非定常流场和声场有限元内燃机排气消声器研究

 消声器是降低内燃机排气噪声的主要部件。通过设计独立测试排气噪声的台架实验,分析了安装消声器前后的排气频谱特征,对比期望的噪声评价曲线,得到了消声器性能不足的频段主要集中在中高频。根据流体和声学的基本理论,基于三维数值有限元,分析了复杂消声器非定常流动状态下其压力场、温度场、再生噪声场分布和主要贡献的噪声频段,研究了消声器在稳态下的传递损失;通过研究声学传递过程中的空腔模态特征,找到了影响消声效果的主要因素。基于消声器仿真模型,研究了消声单元结构特征与消声性能之间的关系,通过改善复杂消声器的小孔结构和增加吸声材料,采取实验对比分析了插入损失,验证了分析和改进的有效性。本文综合分析了流体、声学以及流体对声学的影响,研究了内燃机排气消声器性能,此系统方法能更全面地了解和改进排气噪声。     

带分流叶片离心叶轮非定常流场的实验研究

使用X热膜传感器,测量了带有分流叶片离心压缩机叶轮出口和扩压器进口3个叶高位置的流动,分析了沿叶高方向主叶片和分流叶片对非定常流动的影响.结果表明:该叶轮中间叶高处主叶片和分流叶片对流动影响的差别最大,叶轮出口主叶片尾迹区比分流叶片尾迹区的径向速度减小62%,切向速度增大2%,绝对气流角减小8°左右;扩压器进口两区域流动差别有所减弱,但仍较明显.各叶高处非定常流动以主叶片或分流叶片一次叶片通过频率为基频,基频和其二阶谐波的影响均较大,高于二阶以上谐波的影响很小.主叶片和分流叶片流动区域雷诺应力差别较大,在叶轮出口中间叶高处最大雷诺应力相差超过68%.通过实验发现,气流角沿叶高变化超过10°,表明二维叶片扩压器冲击分离等损失可能会较大,有必要设计三维叶片扩压器.     

基于CFD技术的螺旋桨非定常流场数值模拟

针对单独螺旋桨模型,基于动态结构网格搭接技术,采用CFD方法对其非定常流场进行了数值模拟。首先针对全部外形生成多块点搭接和面搭接两套计算网格,通过分析两套网格的计算结果,验证动态网格搭接技术的可行性和正确性,得出螺旋桨性能参数随转速的变化规律;在此基础上分析了雷诺平均NS(RANS)方程和Euler方程的数值模拟结果;最后研究了攻角对单独螺旋桨性能参数的影响。研究结果表明：动态网格搭接技术能够很好地模拟非定常螺旋桨的性能参数;螺旋桨的拉力系数和功率系数都随着转速的增加而增大;对螺旋桨非定常流场进行数值模拟时,采用Euler方程就能够满足工程精度的需求;攻角0度时单片桨叶的拉力系数和转矩系数都是恒值,而在攻角10度时却都呈现出周期性的正弦曲线。     

飞行器地面效应定常/非定常流场数值模拟

采用重叠网格技术,通过求解Navier-Stokes方程,对飞行器起飞状态下增升装置的地面效应进行了数值模拟.选取GAW-1为基本翼型进行增升装置设计,进一步生成重叠网格,分别采用“虚拟运动地面”模式边界条件进行了计及地面效应定常流场数值模拟,以及飞行器运动模式进行了计及地面效应的非定常流场数值模拟.对比分析了不同数值模拟方法之间对气动特性以及流场的影响,为飞行器地面效应数值模拟提供了参考.     

宽浅型明渠非定常流的数值模拟

本文根据不可压缩三维非定常流的动量方程和连续方程,求解了宽浅型明渠中三维流速分布和水位随时间的变化规律.采用单方程湍流模式确定涡粘性系数,沿垂向引入无尺度坐标,使计算网格能拟合自由面及床面.对控制方程采用有限差分离散、剖开算子法求解.通过引用欠松驰技术,提高了计算稳定性.计算表明,本文中提出的计算方法具有时间步长大、存储量小和机时省的优点.最后,用其求解长江口南港河段的潮流运动,计算结果与现场实测结果十分一致.     

