水泵吸水池后台阶流动的自由液面的试验研究

本文利用激光片光源的方法,对后台阶来流的水泵吸水池自由液面进行了测量,得到了不同工况下自由液面高度的平均分布图,并与实际拍摄结果进行了对比,结果非常吻合;试验结果表明台阶高度、进口来流速度和淹没深度的变化对吸水池自由液面的波动产生重要的影响.     

漩涡阻止器水力性能的PIV试验分析及其机理研究

漩涡阻止器是用来防止或减少漩涡发生的特殊装置,它具有特殊的几何形状,能够优化水力机械内部的流动。在水泵吸水池内部,尤其在吸入口的周围存在着较大的漩涡,在吸入口的下方,安装一个“T”型的漩涡阻止器,应用PIV技术测出安装漩涡阻止器前后吸水池内部的流场分布,并对其流动特性进行深入分析,证明了该阻止器能够有效的减小漩涡发生。对这种“T”型漩涡阻止器的作用过程进行深入的研究发现,能够用摩阻理论来解释它的作用机理。     

水泵吸水池内部流动PIV试验的深入分析

ＰＩＶ技术是一种新型的流动量测手段，使用这种技术能够容易的得出流场中的速度分布情况，在此基础上进行深入分析，还可以得到许多十分重要的流动参数。这里，对水泵吸水池内部流动的ＰＩＶ试验进行深入分析，得出如下的流动参量：吸水口处的环量分布、测量面上的涡度分布、交叉面处的三维速度分布，另外，对试验中所拍摄的图片进行分析，可以得出吸入涡中气核大小的分布情况．     

考虑双向耦合效应的格子Boltzmann气固两相湍流模型

在流体粒子概率密度函数输运方程中考虑颗粒对流体的反作用力,发展了考虑双向耦合效应的LB气固两相流模型,引入Smagorinsky亚格子模型模拟高雷诺数气相流场.对经典后台阶气固两相流动进行模拟,气相和颗粒相速度分布与实验结果进行比较,发现考虑双向耦合效应的LB气固两相流模型结果明显优于单向耦合结果.进一步研究不同惯性颗粒在流场中的弥散特性,小颗粒(St~O(0.1))对流体的跟随性较好,在流场中分布较为均匀;而St~O(1)的颗粒难被流场涡卷吸进入涡内,呈现倾向性弥散现象;大颗粒(St~O(10))由于自身惯性进入流场涡,在流场中分布较为均匀.     

使用扩散模型数值模拟二维湍流气固两相流

本文从描述多维湍流气固两相流的两流体模型出发,导出了计算湍流气固两相流中固体颗粒扩散速度的计算模型,进而基于在一维流场中颗粒的终端速度是重力加速度gi的函数,提出在多维流场中颗粒相处于一个修正的加速度场g'i的作用下,该修正的加速度g'i包含了包括重力在内的各种力的作用,这些力对颗粒的加速作用与重力对颗粒的加速作用没有区别。根据这种观点,提出了用于模拟多维湍流气固两相流的改进的扩散模型。本文使用改进的扩散模型对台阶后方的气固两相流进行了数值模拟,并将数值计算结果与实验结果进行了比较,结果表明,改进的扩散模型的预报结果与实验结果符合得相当好。     

微射流放大器内部三维流动数值模拟

采用三维流动求解器CFD-ACE ,以水作为工作介质,对不同流动工况的偏向型微射流放大器内部三维流场进行了数值模拟,得到了流场的压力分布图和速度矢量图,并通过计算得到平均流量增益曲线,将偏向型微射流放大器内部流场分析与外部运行特性分析有机地结合起来,为实验方案的优化提供了依据。     

NASA低速离心压气机叶轮内部流动的数值研究

本文采用一多功能流体动力学计算软件,详细计算分析了NASA低速离心压气机叶轮内部的三维速度场。通过与实验数据以及其它软件计算结果详细定量的对比分析,研究了CFD软件预测叶轮内部流场的能力及存在的问题,提出了进一步提高数值计算精度的建议。     

