基于多谱分析实验研究正交圆柱尾迹的全局空间动力学

该文是对低雷诺数下的正交圆柱尾迹进行全局空间动力学实验研究。在不同的圆柱间距和圆柱直径比的工况下,基于功率谱筛选出谐波性质明显的工况,然后进行多谱分析。多谱分析基于一维全局能量关系式,研究发现线性-非线性机制和非线性机制在各个谐波分量上均有体现,而线性机制则出现在基频上,说明正交圆柱尾迹的流场以非线性机制为主导。     

亚临界雷诺数下波浪型圆柱绕流的数值模拟及减阻研究

采用大涡模拟数值方法对亚临界雷诺数Re=3000下波浪型圆柱的绕流现象进行研究分析。研究结果表明,波浪型圆柱的三维尾迹涡结构能得到很好的控制,它在轴向方向呈现周期性正负涡的交替分布特性。随着幅值的增大,波浪型圆柱表面的自由剪切层得以延展,使得旋涡的脱落发生在波浪型圆柱下游较远处,从而达到减阻的目的。波浪型圆柱与普通直圆柱相比,其幅值对平均阻力系数及脉动升力系数的减少及尾迹控制有着更重要的影响,最大减阻可达16%。     

单圆柱涡激振动中的振幅不连续和相位切换现象研究

该文对雷诺数Re=100条件下两向自由单圆柱涡激振动进行了数值模拟,圆柱质量比为m*=2.0和m*=10.0,折合流速为U_r=2.0–10.0。研究发现,由于附加质量的影响显著,质量比m*=2.0工况的振动响应在折合流速U_r=3.8(有拍振)到U_r=3.9(无拍振)之间出现了明显的振幅最大值不连续现象,而质量比m*=10.0工况则没有出现。圆柱升力和位移之间的相位在下端分支的中部存在一个接近180°的跳跃,应用小波变换对圆柱升力的频谱研究发现,在相位跳跃前,升力的基频分量占主导;而相位跳跃后,升力的3倍频分量占主导,此时圆柱升力和位移的卓越频率不在相同,最终导致圆柱升力和位移之间相位差的跳跃。     

并列双圆柱尾迹被动控制中流场特性的实验研究

本文采用一个与主圆柱平行的小圆柱对并列双圆柱(中心距为1.5D，其中D为圆柱直径)的旋涡脱落进行被动控制。研究中，基于圆柱直径的雷诺数Re=5900。控制小圆柱被放置于并列双圆柱下游中心线上L=0～2D的距离上，其中L为控制小圆柱和并列双圆柱之间的距离。采用热线风速仪测量了并列双圆柱下游10倍直径处截面上的瞬时速度，得到了平均速度剖面和雷诺应力分布，同时测量了并列双圆柱的表面压力分布。通过分析测量结果发现，当控制小圆柱距离较近时，例如，L／D≤0．5，小圆柱对旋涡脱落和流场的控制作用非常明显，流场上下对称。而当L／D≥1.0时，小圆柱不能抑制宽窄流的出现，其对流场的控制作用大为降低。     

钝体尾迹区通气空泡流动特性研究

该文采用实验的方法开展了不同雷诺数和通气量下钝体尾迹区通气空泡流动特性的研究,依据雷诺数Re和通气率Q_v建立了通气空泡气液两相流的流型图谱。根据通气空泡流动特征,将其分为两大类,分别是旋涡脱落型和相对稳定型。当通气率为Q_v=0.086 6时,雷诺数的改变不影响空泡流型,均属于旋涡脱落型。当通气率为Q_v=0.278时,钝体尾部有空泡包裹,随着雷诺数的增加,空泡长度显著减小,空泡形态由相对稳定型向旋涡脱落型转变。当雷诺数保持一致时,随着通气率的增加,均出现了由旋涡脱落型向相对稳定型转变的趋势。随着雷诺数的增加,由旋涡脱落型转变为相对稳定型所需要的通气率增大。     

粘性流体圆柱绕流的混合有限分析解

应用混合有限分析法拟合坐标系对粘性流体圆柱绕流进行了数值计算,得出Re<40形成的分离区长度和分离角同试验资料吻合很好。也计算了Re=100和200时,旋涡的形成和脱落,算得的脱落斯特罗哈数分别是0.16和0.19,同试验结果完全相符。     

