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相似文献
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1.
王山山 《江苏力学》1997,(13):55-61
应用电化学方法,对动脉模型T形分叉部位流场壁面剪应力进行测试研究。测试了以于现有理论分析和数值部都比较困难的高雷数流动流场壁面剪应力,并且对若干不同雷诺数及不同支管分流情况进行了系列测试。通过实验发现,此部位同时存在主煎应力和低剪应力区,确定了它们的位置和剪应力的大小。系列测试不显示:随着雷诺数的变化,无量纲剪应力有一定的变化,而当支管分流变化时,无量纲煎应力的变化很明显。  相似文献   

2.
本文利用有限元数值模拟对定常流下动脉狭窄的局部流场进行了系统研究。在数值模拟中求解非线性轴对称Navier-Stokes方程,并对不同狭窄率、不同雷诺数、不同狭窄形状下的流场速度分布、压力降分布和壁面剪应力分布进行了全面细致的分析和讨论。  相似文献   

3.
提高电化学法测试壁面剪应力精度的方法   总被引:1,自引:0,他引:1  
应用电化学方法对流场壁面剪应力进行测试在生物力学中有着广泛的用途,静止极限电流在存在将影响壁面剪应力测试的精度,在测试时应根据具体的实验条件进行现场测试,实验表明在测试较低壁面剪应力时,静止极限电流的影响较大;在测试较高壁面剪应力时,则可忽略静止极限电流的影响,极化电压条件下测得极限电流是测试壁面剪应力的基础。为了测试的准确可靠,需对产生极化的外加电压进行实地测试,在测试时,对每个电极都需根据相应的测试条件进行系统标定。  相似文献   

4.
基于不同雷诺数平板湍流边界层平均速度剖面,分别采用黏性底层拟合、对数律区拟合以及Spalding公式拟合算法计算了壁面摩擦速度,并对平均速度剖面进行无量纲化。通过比较无量纲化的平均速度剖面与理论规律曲线,验证了三种拟合计算方法的有效性。通过比较三种拟合算法所得的壁面摩擦速度与油膜干涉法直接测得的壁面摩擦速度之间的误差,并分析不同拟合算法误差形成的内在机制,验证了三种拟合算法计算结果的准确性与可靠性。结果表明Spalding拟合算法计算结果的准确性和可靠性都要优于其他两种拟合算法。  相似文献   

5.
采用高速摄影技术结合阴影法,对静止水中垂直壁面附近上升单气泡运动进行实验研究,对比气泡尺度及气泡喷嘴与壁面之间的初始无量纲距离(S~*)对气泡上升运动特性的影响,分析气泡与壁面碰撞前后,壁面效应与气泡动力学机制及能量变化规律.结果表明,对于雷诺数Re≈580~1100,无量纲距离S~*2~3时,气泡与壁面碰撞且气泡轨迹由无约束条件下的三维螺旋转变成二维之字形周期运动;当S~* 2~3时,壁面效应减弱,有壁面约束的气泡运动与无约束气泡运动特性趋于一致.气泡与壁面碰撞前后,壁面效应导致横向速度峰值下降为原峰值的70%,垂直速度下降50%;气泡与壁面碰撞前,通过气泡中心与壁面距离(x/R)和修正的斯托克斯数相关式可预测垂直速度的变化规律.上升气泡与壁面碰撞过程中,气泡表面变形能量单向传输给气泡横向动能,使得可变形气泡能够保持相对恒定的弹跳运动.提出了气泡在与壁面反复弹跳时的平均阻力系数的预测模型,能够很好地描述实验数据反映出的对雷诺数Re、韦伯数We和奥特沃斯数Eo等各无量纲参数的标度规律.  相似文献   

6.
本文给出了关于亚临界雷诺数二维圆柱绕流动态特性的实验结果。应用热膜、热线和压力传感器测量了壁面剪切应力脉动、壁面压力脉动和流场的速度脉动,给出了壁面剪切应力脉动频率在驻点附近和分离前后变化的特征,计算了这些脉动量在圆柱面上任意两点间的相关特性。实验结果表明,在亚临界雷诺数二维圆柱绕流的边界层流场中存在着一个频率与涡脱落频率相同的整体同步脉动。  相似文献   

