基于VLES模型的振动圆柱数值模拟

本文将一种VLES(Very Large Eddy Simulation)模型引入到动网格数值计算中,并验证了VLES模型用于模拟类似振动圆柱绕流的动边界问题的有效性。数值求解了不同振幅和频率下非稳态振动圆柱绕流问题。研究表明:随着振幅和激励频率的增加,绕圆柱流动涡脱离形式从2S模式转换到2P0模式,再到P+S模式。在高振幅和激励频率比fe/fs=0.95时,涡脱离形式却表现为2P0模式到P+S模式的过渡状态,振动圆柱在上升或下降过程中涡的脱离造成在每个周期升力曲线的左右侧发生不规则的"跳动"现象,尽管脱落涡可能为涡对或者单涡.     

基于水平集方法的二维Stokes多工况流动的拓扑优化

本文采用水平集方法进行了多工况条件下Stokes流动问题的拓扑优化,研究了进出口边界变化对流体拓扑优化结果的影响。在拓扑优化过程中,采用无需样条参数化的重新网格划分方法来实现物理场和水平集类方程交替求解。以最小能量耗散为目标,通过对三工况条件下流动通道的拓扑优化设计,表明多工况条件下的流动拓扑优化比单工况条件下获得的拓扑优化设计结果更为合理。     

新型可调节叶片喷嘴的结构及气动设计

本文针对低温余热能量回收透平装置设计了一种新型的可调节叶片喷嘴机构(Rotatable Vaned Nozzle,RVN),该设计具有结构新颖、可靠性高的特点.在调节结构设计的基础上,采用CFD方法对叶片喷嘴内流动特性进行了数值分析,研究了不同转动角度对喷嘴性能的影响.     

仿长耳鸮翼型的参数化研究

以长耳鸮翼型为仿生原型,采用逆向工程方法提取鸮翼翼型下表面特征点并利用B样条曲线进行拟合建立鸮翼仿生重构模型。通过数值求解耦合Langtry-Menter SST模型的雷诺时均Navier-Stokes方程,研究了仿生翼型的前缘弧线曲率、前缘厚度、前端倾角、翼型中部下表面曲率以及尾部厚度等参数对翼型升阻比的影响,获得了一种能有效抑制大攻角下流动分离发生的仿生翼型。正交试验结果表明:翼型前缘厚度对仿生翼型的升阻比影响最大,随着翼型前缘厚度的减少,翼型升阻比增加;翼型下表面中部曲率和翼型尾部厚度均存在最优值使仿生翼型升阻比最大。     

基于改进水平集方法的翼型拓扑优化

将改进的水平集方法与灵敏度分析方法相结合,发展了一种研究Navier-Stokes方程拓扑优化的新方法。在拓扑优化过程中,引入无需样条参数化的网格重新划分方法,实现水平集函数演化和流场求解的结合。最后,通过对低雷诺数条件下Navier-Stokes翼型优化问题的研究,表明该方法具有良好的全局性,并能有效节约优化问题的计算工作量。     

基于蜗舌改型的空调用离心风机流动分析及降噪研究

本文采用计算流体动力学和声类比相结合的混合方法对空调用离心风机进行流场以及声场的计算,同时进行风机风量和噪声的实验测量,验证所采用的数值计算模型和计算方法的有效性.针对原型非常规蜗壳,提取蜗壳中间截面型线进行直蜗舌的蜗壳设计,在此基础上设计了三种倾斜蜗舌的蜗壳.根据数值计算结果,对最优倾斜蜗舌进行了实验验证。经实验测试,风机在各个工况点风量均有提升,在最大风量点风量提升6.0%,噪声降低1.4 dB(A).数值分析风机内部流动特征及噪声特性,发现在蜗舌附近流动区域内湍流强度和涡量明显减小,在叶片通过频率处声功率谱密度以及噪声峰值明显下降,这也表明风机的旋转噪声得到了有效控制。     

高雷诺数流动的加罚有限元数值分析

在传统的伽辽金变分为有限元数值逼近思想的基础上，本文采用改进的加罚有限元法对粘性不可压缩紊流动进行数值计算。在高雷诺数流动时，为避免对流效应过强产生的数值计算的振荡，对标准权函数引入迎风修正项，同时采用雷诺数加载法，保证数值解的收敛性。在有限元方法离散过程中，采用有效的隐式压力－显式速度方式，以准确的速度场确保获得压力的稳定性。速度压力项选用不同阶次的插值函数。实践证明：当控制方法各对流项假扩散被     

一种保持界面位置不动的水平集函数隐式重新初始化方法

以保持界面不动为主要目标,推导水平集函数重新初始化方程中光滑参数的取值公式,得到一种新型的隐式重新初始化方法.证明应用该方法进行重新初始化时,保证界面附近水平集函数节点值符号不变时间步长只需满足原始的CFL条件即可.最后,将该方法与原有初始化方法结合,得到一种准确且快速的隐式重新初始化方法.用数值算例验证该方法的有效性.     

吸油烟机内风道系统性能优化研究

吸油烟机内风道系统结构对吸油烟机气动性能有着十分重要的影响。本文首先采用计算流体力学软件FLUENT对吸油烟机气动性能进行数值模拟,将数值与实验测量结果进行对比,验证了数值计算模型和计算方法的有效性。然后针对吸油烟机箱体进风宽度比ε、蜗壳宽度B和蜗壳出口扩张率β,采用响应面法对吸油烟机性能进行优化。基于优化前后吸油烟机内部流动特性的CFD结果分析,揭示了吸油烟机箱体结构参数对其气动性能的影响,并对优化的吸油烟机风道系统的气动性能和噪声进行了实验测量。结果表明,通过参数优化,吸油烟机内流动状态得到改善,流动损失减小。优化的吸油烟机的全压在整个工况范围内都得到了不同程度的提升。当噪声基本保持不变时,吸油烟机最大风量增加了0.95 m~3/min。