气液两相流中旋涡诱发圆柱振动时的脉动升力研究

一定条件下 ,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圆柱时 ,圆柱在与来流垂直的水平方向上受到了脉动升力的作用。本文在 1.6× 10 4到 6 .0×10 4的 Re数范围和 0到 0 .32的来流含气率范围内 ,进行了实验研究。实验中 ,流体工质为由空气和水混合而成的泡状流 ,采用弹性梁 -电阻应变式小力值传感器来测量圆柱受到的脉动升力 ,利用计算机对传感器的输出信号进行连续采集 ,采集频率为5 0 0 Hz。对由实验得到的脉动升力数据进行自功率谱分析 ,得出在两相流中只有在小于 0 .10～ 0 .12的来流含气率范围内 ,圆柱后部才会形成涡街 ,且此时的 Strouhal数随来流含气率的增大而增大 ;由脉动升力数据的均匀方根值算出脉动升力系数 C′L发现小 Re数时 C′L 随来流含气率的增大而增大 ,而在大 Re时 C′L 随来流含气率的增大先稍下降后再增大。     

气液两相流压力波传播速度研究

将双流体模型用于绝热无相的管道气液两相流,依据小扰动线化分析原理,导出了压力波波数Ｋ方程通过对不同空隙率下肉体上压力波小随角频率变化的计算,研究了虚拟质量力和狭义相间阻力对压力波波速及其人色散性的影响。对泡状流和弹状流压力波波速的计算结果与前人的测量结果作了比较,两者符合良好。     

并列双圆柱绕流特性和互扰效应数值模拟研究

基于CFD方法,对不同间距比(1.25≤T*≤5)下的二维双圆柱绕流进行了数值模拟研究.初步研究结果表明:当1.25＜T*≤2.2时尾流不能达到稳定,两圆柱交替对下游流场起主导作用;当T*＞2.2时尾流能达到稳定且上下侧圆柱涡的脱落出现同步,即流场趋于稳定的临界值为T ≈2.2.进一步研究发现:当2.2＜T*≤3.3时...     

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.     

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     

不同热物性下串联双圆柱共轭传热的数值分析

基于Chimera网格采用有限体积法模拟串联双圆柱在亚临界区的共轭传热,采用二维瞬态N-S方程,结合RNG k-ε湍流模型和压力Poisson方程方法,分析亚临界区(Re=6×104)不同固体与流体热容比以及导热系数比下,圆柱表面努赛尔数和圆柱内无量纲温度的变化规律.结果表明,圆柱内温度稳定后最高温度随着导热系数比的提高减小并逐渐趋于平缓,但体积热容比对于稳定后的温度场影响并不明显;另外圆柱内部最高温度位置随导热系数比提高而向后圆柱后部移动;下游圆柱的表面温度以及柱内最高温度均高于上游圆柱,而上游圆柱努赛尔数要高于下游圆柱.     

旋转直管内气固或液固两相流动浓度分布

本文针对旋转直管内气固或液固两相流动，建立了经过适当简经处理的颗粒无量纲运动方程，得到了稳定状态下直管内颗粒的浓度分布公式，从而为气固两相流风机或液固两相流泵的颗粒浓度分布研究打下了基础。     

双圆柱绕流特性的模拟研究

采用格子Boltzmann方法对低雷诺数下气体绕流圆柱的规律进行了研究. 对比计算了双圆柱在不同圆心距、不同Re数、不同来流速度与双圆柱圆心连线角度的情况下,各个圆柱的受力大小和曳力系数. 结果表明,若Re数为20, 改变圆柱间距,圆柱间距在1.2d和1.4d之间时,下游圆柱所受曳力有极小值;双圆柱间距为1.6d时,双圆柱受到总曳力最小;圆柱间距大于2d时,上游颗粒受到的曳力不再受到下游颗粒的影响. 若圆柱间距为1.2d, 改变雷诺数,Re数在30和40之间,下游圆柱所受曳力有极小值. 另外,来流速度角度对圆柱的受力影响很大. 上述规律为低Re数下圆柱绕流的深入研究与应用打下基础.      

侧柱与串列双柱绕流之间的干扰

本文给出了关于串列双柱与创柱间流动干扰的实验研究结果。当三个圆柱排成等边三角形并靠得很近时，由于三圆柱间强烈的缝隙流动，大大地改变了绕流其中的串列双圆柱的流态。特别，当三圆柱中心距等于二倍圆柱直径时，在串列双柱的前、后柱之间形成了强烈的偏斜的缝隙流，出现了独特的压力分布以及要比单柱高出三倍以上的旋涡脱落频率。     

壁面对串列双圆柱尾迹影响的实验研究

为研究壁面对近壁等直径串列双圆柱尾迹特性的影响,用PIV和压力传感器测量尾迹湍流的涡结构及频谱.实验在循环水槽内进行,基于圆柱直径D的雷诺数为1696,壁面边界层厚度为6.6D.影响尾迹流场结构的两个重要的特征参数是T/D和G/D(T为两圆柱中心间的距离,G为圆柱下表面与壁面间的距离),文中主要考察G/D的影响.实验中...     