7.
湍流/非湍流界面是流动中湍流和无旋流的边界,其相关研究在加深对湍流与无旋流之间的物质、动量和能量交换的理解有重要意义.本文采用时间解析的二维粒子图像测速技术,分别对零压梯度光滑、顺流向锯齿形沟槽表面平板在不同雷诺数下对湍流/非湍流界面的几何特征及动力学特性进行了实验研究.实验雷诺数为$Re_{\tau } =400\sim1000$.本文采用了湍动能准则对湍流/非湍流界面进行了识别,并分析界面高度分布、分形特征及界面附近的条件平均速度和涡量.结果表明在不同雷诺数下, 无论是光滑壁面还是沟槽壁面,界面平均高度在0.8 $\sim$ 0.9$\delta_{99} $附近. 对于沟槽壁面而言,减阻时对应的界面高度的概率密度分布与光滑壁面基本一致, 均遵循正态分布,而当阻力增大时, 界面高度分布偏离正态分布出现正的偏度. 在本实验情况下,界面分形维度、跨界面速度跳变均会随着雷诺数增大而增大. 此外,不同壁面情况下无量纲条件平均涡量在界面附近的分布相近,而界面附近无量纲速度梯度最大值近似为常数.  相似文献   

8.
低雷诺数沟槽表面湍流/非湍流界面特性的实验研究   总被引:1,自引:0,他引:1  
李思成  吴迪  崔光耀  王晋军 《力学学报》2020,52(6):1632-1644
湍流/非湍流界面是流动中湍流和无旋流的边界,其相关研究在加深对湍流与无旋流之间的物质、动量和能量交换的理解有重要意义.本文采用时间解析的二维粒子图像测速技术,分别对零压梯度光滑、顺流向锯齿形沟槽表面平板在不同雷诺数下对湍流/非湍流界面的几何特征及动力学特性进行了实验研究.实验雷诺数为$Re_{\tau } =400\sim1000$.本文采用了湍动能准则对湍流/非湍流界面进行了识别,并分析界面高度分布、分形特征及界面附近的条件平均速度和涡量.结果表明在不同雷诺数下, 无论是光滑壁面还是沟槽壁面,界面平均高度在0.8 $\sim$ 0.9$\delta_{99} $附近. 对于沟槽壁面而言,减阻时对应的界面高度的概率密度分布与光滑壁面基本一致, 均遵循正态分布,而当阻力增大时, 界面高度分布偏离正态分布出现正的偏度. 在本实验情况下,界面分形维度、跨界面速度跳变均会随着雷诺数增大而增大. 此外,不同壁面情况下无量纲条件平均涡量在界面附近的分布相近,而界面附近无量纲速度梯度最大值近似为常数.   相似文献   

9.
电场驱动下的非牛顿流体在微米级扩散管道内非稳态电渗流动特性是MEMS管设计人员关注的焦点,大部分实际液体可近似为用幂律模型描述的纯粘性流体,所以论文针对幂律流体在有限长微扩散管道内在两种不同形式的外加电场驱动下的非稳态电渗流动情况进行数值仿真.基于Ostwald-De Wael幂律模型和连续介质假说,采用高精度紧致有限差分离散二维完全Poisson-Boltzmann电势方程和Cauchy动量方程,对恒定电场及满足Maxwell方程的电场进行数值仿真,讨论了微扩散管中幂律流体在两种不同外加电场驱动下的瞬时流场分布的差异.结果表明,初始时刻固定扩散角和无量纲壁面电势,无量纲电动宽度的变化对幂律流体电渗流速度分布影响较大;在微扩散管上游等截面处,由恒定电场驱动及Maxwell电场驱动电渗流速度分布差别极小,在扩散管中下游则出现了明显的差别;由恒定电场驱动下的电渗流动在扩散管不同截面下的速度峰值相近,但Maxwell电场诱导的电渗流速度峰值则随管道半径变化出现较大差别.对于外加电场驱动的电渗流动,不同形式的外电场可使流场产生较大差别,而不同性质的流体也会形成不同的流场分布.  相似文献   