汽车风洞试验段非定常流场的试验

采用三维热线风速仪测量了不同工况下某全尺寸汽车风洞1∶15模型风洞试验段内的非定常流场.对测点自功率谱密度(PSD)分析表明,对于喷口风速小于37m.s-1的低速工况,湍流能量主要集中在20Hz附近,当喷口风速为25m.s-1时,该频率对应的PSD数值最大;喷口风速大于37m.s-1的高速工况,湍流能量主要集中在43Hz附近,当喷口风速为41m.s-1时,该频率对应的PSD数值最大.无论是高速工况还是低速工况,气流从喷口到收集口处脉动速度的振动幅值都逐渐增加,且在高速工况下的脉动速度幅值增量明显大于低速工况.通过试验还发现脉动速度在收集口角度为0°的工况下的振动能量远高于收集口角度为15°的工况.     

基于非定常流场的离心风机气动噪声分析

提出了一种不直接求解声场却能为离心风机降噪提供有用信息的分析方法.首先,利用有限容积法对风机内部的非定常流场进行计算.然后,采用时域和频域分析方法对流场内静压脉动的强度和频率进行分析.最后,根据声学基本理论,判定风机内部主要气动噪声源的位置及噪声类型.应用该方法对某离心风机进行了计算,并将分析计算结果与该风机的噪声测量结果进行了对比,证明该方法能够有效地判断气动噪声源的位置和噪声类型.     

二维机翼振动非定常流场的数值模拟

准确数值模拟机翼动态失速时非定常流场主要有湍流模型和数值算法两方面的难点。在研究湍流模型的基础上 ,采用了 q-ω低 Reynolds数双方程湍流模型 ,并采用了一种高精度、高分辨率的数值计算方法 (L U- SGS- GE隐式算法和四阶 MUSCL TVD格式 )数值模拟了振动机翼周围的附着流动、轻度失速和深度失速非定常流场。结果表明 :采用本方法计算附着流动和轻微失速状态流场时 ,其升力系数迟滞曲线和阻力系数迟滞曲线与实验结果吻合得令人满意。深度失速的计算精度比前人工作有明显改善     

风力机翼型非定常流场POD和EPOD分析

风力机翼型绕流对整机性能以及气动噪声水平具有重要的影响.采用大涡模拟与Ffowcs Williams-Hawkings(FW-H)方程相结合的方法,求解风力机翼型的非定常流场及远场气动噪声.通过本征正交分解(POD)方法提取翼型在8°攻角下的涡量流场模态.模态结构表明,尾缘涡团和层流分离泡是翼型主要流动的非定常特征.通...     

基于格子Boltzmann和POD方法的非定常流场重建

以二维圆柱雷诺数Re=100绕流为研究对象,在格子Boltzmann方法模拟非定常流动的基础上,利用本征正交分解(proper orthogonal decomposition, POD)算法获取二维圆柱绕流周期性稳定脱落阶段POD基函数及对应的系数,用以实现非定常流场的重建,并研究不同POD模态阶数对重建效果的影响。结果表明：前5阶POD模态占总能量的99%,可以准确地重构流场,流场重构误差最大绝对值为8×10^-4;随着模态阶数的增加,流场主要特征表达得越细致,且流场重建误差由大幅度降低,缓慢减低到趋于稳定几乎保持不变。     

NACA4412翼型低速绕流的定常/非定常计算对比研究

对NACA4412翼型低速绕流进行了定常/非定常数值计算。对流项及扩散项的空间离散分别采用Roe格式和二阶中心格式,时间方向采用了二阶精度的双时间步隐式方法求解,湍流模式采用了两方程SST k-ω模式。将定常/非定常数值计算结果与实验数据进行了对比,非定常计算显示出了翼型尾缘附近周期性脱落涡现象,尾迹流动区里非定常流动现象明显,时间平均的非定常计算结果与实验数据符合的更好。     

