颗粒浓度对空泡阻力系数的影响

运用网格模型理论推导了低雷诺数、有颗粒浓度情况下空泡阻力系数的公式；由简单的相似原则和混合运动粘性系数概念，对单个空泡阻力系数进行修正，给出了大雷诺数范围内空泡阻力系数的公式。     

绕流线型回转体通气两相流动的非定常特性

为深入了解通气两相流的流场结构及水动力特性,在循环水洞中利用高速全流场显示技术及六分力天平测量技术,对绕流线型回转体通气两相流动的非定常特性进行实验研究.结果表明:弹身区域流场呈均匀分布的水气两相混合状态,流动稳定,非定常特性不明显;尾部区域流场较为紊乱,非定常特性明显,尾部空泡涡的周期性脱落引起模型阻力系数出现周期性脉动现象.绕流线型回转体通气两相流动的非定常特性与雷诺数及通气率有关.通气率的增加可降低由于尾部空泡涡的脱落而引起的阻力系数的波动幅度,而对尾部涡的脱落频率无明显影响;随着雷诺数的增加,由于尾部空泡涡的脱落而引起的阻力系数的波动幅度减小,尾部涡的脱落频率增加.     

圆管流速骤增对局部阻力的影响

为探究流速骤增引起的阻力特性以及相关受制因素的受控特性,采用速度骤增比分别为 25:1 和 4:1 的透明有机玻璃圆管和不同来流紊流程度的试验装置进行了局部阻力测试试验。试验结果表明,速度 骤增管的阻力系数先随雷诺数增加而急剧减小,而后随雷诺数的增加逐渐减少直至不变。随着上游来流的紊 流强度增加,在试验所测雷诺数范围内,局部阻力系数因分离流再附点提前而减小;速度骤增管的局部阻力 系数不仅与速度骤增比和突缩结构有关,同时在设计管内流速下与雷诺数成负相关。这一试验结果与经典教 科书对突缩阻力系数与雷诺数无关的传统经验公式并不相同,对管网设计过程中必须进行的总阻力准确评估, 具有一定的参考意义。     

水下航行体超空泡外形控制的数值研究

为研究非稳态条件下的航行体空泡形态随空化器阻力的变化规律,采用FLUENT6.2的动网格技术,对传统变阻力空化器的非定常空泡流进行了模拟,比较了不同中心锥角的变阻力空化器的阻力系数和空泡外形,其中阻力系数的计算结果与试验数据吻合较好;研究了传统控制方案下的空泡外形响应速度,结果显示空泡尺寸的变化要滞后于阻力系数;最后提...     

城市原生污水冷热源污水流动阻力特性研究

污物含量很大的城市原生污水的流动阻力特性是其作为冷热源应用的关键问题之一.应用非牛顿流的切应力本构模型,推导了速度分布与阻力系数的关系式,通过定义特征黏度和特征雷诺数、计算雷诺数,使以特征雷诺数表征的阻力系数与牛顿流体一致.分析了层流、紊流的临界雷诺数,并得出临界计算雷诺数为215.以计算雷诺数得到的阻力系数的理论曲线与实验曲线吻合,数据表明相同紊流条件下污水阻力为清水的400%以上.     

尾翼楔角对通气超空泡特性影响试验研究

为优化通气超空泡航行体流体动力布局,通过水洞试验,研究了航行体尾翼对通气超空泡航行体流体动力的影响.细致分析了通气超空泡的生成和发展过程,给出了尾翼、尾翼楔角对通气超空泡航行体流体动力的影响规律.试验结果表明:航行体尾翼增大了通气超空泡航行体阻力系数与升力系数.通气超空泡航行体阻力系数与升力系数分别随自然空化数减小而减小.通气超空泡航行体阻力系数与升力系数随通气率增大先小幅增加后减小.尾翼楔角越大,通气超空泡航行体升力系数越大.     

射弹尾翼数对超空泡流特性的影响

为研究尾翼数对超空泡的影响规律,采用ANSYS CFD软件,通过Schnerr-Sauer空化模型对带有不同尾翼数水下高速射弹的超空泡流特性进行了三维的数值模拟研究,分析了尾翼数的不同对超空泡形成和发展的影响以及不同尾翼数下射弹的阻力系数。结果表明:无尾翼与有尾翼射弹超空泡的发展过程基本相同,但由于尾翼的存在,使得尾翼后面的超空泡表面粗糙,同时会对超空泡的形状造成一定的扰动,使其形状发生相应的凹凸变化,且尾翼数越多,扰动会越明显;随着射弹尾翼数的增加,超空泡的无量纲直径、长度会呈现逐渐增大的趋势,且在未形成完整超空泡前,射弹阻力系数正比于射弹尾翼数。将Logvinovich超空泡截面独立膨胀原理的结果与数值模拟结果进行比较,发现Logvinovich半经验公式计算结果和数值模拟结果相吻合。     