Numerical Fluid Flow Analysis for Aerodynamic Response Characteristics of Tandem Circular Cylinders

The aerodynamic characteristics of tandem cables of cable-stayed bridges have become an increasingly serious problem with increments in span length. In order to reduce the construction cost and maintenance of cables, tandem cables have been adopted for cable-stayed bridges. These cables, however, have aerodynamic response characteristics such as wake-galloping. Therefore, a method to suppress wake-galloping in tandem cables is required. The purpose of this study is to investigate the characteristics of the wake-galloping phenomenon of tandem cables of cable-stayed bridges using numerical fluid flow analysis. The flow around the oscillating tandem circular cylinders modeled on tandem cables is calculated. The flow field is treated as an incompressible viscous flow. The Arbitrary Lagrangian-Eulerian (ALE) method is employed to solve the flow field around the cylinders, and the three-step Taylor-Galerkin method, which is based on a fractional step finite element method, is adopted for discretization.     

Third-Order Upwind Finite Element Simulation of Flow Around Two Square Cylinders

The aerodynamic behavior of the flow around two square cylinders is presented on the basis of the numerical simulation of the incompressible Navier-Stokes equations using a third-order upwind finite element scheme. It is well known that flow patterns around the two square cylinders are more complicated than flow patterns around one square cylinder because of interference between the Karman vortices behind the two square cylinders. In this paper, two kinds of cylinder arrangements are chosen as computational models. One type is that of two square cylinders arranged vertically to the direction of a uniform flow, and the other is arranged horizontally to the direction of a uniform flow.     

等边布置三圆柱绕流的数值分析

用有限元方法对于等边三角形布置的三个相同直径的二维圆柱绕流问题进行了数值模拟，分别求得了在不同间距比下的流场分布和各圆柱的升、阻力系数以及斯托哈罗数。计算结果表明，小间距比情形下三圆柱之间的干扰是严重的，流动并不对称于中心轴线，而是偏向下游的某个圆柱。数值计算结果与有关文献和实验进行了对比，结果令人满意。     

分块法研究圆柱绕流升阻力

使用新的分块耦合方法，分别对单圆柱和串列双圆柱绕流进行了数值模拟．对于单圆柱绕流，低Re下计算所得到的定常涡尺寸与实验非常接近．对于串列双圆柱绕流，研究分析了改变双圆柱中心间距对上下游圆柱的升阻力系数和脉动频率所产生的影响，计算结果与实验非常吻合，为进一步研究涡致振动提供了依据．     

三方柱表面风压脉动的时域特性

以三方柱模型实验结果为依据,讨论了建筑物表面风压脉动的极值分布情况。给出了压力脉动系数的定义,分别研究了排列方式、间距比、高度、尖角等不同因素对脉动压力系数的影响,指出时均压力系数绝对值较大的位置出现较大脉动压力系数的概率就低,并发现在间距比2．5－3．0间流场可能存在突变。详细分析了瞬间极值的时间特性,指出瞬间极值来得快,去得也快,只在极短的时间内作用于建筑物的表面,十分钟时距内大部分时间的瞬时压力都比瞬时极值小得多。     

同轴双方柱气动力载荷的相互干扰

本文研究了在大气边界层气流中同轴双方柱气动力载荷的相互干扰,讨论了这种干扰与风向角和间距比之间的关系.结果表明处于相邻方柱的干扰下,上游方柱的最大气动力载荷大于单体的载荷;而下游方柱则受到前柱明显的阻挡作用,不仅如此,当风向角为0°,小间距下的后柱,不但没有阻力,还会受到反向的摧力.还发现在串列情况下存在和双圆柱类似的临界间距,阻力和升力在临界间距附近有明显的突变.同时将本实验的结果和一些文献中的结果进行了比较.     

水平管内油——水两相流动压降规律的实验研究

设计和建造了内径为26．1mm,长30m的水平不锈钢多相流实验环道,利用白油与水进行了油－水两相流流型和压降实验。本文针对各种流型,分析了油－水两相流动的压降规律和油－水混合液有效粘度,指出有效粘度法只适用于油－水分散流型的压降预测,对于分层流型式其它混合流型使用合适该种流型的压降预测模型来计算压降。研究结论对油田现场的油水混输管路的经济运行具有较大的指导意义。