改进特征数值法求解地下水非稳定流模型

特征数值法是新近发展起来的一种数值计算方法，它只对空间离散，而时间则保持连续，兼具数值法能解决复杂实际问题以及解析法精度高的特点。     

多边界非恒定流控制、监视系统的研制与应用

应用计算机及其控制技术,解决多边界非恒定流物理模型试验中的控制问题,系统能对模型多个边界实现智能化控制,试验中各参数从数据采集,整理到输出均由计算机自动完成,减少了试验过程中的人为干扰因素,实际应用表明,该系统使用方便,运行可靠且控制精度高。     

旋桨式流速仪在非恒定流模型试验中的应用

根据工程实验的特殊需要，阐述了旋桨式流速仪在工程模型试验中的重要性及研究情况，并着重介绍了HD-4B型电脑流速仪的原理、工作制、传感器的造型、与EMV-1型电磁流速仪及检定车比测的结果，及其在解决量测多点缓变非恒定流速及快速量测恒定流速中的应用.     

保鲜库三维非稳态流场模拟及实验

采用标准K-ε紊流模型和增强壁面条件，对全顶棚孔板送风模式下保鲜库内三维非稳态流场进行CFD模拟分析．模拟中将货物区视为多孔介质区，在对模型进行热力分析的基础上，引入局部不平衡能量模型．通过编译UDF程序修改多孔介质区域的能量、动量源项和进口边界条件，分别分析了空库和库内储存苹果时的流场及单体苹果内温度变化．模拟和实测结果表明：修改后的模型更接近实际模型，降温后期空气温度偏差为0．3℃，果品内部温度场分析的最大偏差为1．8℃；采用靠近货物区的局部孔板回风形式是最佳气流组织形式；风机、压缩机的双变频控制是有效的节能控制方式．     

部分流泵非定常流动分析

在设计工况下采用滑移网格技术对部分流泵进行了整机非定常流动数值计算,分析了叶轮、蜗壳内典型的非定常流动规律.计算表明:部分流泵内流的非定常特性明显,蜗壳喉部尤为剧烈;瞬时扬程的变化是由于叶轮与蜗壳喉部强烈的非定常流动特性所决定的,只有采用非定常计算方法才能反映其内流的实质.该计算为进一步研究部分流泵的内流现象、提高效率、减少水力损失提供了一定的理论依据.     

论流动的恒定性与非恒定性

恒定流与非恒定流是流动现象的最基本分类形式之一.非恒定流是实际存在的,是绝对的.恒定流是理想化的,是相对的.通常重视的是由于主动原因导致的流动整体非恒定性,运动要素整体上随时间变化在允许幅度内可以近似作为恒定流处理.往往被忽略的是由于被动原因导致的流动局部非恒定性,运动要素随时间明显变化的空间在允许范围内可以近似作为恒定流处理;否则则呈现为周期的或不规则的非恒定流.流动局部非恒定性是由流动实质所决定的,可由它所遵循的控制方程在相应局部边界条件下进行分析.现有一些流动的计算示例和工程实例就是该种类型非恒定流存在的佐证.     

大坝工程非稳定渗流场有限元分析

基于二雏稳定渗流场的基础之上,推导非稳定渗流场的有限元求解格式。编写相应程序计算渗流场各节点水头值,最后运用程序对一简单工程算例进行有限元分析。结果表明,所编写程序符合渗流场一般规律,为进一步对大坝工程进行相关渗流分析奠定了一定的基础。     

有旋流动的赝势函数及其对超跨声速流动的应用

本文应用缩项法对叶轮机S_1与S_2流面上熵及转焓都不均匀的有旋流动引入一新通用函数——赝势函数,它保持了势函数的优点,但却完全解除了均熵无旋的限制。特别是对于含激波的超跨声速流动的求解,赝势函数提供了一种新的物理上完全相容,数值解简便的有力工具。