多圆柱绕流旋涡脱落和流场形态概论

当流体绕多个圆柱流动时,圆柱的个数、相对位置和大小都明显影响着绕流流场结构。基于已有研究成果,归纳总结了流场中放置双圆柱、三圆柱、四圆柱和流场中主圆柱附近放置1个或2个附属小圆柱时,随圆柱相对位置变化,流场结构和旋涡脱落状态的演变规律。双圆柱相对位置分串列、并列和错置3种,其绕流流态按间距比和水流攻角对旋涡脱落形态的影响划分,流态在临界间距比上下变化很大;三圆柱呈“品”字布置,当间距比小于临界值时,出现明显的偏流现象,大于临界值后不再出现偏流现象;三圆柱呈倒“品”字布置,在任何间距比下,流动状态相对于来流几乎都是对称分布的;四圆柱绕正方形排列,实验研究发现上游两圆柱后没有旋涡形成和脱落,下游两圆柱旋涡脱落反相同步,而数值模拟得到上下游柱后都有明显的涡脱落;主圆柱尾流中存在附属小圆柱时,调整小圆柱的位置能够有效抑制尾流中的旋涡脱落。     

流向振荡圆柱绕流中的涡脱落模态分析

本文用有限体积法对平行于均匀来流方向受迫振荡的圆柱绕流问题进行了二维数值模拟。雷诺数选取Re=200、855等几种亚临界雷诺数情况。研究了不同振幅和振动频率下的流场结构、涡脱落模态和一些重要流动参数如升阻力系数、Strouhal数的变化关系。西文计算表明，流向振荡圆柱绕流中涡脱落方式可划分为对称与反对称两种形态，在反对称的涡脱落现象中又观察到了三种基本模态，相互竞争的各种模态间的共同作用对流动特征起决定性作用。同时计算结果还验证了在圆柱绕流实验中观察到的频率锁定现象。     

雷诺数对近壁面圆柱绕流和壁湍流相互作用结构特性的影响

该文采用流动显示和PIV对近壁面放置圆柱的流场进行了精细测量,重点研究了不同雷诺数下近壁区圆柱绕流与壁湍流的相互作用规律、尺度演化规律及标度律特性。当雷诺数从10 600降至4 800时,波数能量级串标度行为呈现从-5/3至-1变化规律。而联合概率密度分析发现随雷诺数的下降,大尺度结构出现的概率降低,而雷诺数在5 600-8 200时出现了第二象限双峰现象,即尾迹的垂向尺度发生了变化。通过POD分析,圆柱绕流涡脱落受壁湍流的影响规律:高雷诺数时,上侧流向涡增强,近壁面条带结构含能量低,随雷诺数减小而逐步转化,特别是在8200时,脱落涡的二次涡能量传递明显,而雷诺数低于3 800以下时,则没有二次涡出现。     

不等直径串列圆柱绕流大涡模拟

为研究背负式海底管线中增设的小直径附属管线对主管线的水动力影响,将大涡模拟中经典Smagorinsky亚格子模型与特征线算子分裂有限元法结合,并引入出口对流边界条件,完善了基于特征线算子分裂有限元的大涡模拟方法。通过自编程序数值模拟Re=1 000的单圆柱绕流,计算结果与相关文献吻合较好,验证了该算法计算圆柱绕流的有效性,并分析了Re=1 000时不同直径比、间距比情况下的串列双圆柱绕流,根据流场的不同涡脱落形态及两圆柱平均阻力系数、升力系数随直径比、间距比变化的规律得到了不同直径比条件下的临界间距范围。达到临界间距后,流场由单一涡脱落状态转变为双涡旋脱落状态。最后分析了两圆柱平均阻力系数及升力系数在临界间距后急剧增加的原因,为背负式海底管线的布局优化提供了理论依据。     

水击基本方程的改进

本文首先指出了当前用于水击计算的数学模型中的连续性方程式在恒定流时不能成立的问题,并通过进一步的理论推导,得到了新的水击波速计算公式和新的连续性方程。新的水击波速计算公式表明水击波速并非是一个常量,它的大小随流体动能沿程变化率与压强势能沿程变化率之比的变化而变化,同时也随管道断面相对变化量与压强相对变化量之比的变化而变化。新的连续性方程改善了老方程存在的不合理现象。本文还通过对水击现象的计算比较,进一步说明了老方程的确存在不合理现象,而新方程的计算结果是合理的。最后,分析指出了当前用于水击计算的连续性方程式在恒定流时不能成立的原因所在。     