轴流泵端壁区域流动三维粘性数值计算

本文采用通用流场分析软件FLUENT,基于N-S方程,选用RNG κ—ε湍流模型与SIMPLEC算法,对轴流泵叶轮内部(及端壁间隙)流动进行了三维粘性数值计算。通过实验验证,表明数值计算结果和实测数据吻合较好。详细分析了叶顶附近流场形态以及叶轮出口轴向、周向速度分布,进行了性能预估。并给出了实验装置图。     

使用非正交曲线坐标与非正交速度分量轴流式压气机转子三元跨声速流场势函数方程人工可压缩性——近似分解因式解

本文运用张量方法,推导出使用非正交曲线坐标与非正交速度分量的三元散度形式的势函数方程,并构造了用于求解这一方程所描述的叶轮机械内部三元跨声速流场的人工可压缩性——近似分解因式格式.文中,用本文方法所编排的计算机程序对DFVLR单级轴流式压气机转子三元跨声速流场进行了计算.计算结果表明:本方法计算稳定、收敛迅速、计算结果与实验结果基本一致.     

带有进气箱的轴流风机性能变化数值分析

本文对带有和没有进气箱的轴流风机进行了多个工况的整机三维流场分析,着重分析了进气箱内部的流动和出口速度的分布对风机性能的影响.计算结果表明,在符合良好流场设计原则的进气箱内部出现了明显的流动分离,该分离导致的进气箱出口速度不均匀分布引起了轴流风机的效率明显下降,但是出口压力却略有上升的效果.分析结果表明该进气箱需要进行进一步改进.该分析对类似进气箱的设计也有一定的参考价值.     

水泵吸水池不对称流动的自由液面测量试验

水泵吸水池内的流动状况严重影响着水泵的运行,特别是某些流动形式如不均匀流、流速梯度较大的剪切流等会导致水泵进水口各种旋涡的生成,甚至产生空化、振动现象,从而降低泵站效率。本文用2D-PIV系统对水泵吸水池的不对称流动进行了测量,通过图像处理技术的分析,得到了吸水池自由液面高度的平均分布,揭示了不对称流动等因素对吸水池内流动状况的影响。     

前缘弯掠风扇叶尖涡的数值分析与PIV实验

本文采用三维Navier-stokes方程、κ-ε两方程湍流模型和SIMPLE算法,对空调用前缘弯掠开式斜流风扇转子叶尖涡的三维流动特性进行了数值分析与PIV实验测量。结果表明:沿子午面流动的主气流与从叶顶外侧吸入的气流之间的卷吸作用导致在吸力面叶顶区域产生了叶尖涡。叶尖涡从25％叶顶弦长位置到50％弦长位置不断发展,同时沿吸力面向下游移动;叶尖涡随后逐渐向压力面移动;叶尖涡从75％叶顶弦长位置至转子下游逐渐耗散,沿着一条与叶轮旋向相反的斜线向转子下游发展,大致持续到转子下游65％叶顶弦长位置。计算结果和PIV的实测结果吻合,表明用 CFD工具可以预测流场,同时为前缘弯掠开式斜流转子在大型中央空调室外机上的应用和风机系统的优化设计及其降噪提供了重要的内流数据。     

HL220改型装置不同工况下尾水管进口流动状态PIV试验研究

本文结合HL220转轮机组改型中的模型试验,针对尾水管内的流动,采用2D-PIV激光内流速测试设备对尾水管进口锥管内径向面上的速度分布进行数据采集,给出了3不同种工况下转轮出口位置径向面瞬态时均化结果,清楚显示了尾水管锥管部位不同工况下的流动变化特征。并对内部固定位置瞬态速度变化特征,给出了速度的变化曲线,得到了尾水管进口直径位置上的2D速度分布,从而对进口速度对尾水管内压力脉动控制,提供一定的试验依据。同时PIV内流测试方法是一种内流分析的可行方法,其结果为改善分析尾水管进口流动演变提供了依据。     