平面盘管水力特性的实验研究

本文对几种盘绕方式和曲率半径的弯曲盘管在一定流量范围的水阻力进行了实验研究 ,与同条件下的直管进行比较 ,得出弯管折合沿程阻力系数与雷诺数和管道几何条件之间的关系曲线和经验公式。     

绕过带凹槽的圆盘空化器的超空泡流的研究

采用VOF的方法,对带有不同凹槽数空化器的航行体诱导产生的三维超空泡,进行了数值模拟。分析了圆盘形空化器凹槽数对所形成的三维超空泡形状的影响;将数值模拟的结果与Logvinovich超空泡截面独立扩张原理的结果进行对比,发现数值计算结果与Logvinovich半经验公式计算结果具有较好的一致性;得出航行体的阻力系数随时间变化曲线。研究发现:随着空化器凹槽数的增加,航行体阻力系数以及超空泡的无量纲直径和长度均呈现出减小的趋势;带凹槽空化器产生的超空泡是典型的三维复合型空泡,其特征是:在来流方向上,不同位置处超空泡横截面的形状是不同的;但是超空泡具有很好的自修复特性,能够在较短时间内恢复成光滑椭球形。该研究的计算数据以及结论可为航行体空化器的设计提供参考。     

单管塔塔头模型风洞试验

为研究单管塔塔头关键参数变化对所受风荷载及其变化规律的影响,基于高频测力天平技术,在均匀流场中对大比例单管塔塔头模型(双轮式)进行了风洞试验。试验主要研究了塔身直径、天线尺寸、外挑距离等参数对阻力系数的影响,阻力系数在高雷诺数区间内的变化规律以及外部天线对塔头整体阻力的贡献。试验结果表明:整体模型阻力系数对雷诺数变化不敏感,阻力系数随着塔身直径的增大而减小;塔身阻力系数受风向角影响较大,其下降斜率随着塔身直径增大而增大,下降趋势逐渐趋于平缓。将外部天线所受阻力与整体模型所受阻力之比定义为天线外形影响系数,试验结果表明:天线外形影响系数随雷诺数增大而增大,在高雷诺数段趋于平稳,且随着塔身直径的增大,影响系数减小,天线对塔头整体阻力的贡献减弱;天线外形尺寸对模型阻力系数及其变化趋势影响较小;模型阻力系数随着外挑距离的增大而增大,且其随雷诺数的变化受外挑距离的影响较小。     

尾翼对高速射弹的空化与阻力特性影响分析

为研究尾翼对高速射弹水下运动时流体动力特性的影响,基于简化Rayleigh-Plesset空化模型和SST湍流模型,通过求解汽水混合物的RANS方程和相间质量传输方程,建立了具有相同弹体尺寸的有尾翼和无尾翼的两种平头射弹水下高速运动多相流计算模型.在相同的初始速度下,计算并对比分析两种射弹水下高速非定常运动的空泡形态及阻力特性.计算结果表明:两种射弹模型在水下高速运动时,均能迅速形成稳定的自然超空泡,有尾翼射弹的尾翼刺入空泡壁面内,破坏空泡原有的对称圆截面,形成带有凸起的空泡壁面形态;有尾翼射弹阻力系数大于无尾翼射弹阻力系数,且有尾翼射弹的阻力系数对空化数的变化更为敏感,随着空化数的增加,有尾翼射弹的阻力系数急剧增大,尾翼改变了弹体尾部超空泡的溃灭形态,空泡溃灭于弹体尾部时均引起阻力系数的波动;有尾翼射弹的空泡量纲一的长度、直径均大于无尾翼射弹的空泡量纲一的长度、直径,且在空泡溃灭于弹体尾部时,受尾翼的影响,两种射弹的空泡量纲一的长度、直径的变化速率有所差异.     

幂律流体流变测量的误差分析

本文通过对幂律流体摩擦阻力系数与广义雷诺数各组成量的误差分析。论述了幂律流体流变指数的测量精度对广义雷诺数的影响误差以及传递给摩擦阻力系数的伪误差。并经旋转粘度计与管式流变仪的对比测量实验对上述误差给予了证明。     

螺旋管内幂律流体流动换热数值模拟

研究幂律流体在螺旋管内的流动换热特性可为石油开采工程中驱油剂的应用提供理论支持。文章通过建立流体流动换热模型,分析了幂律流体在螺旋管内的流动换热特性。结果表明:螺旋管沿程阻力系数和努塞尔数均随曲率值增加而增大。层流工况下,随着雷诺数的增大,沿程阻力系数减小,努塞尔数增大;湍流工况下,在雷诺数一定时,沿程阻力系数和努塞尔数均随曲率值和相对粗糙度的增大而增大,且粗糙度越大,曲率对沿程阻力的影响也越大,而当粗糙度一定时,曲率值越大,雷诺数对沿程阻力系数的影响越明显。     