超声波单面平测法检测中的若干问题及改进方法

现行单面平测法中将不跨缝平测所得波速作为绕射波速度的方法在理论上是不严格的,同时将所有裂缝当作垂直裂缝处理也与一些实际情况不符,斜裂缝也是普遍存在的,这些问题都会影响单面平测法结果的准确性,降低检测质量。本文提出了两种避免以上问题的超声波检测方法,即投影点法和反相法,并讨论了反相现象出现的理论依据。同时,若干具有斜裂缝的混凝土模型被制作用来进行检测实验,验证了新方法和及其公式的合理性。最后,对两种方法的优缺点进行了比较。     

波动法确定河床覆盖层动力特性参数的试验研究

波动法确定覆盖层的动力参数是通过测定覆盖层的纵波速度Vp和横波速度Vs,用波动理论方程求解得出的。声波传播速度与波的频率相关,一般是高频率,短波长,其探测距离较短,而地震波传播速度几乎与频率无关,且探测距离较长,因此用地震波勘探技术就可以较为准确地测定覆盖层的纵波速度和横波速度。     

PLC调速器中干扰问题分析及应对措施

分析了电磁干扰对PLC调速器作用的机理,结合工程实例提出了有效的抗干扰措施.     

台州湾近海海域波浪要素特征分析

波浪要素的观测及分析对港口码头设计、航道建设、围垦工程等都尤为重要。为研究台州东部新区临时航道疏浚工程对周边涉水工程的影响,采用SZF型波浪浮标,在工程海域进行为期一年的波浪观测,并对实测的波浪要素进行统计分析。结果表明:台州湾全年以东北向波浪居多,东向浪最大,可高达5 m。波高主要集中在0.5 m~1.0 m范围,波周期集中在3.0 s~4.0 s范围。春季浪向分散,夏季浪向集中在S向,秋冬季浪向相似,N为主波向。受台风影响,夏秋季有大浪出现。     

偏离水力最佳断面渠道运行效益分析计算

根据矩形和梯形断面的水力最佳断面条件,在保持过水断面面积、渠道底坡、边壁粗糙系数不变的情况下,推导出偏离水力最佳断面的矩形渠道和梯形渠道运行效率计算公式,绘出偏离量与效率的变化关系曲线,分析了偏离程度、过水断面面积、运行效率之间的相互变化关系,提出了由于偏离而影响运行效益的一般计算方法,并给出了算例。该方法在渠道设计方案选择时能快速、准确地计算出各方案的运行效益影响值。该方法也可对已建渠道进行评价。     

Ship bow waves

The bow wave generated by a ship hull that advances at constant speed in calm water is considered. The bow wave only depends on the shape of the ship bow (not on the hull geometry aft of the bow wave). This basic property makes it possible to determine the bow waves generated by a canonical family of ship bows defined in terms of relatively few parameters. Fast ships with fine bows generate overturning bow waves that consist of detached thin sheets of water, which are mostly steady until they hit the main free surface and undergo turbulent breaking up and diffusion. However, slow ships with blunt bows create highly unsteady and turbulent breaking bow waves. These two alternative flow regimes are due to a nonlinear constraint related to the Bernoulli relation at the free surface. Recent results about the overturning and breaking bow wave regimes, and the boundary that divides these two basic flow regimes, are reviewed. Questions and conjectures about the energy of breaking ship bow waves, and free-surface effects on flow circulation, are also noted.     

百色水利枢纽弹性波测试成果浅析

通过百色水利枢纽在可行性研究阶段、初设阶段及招投标阶段对坝区岩体声波、地震波测试成果数据进行归纳、总结,得出坝区主要建筑物地基的辉绿岩岩石坚硬、致密、完整,纵波速度大,动弹模量高;硅质岩浅部岩石风化、节理、裂隙发育,纵波速度小;深部(0.8m以下)岩石新鲜、完整,纵波速度大等结论。为地质和设计部门评价坝区岩体提供定量、准定量依据。     

瞬态面波在引水线路勘察中的应用

瞬态面波勘察方法是近年来发展很快的一种物探方法, 应用于探查覆盖层厚度、基岩埋深等.根据实地地质情况与勘探目的,结合地质资料采用瞬态面波技术能经济、快速、有效地为工程地质勘探提供可靠资料.总结瞬态面波勘察方法在桂中治旱乐滩引水线路的勘探情况,根据该法解释出的波速界面与钻探资料所呈现的岩性差异界面基本吻合,证明该法解决此类地质问题的可行性.     

非线性波浪在渐变水深中的传播与破碎

本文利用保角变换将角形域变为带形域,用摄动法求解了非线性波在渐变水深中的传播与变形。并据三阶近似解讨论了波面变形、破碎形态、流速场及破碎波高等波动特性,取得了可与实测资料相比较的结果。