYSTEMS AND BEAMS

IntroductionThestudiedobjectintheclassicstructuredynamicsisthepassivestructureswhicharechangedintoactivestructurewhencontroldevicesorsmartmaterialsareintroducedintoandthecontrolfunctionisapplied .Anactivestructureisgenerallycalledactivesystem .Asforthedefinitionofactivestructure ,itistheconceptofworthydiscussion[1].Thedefinitionshouldbebecomingrigorouswiththestudyontheactivestructuraldynamics.Withincertaincategoryofactivestructuresinpaper (Ⅰ ) [2 ],someattributesaboutthemodesoflinearactivest…     

脉动风压测压管路系统的动态特性分析

利用基于高精度的流体管道耗散模型所建立起来的传递矩阵方法分析了小管径测压管路的动态特性并做了试验对比,得到了非常满意的结果,同时用编写的程序对脉动风压测试中所采用的一些常用的加管路阻尼器的方法作了模拟计算分析,得到一些比较有用的结论,应用本文的方法可以精确分析测压管路的动态特性并可以将结果用于风洞试验多路脉动风压测试中信号畸变的修正.     

Numerical Simulation of a Turbulent Thermal

Ascent of a large-scale thermal in a standard atmosphere is calculated with the use of the Reynolds equations and the k model of turbulence, which takes into account temperature inhomogeneity and vorticity of the flow, and the Euler equations. Results of numerical calculations of a flow examined experimentally are presented. Gas-dynamic and turbulent flow parameters obtained in calculations and experiments are compared.     

脉动压力分布同步测量的探讨

动态气动力的研究是实验工作者极为关注的问题。特别对于二元模型动态气动力的测定,必须从脉动的压力分布通过面积加权积分来得到气动力的时间历程,而其先决条件为各测压点压力的时间历程必须是同步的,也就是要测得同一时刻诸多测点的压力。本文介绍了一种比较经济的多点同步测压方法,并对该方法的实施进行了探讨。分别对A/D卡采样的同步性、整套测压系统的同步性以及频响特性进行了测试和验证。经相关性分析,相关系数分别达到0. 9999和 0. 99。最后以圆柱表面脉动压力系数分布的测试为例,给出了单圆柱不同瞬间的压力向量图、按照瞬间压力沿表面积分得到的单个圆柱脉动升力的时间历程,以及升力的脉动频率,表明整套同步测压系统具有很好的实用性,能满足实验的需要。     

Stochastic analysis of a displacement front in a randomly heterogeneous medium

The behavior of the interface in a two-phase immiscible fluid flow in a randomly heterogeneous porous medium is investigated. The medium is described by the permeability distribution which represents a random field with given statistical characteristics. When the approach proposed is used, it turns out to be possible to relate the statistical characteristics of the interface with the statistical characteristics of the permeability field and the properties of the phases. On the basis of this relation an important characteristic of the two-phase flow, namely, the average saturation distribution in the neighborhood of the interface, can be calculated.