方柱绕流大涡模拟

采用有限体/有限元混合格式、非结构网格和大涡模拟方法求解可压缩的N-S方程,对Re=22 000的方柱绕流进行数值模拟,并对不同的边界条件进行详细的分析比较.通过对以往研究经验的总结和利用精细的边界条件,使得采用二阶精度的数值格式和较稀疏的网格仍然得到了令人满意的计算结果,甚至优于以往采用密网格的模拟结果.     

实数型格子气模型及方柱绕流的模拟

在4Bits的HPP格子气模型基础上提出了用实数表示节点每一速度方向的粒产密度的实数型HPP模型,建立了粒子碰撞的运算关系式(代替碰撞规则),用此方法对方柱绕流问题进行了计算并介绍了边界条件的处理方法,计算结果较好地反映了真实流动特性。     

气液两相流中旋涡诱发方柱和正三角柱振动时的脉动升力研究

垂直上升矩形截面管内的气液两相流横向冲刷水平布置的柱体时,一定条件下会在柱体后部产生旋涡交替脱落现象,使柱体在与来流垂直的方向上受到脉动升力的作用。本文以截面分别是方形、正三角形的柱体为例,研究了这种带锐缘的柱体在气液两相流中受到的脉动升力,得出了涡街的Strouhal数和柱体的脉动升力系数C'L随Re数和来流含气率。的变化情况。实验结果表明：在本文的实验范围内,方形柱体和正三角柱体的Strouhal数不随Re数变化,而在一定的含气率范围内,随着含气率的增大而增大;C'L也不随Re数而变化,而随着来流含气率的增大相减小而后很快增大。     

基于UGKS的过渡区方柱绕流数值研究

本文基于统一气体动理学格式(Unified Gas Kinetic Scheme,UGKS),对微尺度过渡区气体绕流方柱开展数值模拟研究,计算分析了 Kn数对气体流动传热过程的影响规律.研究发现,随着Kn数增加,方柱壁面气体速度滑移和温度跳跃增大,壁面上压力、剪切力和热流也相应增大,方柱壁面-气体之间的换热得到强化;方...     

气液两相流体绕方柱流动的数值模拟

本文详细给出了气液两相流动双流体模型下的各控制方程组和相间作用力,通过将气泡引起的紊流与剪切引起的紊流线性叠加给出了气液两相流动的紊流模型。通过给出的边界条件,采用ＩＴＡ－ＩＰＳＡ算法对垂直上升的气液两相流横向冲刷方柱引起漩涡证替脱落的过程进行了数值模拟,得到了流场和局部含气率变化的示意图,数值模拟与试验的结果基本一致。     

Reynolds数22 000的孤立方柱绕流的大涡模拟

方柱绕流是典型的钝体绕流问题,蕴含了丰富的流体力学现象,对这类流动的准确预测面临着诸多挑战.采用自主发展的大涡模拟程序,对来流Mach数M=0.3,Reynolds数Re_D=22 000的绕孤立方柱流动进行了细致模拟,亚格子模型使用动力涡黏模型.对计算结果的分析表明,大涡模拟所得的平均流场及Reynolds应力分布与已有实验数据和直接数值模拟结果均吻合较好,验证了预测结果的可靠性;在此基础上对瞬态流场进行了研究,展示了计算条件下方柱绕流分离转捩及尾迹区旋涡交替脱落形成Karman涡街的全过程,为更细致的流动机理探索奠定了基础.      

次声频脉动流横掠圆柱体传热实验研究

为研究次声频脉动流中圆柱体对流换热的特性,搭建了脉动流强化传热实验台架,研究了不同脉动频率(f=6~20 Hz)的脉动流横掠圆柱体的对流换热问题,脉动波的有效压力振幅Prms固定为22 Pa。结果表明:低频小振幅的脉动流横掠热圆柱体时,对流换热相对努塞尔数随着频率的降低线性增大,最大值可达4.0以上;辐射热流率占总热流率的比例随着频率的降低而呈指数下降。     

脉动流血液通栓的晶格玻尔兹曼模型

本文把血浆看为水,红细胞当作密度为水的悬浮刚性小球,模拟脉动流在锥形管的中的通栓.首先在一定的压积和压差下,在锥形管中产生稳定的栓塞,然后用脉动流来通栓.改变脉动流的频率研究脉动流通栓的条件.     

高速流绕平板边界层特性研究

本项高超声速流绕平板的边界层特性实验研究在中国航天空气动力技术研究院(CAAA)的炮风洞中完成.为了研究分离流动特性, 选择了一项实验研究, 通过实验分别提供绕模型的附着流动与分离流动实验结果.其中第1个模型为顺流平板, 第2个模型为平板上安装突起物, 它们分别对应附着流与分离流动.文章专题研究平板绕流, 为附着流, 它是分离流动的基础.      

近壁方柱绕流非定常特性的TR-PIV测量

本文采用时变粒子图像速度场测试技术(TR-PIV),研究了低速循环水槽中近壁(G/D=0.1)二维方柱绕流的非定常流动特性.通过对实验得到的20000个连续瞬态速度场进行分析,得到了时均速度矢量场,速度大小分布和流向速度脉动强度分布.根据回流间歇系数的分布确定了时均再附点的位置.通过对原始速度场进行互相关分析,得到了流场中低频大尺度相干结构输运速度Uc=0.4U0.     