10.
黄恺俊  余永亮 《力学学报》2023,(7):1439-1450
自然界中的大多数鱼类通过波状摆动的方式实现推进,这是动态变形的鱼体和周围流体相互作用的结果,研究推进中流体对鱼体变形的响应不仅可以增强对波状推进的认识,还可以为流动控制提供依据.以鲹科模式推进的仿生二维模型为研究对象,通过数值计算获得鱼体波动产生的流场以及鱼体受到的流体力数据.基于虚功率原理,将鱼体受力分解为4部分,分别是鱼体边界变速运动的瞬时贡献、流场中流体旋转和应变速率相对大小的贡献、壁面剪切应力的类摩阻分量和壁面摩阻分量.结果表明,当鱼体波状摆动产生推力时,鱼体边界变速运动是主要的正推力来源,并且该项80%的推力贡献来源于20%的鱼尾部分的边界变速运动.鱼尾两侧边界层中的流体旋转和应变速率的相对大小和壁面摩阻对推力都是负贡献.对于低雷诺数的情况,流体旋转和应变速率的相对大小的负贡献低于壁面摩阻的负贡献,而在高雷诺数的情况下,流体旋转和应变速率的相对大小的负贡献强于壁面摩阻的负贡献.壁面类摩阻分量相对于其他3项总是较小的.结合标度律分析,在摆动推进的标度关系中,与雷诺数无关的推力部分是由边界的变速运动、流场中流体旋转和应变速率共同提供,且流体旋转和应变速率也贡献了摆动推力中与雷诺数...  相似文献   

11.
基于Lauchle的平板边界层转捩区的声辐射理论,通过估算转捩区内各点“上升时间”,同时采用Josserand的转捩区内间歇因子和湍猝发频率对随机指示器函数的时-空相关分布做修正,从而估算了平板边界层转捩区辐射声功率谱,并对影响其谱峰和谱级的各种因素进行了分析。  相似文献   

12.
柔性多体系统动力学通用算法研究   总被引:4,自引:0,他引:4  
柔性多本系统运动学动力学仿真通用软件可广泛服务于工程领域,基于Kane方程建立一种开发该类软件的一般算法,通过定义的辨识函数解决束识别问题,利用振型描述构件的弹性变形,建立了递推格式的运动学模型,提出了计算偏带度、偏角速度和运动微分方程系数矩阵的“0-1”法,最后给出的算例表明所建立的算法是可行的。  相似文献   

13.
The Study of Non-Linear Structure   总被引:1,自引:0,他引:1  
《应用力学学报》2000,17(2):110-113
In this paper, the Elmans recurrent neural network is developed to identify non-linear structure in block-box, and a nonlinear state space model of structure is determined. An accelerated adaptive learning-rate algorithm is proposed. Results of identification show that the Elmans recurrent model is superior to the traditional model. It is adaptive to the identification of the non-linear and uncertain structure.  相似文献   

14.
斜拉桥横向振动的半主动筋腱控制   总被引:2,自引:0,他引:2  
对桥梁等大型土建结构在外扰作用下的振动实施控制是目前的一个研究热点,也是提高结构安全性与耐久性的一条重要途径。本文提出采用磁流变阻尼器(Magneto-Rheological Damper,MRD)与斜拉索构成的半主动筋腱(Semi-Active Tendon)实现斜拉桥横向振动的半主动控制的原理,讨论了其可行性、具体控制方案和控制算法,给出了一对一双索斜拉桥模型在随机扰动作用下的振动控制仿真结果  相似文献   

15.
提出了一种评估结构疲劳可靠性的方法-风险预测方法。该方法利用结构在服股过役过程中的信息,在考虑了工程结构承采载荷的各态历经性的基础上,结合了结构元件寿命机分布形式和Miner线性累积损伤理论,以风险值来评价并监控结构元件在不同时间失效的危险性,并用算例和试验结果进行对比分析。  相似文献   

16.
逆流式冷却塔填料及淋水分布的数值优化设计   总被引:3,自引:0,他引:3  
《应用力学学报》2000,17(4):102-109
在逆流式自然通风冷却塔流场、温度场和湿度场数值模拟工作的基础上,采用数值分析的方法研究了非均匀填料分布及非均匀淋水密度分布对提高冷却效率的影响,结合某电厂的工程设计实例,给出了最佳的填料层分布及淋水密度分布。  相似文献   