交变流动中压力速度之间相位差对突变截面损失的影响分析

从弱非线性热声理论出发,给出交变流动中突变截面阻力系数的定义以及考察方法。通过PIV(粒子成像测速仪)测量与CFD计算结果的对比,验证了CFD计算结果的可靠性。进而利用CFD模拟考察了交变流动中压力与速度之间相位差对突变截面局部损失的影响,观察到产生这种影响的流场内部流动机制。分析表明,阻力特性确实对声场压力与速度之间的相位差存在依赖性,但这种依赖性会随着非线性的增强而减少。     

绕正方形排列的顺排的四个圆柱的流动研究

本文通过采用激光诱导荧关技术(LIF),对按正方形排列、边长间距比为4的顺排的四个圆柱的层流绕流进行了流动可视化研究;同时,在Re=200的情况下,对该流场进行了PIV流场测量,两种实验结果吻合良好,显示的都是只在下游圆柱的后面才有漩涡脱落。可是,采用两维有限体积法离散N-S方程计算该流场与实验结果完全不符合,原因尚不清楚。     

开式轴流风扇叶尖流动的PIV实验研究

粒子成像测速仪(PIV)技术是一种测量叶轮机械内部流场的有效手段。本文利用对开式前缘弯掠轴流风扇进行PIV实验,捕捉到了开式轴流风扇的叶尖涡。实验结果表明,叶尖涡产生于叶顶前缘的吸力面,其涡核沿一条与旋转方向相反的斜线延伸,一直到转子下游出口。PIV实验数据和CFD内流计算结果吻合良好。本实验为改善风扇性能和认识其内流机制提供了可靠的实验依据。     

圆柱腔体内水凝固过程热对流实验研究

本文通过匹配折射率和标定技术,应用PIV测量了圆柱腔体内水在底部冷却过程中热对流的变化规律．实验发现了主流场的涡结构;另外在底部拐角处出现新的涡,并且不断向上推移;冷却后期整个液相区出现流动反转现象,靠近壁面处水向上流动,中心区域水向下流动。因为存在着复杂的热交换和密度变化,水在凝固过程中存在流动结构失稳,使得液相区内发生强烈的热对流．最后流动强度减弱,重新形成稳定结构。结合泰勒不稳定性分析,本文对这一过程给出了合理解释．     

低速多组份混合工质掺混流场数值模拟的加速收敛

本文对基于时间推进的高分辨率迎风数值格式采用一种新的加速收敛技巧,对低速掺混流动问题进行数值模拟, 可以有效地加快收敛速度,而且每步计算时间并未增加许多,因此能够有效地减少计算费用。同时改进后的数值格式能够 在处理高速流动问题的时候恢复成为原来的格式,从而使得改进后的数值格式对高速和低速流动问题均能保持良好的计 算效率。     

温度敏感型磁流体热磁对流特性研究

建立了描述外磁场作用下温度敏感型磁流体热磁对流特性的数学模型,数值模拟了回路中热磁对流的流动与传热特性.搭建了磁流体热磁对流回路装置,采用粒子示踪测速技术(PIV)测量了磁流体的流速,用热电偶测量了磁流体的温度分布.通过实验值和数值模拟结果,分析了不同磁场大小、不同热负荷,以及不同冷却温度下回路的运行特性.     

振荡射流提高风力机叶型升力的PIV实验

本实验在风力机叶片叶型表面头部加入平均质量流量为零的一定频率的振荡射流。PIV(Particle Image Ve- locimetry)实验手段显示出叶片上表面速度场。通过对加入振荡射流前后速度场和涡量场的观察与比较,可以发现在振荡射流的作用下,叶片上表面尾端的流动分离发生了再附,转捩点向后推移。通过比较还可以发现在加入特定的频率和强度的振荡射流之下,该效果更加明显。该实验不仅可以证明振荡射流可以提高叶片升力,而且显示了不同频率的射流对流动的影响。