脉动流在分叉管中通栓效果的晶格玻尔兹曼方法研究

血栓引发的各种心血管疾病一直威胁着人们的健康. 在已经产生血栓的血管中, 脉动对于疏通血管有良好的作用. 由于血液的黏滞作用以及红细胞的惯性, 脉动流的频率会影响血管通栓的效果. 在分叉管模型中, 低压差的条件下, 由于另一畅通管子的导通作用减少了回流, 导致通栓效果不理想. 通过增大压差和提高脉动流的振幅, 降低畅通管子导通作用的影响, 研究脉动流在分叉管中的通栓效果. 研究发现, 脉动低频通栓效果好, 但是通栓需要的时间较长; 高频通栓时间短, 但是当频率高于一定值, 则通栓效果不明显. 细胞和管壁的摩察系数对通栓效果也有影响.     

垂直并联管内高压汽水两相流压力降型脉动的研究

本文在宽广的参数范围内,对垂直并联管内高压汽水两相流压力降型脉动特性进行了试验研究,得出了系统参数对脉动起始点、周期和振幅的影响。根据两相流的均相模型,对压力降型脉动的周期和振幅进行了数值计算。此方法考虑了系统非线性的影响,与试验结果符合较好。     

沸腾诱导的两相流脉动特征模拟分析

两相流脉动现象广泛存在于有相变过程的换热设备中,对生产工艺流程和运行安全等有着重要影响.本文基于实验观察测试事实构建数值模型,对沸腾诱导的两相流脉动现象和基本特征进行数值模拟分析.一定条件下沸腾两相流系统宏观参数将在时域上出现脉动,包含高频和低频成分.脉动高频成分由核化产生气泡直接引起,而低频成分则是多核化点产生的高频成分的叠加结果.进出口压降、壁面热流密度、核化点数密度等对脉动特征有实质性影响.     

旋流泵无叶腔内盐析颗粒湍流脉动特性研究

盐析晶体颗粒脉动特性是研究湍流输运状态下盐析过程的重要问题之一.为探索泵内盐析晶体颗粒湍流脉动规律及其对液相流场的影响,采用相位多普勒粒子速度场仪对旋流式输送泵无叶腔内的盐析湍流流场进行了测量,通过对改变泵运行工况、运行介质温度后颗粒脉动速度分布情况的分析,初步掌握了无叶腔中盐析晶体颗粒的湍流脉动特性;同时,讨论了晶体颗粒存在对液相湍流结构的影响。实验结果表明,随着流量的增加,颗粒的周向、径向及轴向脉动速度相应提高;盐析颗粒脉动速度值随温度发生变化,较高温度时速度脉动也较大;在一定条件下,盐析晶体颗粒表现出抑制湍流的行为。     

狭窄程度对锥缩血管中脉动流的影响

建立了一个轴对称的狭窄锥缩刚性动脉模型.利用不可压缩的N-S方程作为计算的理论基础,采用有限差分方案进行数值分析.提供了3种狭窄程度下的管壁切应力分布曲线并进行了分析和比较,同时给出了模型M3(h/R₀=1/3)在一个流动周期内的流线图.结果显示狭窄附近的流场受到了干扰,特别是狭窄的喉部及其下游区域的流场,并且狭窄程度越严重,狭窄对流场的影响就越大.     

螺旋管锅炉反应器管内汽液两相流压力降脉动研究

本又根据闭式循环热动力推进系统中锅炉反应器的各种可能的航行方向及运行参数，对螺旋管内汽液两相流压力降脉动特性进行了系统的试验研究，首次区分了两类不同特征的压力降脉动并得到了各主要因素的影响现律和发生脉动的界限准则。     

稀薄气体二维外部柱体绕流特性研究

本文采用直接模拟蒙特卡罗方法对稀薄气体二维外部柱体绕流问题进行了数值模拟。结果表明:外部绕流问题,在特定情况下会产生激波,激波的产生,不仅与气体的稀薄程度有关,还与来流马赫数有关。而气流与壁面之间的换热,随来流马赫数增加而增加,随气体稀薄程度增加而减小。     

方柱微结构表面射流-流动沸腾强化换热

采用长×宽×厚为10 mm×10 mm×0.5 mm的硅片来模拟实际芯片散热,通过干腐蚀技术在其表面加工出宽×高分别为50μm×60μm,50μm×120μm的方柱微结构,实验研究了方柱微结构在射流冲击下的流动沸腾换热性能。过冷度为25℃和35℃,横流速度V_c为0.5,1.0,1.5 m/s,喷射速度V_j为0～2 m/s,冷却工质为FC-72。实验结果和同工况下的光滑表面作了对比。结果表明,方柱微结构由于换热面积的增加从而表现出优于光滑表面的强化换热性能,增加过冷度和提高V_c以及V_j都提高了芯片在高热流密度下的换热性能,但随着V_c的增加,射流冲击的强化作用减弱,低流动高喷射的强化效果最为明显。方柱肋片效率随着热流密度的增加而减小,随着V_c(V_j)增加,方柱肋片效率也逐渐下降,但降幅随着V_c的增加而减小。     

微通道内单柱绕流特性的实验研究

基于显微粒子成像测速(Micro-PIV)技术,对微通道内单柱绕流特性展开实验研究,分析了 10Re350范围内不同高度流层的速度场、涡量场及旋涡特性。结果表明:微尺度绕流现象相比宏观尺度存在滞后,首次出现旋涡的第一临界Re约为10。随着Re的增大,尾流区长度不断增加,旋涡尺度逐渐增大,旋涡中心位置向下游延伸。涡量强度随Re的增加而提高,涡量向下游扩散能力增强,高涡量区变窄。不同高度流层的速度场与涡量场存在差别,体现出三维效应。