17.
In laminar flow, viscous fluids must exert appropriate elastic shear stresses normal to the flow direction. This is a direct consequence of the balance of angular momentum. There is a limit, however, to the maximum elastic shear stress that a fluid can exert. This is the ultimate shear stress, \(\tau _\mathrm{y}\), of the fluid. If this limit is exceeded, laminar flow becomes dynamically incompatible. The ultimate shear stress of a fluid can be determined from experiments on plane Couette flow. For water at \(20\,^{\circ }\hbox {C}\), the data available in the literature indicate a value of \(\tau _\mathrm{y}\) of about \(14.4\times 10^{-3}\, \hbox {Pa}\). This study applies this value to determine the Reynolds numbers at which flowing water reaches its ultimate shear stress in the case of Taylor–Couette flow and circular pipe flow. The Reynolds numbers thus obtained turn out to be reasonably close to those corresponding to the onset of turbulence in the considered flows. This suggests a connection between the limit to laminar flow, on the one hand, and the occurrence of turbulence, on the other.  相似文献   

18.
We study turbulent plane Couette-Poiseuille (CP) flows in which the conditions (relative wall velocity ΔU w ≡ 2U w , pressure gradient dP/dx and viscosity ν) are adjusted to produce zero mean skin friction on one of the walls, denoted by APG for adverse pressure gradient. The other wall, FPG for favorable pressure gradient, provides the friction velocity u τ , and h is the half-height of the channel. This leads to a one-parameter family of one-dimensional flows of varying Reynolds number Re ≡ U w h/ν. We apply three codes, and cover three Reynolds numbers stepping by a factor of two each time. The agreement between codes is very good, and the Reynolds-number range is sizable. The theoretical questions revolve around Reynolds-number independence in both the core region (free of local viscous effects) and the two wall regions. The core region follows Townsend’s hypothesis of universal behavior for the velocity and shear stress, when they are normalized with u τ and h; on the other hand universality is not observed for all the Reynolds stresses, any more than it is in Poiseuille flow or boundary layers. The FPG wall region obeys the classical law of the wall, again for velocity and shear stress. For the APG wall region, Stratford conjectured universal behavior when normalized with the pressure gradient, leading to a square-root law for the velocity. The literature, also covering other flows with zero skin friction, is ambiguous. Our results are very consistent with both of Stratford’s conjectures, suggesting that at least in this idealized flow turbulence theory is successful like it was for the classical logarithmic law of the wall. We appear to know the constants of the law within a 10% bracket. On the other hand, that again does not extend to Reynolds stresses other than the shear stress, but these stresses are passive in the momentum equation.  相似文献   

19.
This paper investigates the effects of surface roughness on the flow past a circular cylinder at subcritical to transcritical Reynolds numbers. Large eddy simulations of the flow for sand grain roughness of size k/D = 0.02 are performed (D is the cylinder diameter). Results show that surface roughness triggers the transition to turbulence in the boundary layer at all Reynolds numbers, thus leading to an early separation caused by the increased momentum deficit, especially at transcritical Reynolds numbers. Even at subcritical Reynolds numbers, boundary layer instabilities are triggered in the roughness sublayer and eventually lead to the transition to turbulence. The early separation at transcritical Reynolds numbers leads to a wake topology similar to that of the subcritical regime, resulting in an increased drag coefficient and lower Strouhal number. Turbulent statistics in the wake are also affected by roughness; the Reynolds stresses are larger due to the increased turbulent kinetic energy production in the boundary layer and separated shear layers close to the cylinder shoulders.  相似文献   

20.
Exploratory measurements of oscillatory boundary layers were conducted over a smooth and two different rough beds spanning the laminar, transitional and turbulent flow regimes using a multi-camera 2D-PIV system in a small oscillatory-flow tunnel (Admiraal et al. in J Hydraul Res 44(4):437–450, 2006). Results show how the phase lag between bed shear stress and free-stream velocity is better defined when the integral of the momentum equation is used to estimate the bed shear stress. Observed differences in bed shear stress and phase lag between bed shear stress and free-stream velocity are highly sensitive to the definition of the bed position (y = b). The underestimation of turbulent stresses close to the wall is found to explain such differences when using the addition of Reynolds and viscous stresses to define both the bed shear stress and the phase lag. Regardless of the flow regime, in all experiments, boundary-layer thickness reached its maximum value at a phase near the flow reversal at the wall. Friction factors in smooth walls are better estimated using a theoretical equation first proposed by Batchelor (An introduction to fluid dynamics. Cambridge University Press, Cambridge, 1967) while the more recent empirical predictor of Pedocchi and Garcia (J Hydraul Res 47(4):438–444, 2009a) was found to be appropriate for estimating friction coefficients in the laminar-to-turbulent transition regime.  相似文献   

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