植被条件下坡面薄层水流动力学特性试验研究

基于系列坡面流试验,研究了植被条件对坡面流水动力特性的影响。结果表明:相同流量与坡度条件下,由于柔韧植被的阻水作用,光面条件下的流速远大于柔韧植被作用的流速,随着植被刚度及密度的增加,坡面流流速、弗劳德数呈现递减趋势。由于植被阻水及水流混掺效应,Darcy-Weisbath阻力系数基本随雷诺数增大而增大,而一般研究认为阻力系数随雷诺数的增大而减小,由此表明,坡面阻力系数与雷诺数并不存在单调的递增或递减关系,而与坡面糙度单元组成存在较强的依赖关系。     

基于等分法和迭代算法的磨料射流速度模型

针对前混合磨料射流磨料速度模型中存在的磨料受力考虑不全,无法体现磨料加速度、阻力系数以及雷诺数等关键参数的变化等问题,以固液两相流理论为基础,建立了磨料在高压管路、喷嘴内的速度模型,并基于等分法和迭代算法的数值求解方法,求解了磨料速度模型。计算结果与参考文献的平均百分比误差在5%之内,验证了该算法。同时利用该速度模型得到了磨料在高压管路和喷嘴内的速度、加速度、阻力系数以及雷诺数的变化规律：(1)高压管路内,磨料速度随磨料运动距离的增加逐渐增大,最后无限接近于水的速度;磨料加速度和雷诺数随磨料运动距离的增加逐渐减小,最后会趋于零;而阻力系数则随磨料运动距离的增加逐渐增大。(2)喷嘴收敛段内,磨料速度随磨料运动距离的增加逐渐增大;磨料加速度、阻力系数以及雷诺数随磨料运动距离的增加有一个先减小后增加的过程。(3)喷嘴直线段内,磨料速度随磨料运动距离的增加逐渐增大;磨料的加速度、雷诺数和阻力系数随着磨料运动距离的增加逐渐减小。     

中高开孔率多孔板高温环境下阻力特性试验研究

为了研究实际工作环境下中高开孔率多孔板的阻力特性,针对0.3≤开孔率≤0.68、0.21≤相对厚度≤0.5的多孔板,采用与实际烟温相似的空气介质进行阻力特性研究.通过试验发现,多孔板压降随着雷诺数的增大而增大,当雷诺数增大时,不同开孔率多孔板的压降差距逐渐增大;气体温度和雷诺数对多孔板阻力系数几乎无影响.多孔板开孔率与相对厚度对阻力系数的影响较大,阻力系数均随着开孔率和相对厚度的增大而降低.     

水下轴向串列双圆柱体带空泡绕流研究

基于多相流理论,利用Fluent6.3对水下轴向串列双圆柱体带空泡绕流进行了数值模拟,分析了空泡形态和阻力特性与其结构参数的关系.结果表明:串列双圆柱体与单圆柱体相比,阻力系数降低;后圆柱体所受总阻力减小至几乎为零,前圆柱体承受了几乎全部的阻力;两圆柱体的间距和前端圆柱体的长度只影响超空泡的形成,前端圆柱体直径是影响阻力系数的主要因素.     

一种风力机专用翼型气动特性的非定常数值模拟

基于N-S控制方程,对NREL的S827翼型进行了非定常数值模拟,得到了雷诺数为2×106时,该翼型在不同攻角下的升力系数和阻力系数曲线以及速度分布图,数值模拟结果与NREL所提供的气动数据吻合良好.同时,在1×105～1×107雷诺数范围内,对0°、6°、10°等攻角下该翼型的升力系数和阻力系数随雷诺数的变化规律进行了数值模拟研究,为工程实际提供了一些有意义的参考.     

层流附面层粘性减阻作用分析

以层流附面层的概念，讨论了以聚丙烯酰胺和聚乙二醇为减阻剂的水相管流减阻实验结果，进行了粘性减阻作用分析的初探，给出了描述减阻作用时阻力系数和雷诺数之间关系的数学模型．     

潜射航行体肩部通气流体动力特性数值研究

为研究潜射航行体肩部通气空泡流对其表面流体动力特性的影响,基于均质多相流理论、标准RNG k-ε模型、Singhal空化模型以及重叠网格技术,建立三维潜射航行体肩部通气模型,开展通气非定常空泡流演变过程数值模拟研究,对比了不同通气量下空泡流形态演化、表面压力分布以及阻力特性。结果表明:当通气量增加到一定值后,通气空泡流在融合前期其厚度与长度不断增大,后期其厚度和长度基本保持不变;当排气位置不变、通气量在一定范围的条件下,通气空泡内压增大,压差阻力系数和黏性阻力系数呈减小趋势。