新型裙板对重型车气动特性的影响

应用数值模拟的方法,采用SST k-omega湍流模型,仿真分析了一种新型变速裙板对重型车气动特性的影响。本研究中不考虑侧风影响,仅模拟了以25m/s车速正常行驶时的流场特性。计算结果表明,采用加速裙板后模型较原始型风阻降低1.3%。鉴于原始型风阻系数已经较低,该结果达到了预期效果。分析发现,加速裙板的影响集中在尾流区,改善了尾部流场的环形漩涡结构,从而降低了风阻。     

巷道摩擦风阻粗糙表面分形表征及计算方法

为满足智能通风快速准确获得巷道摩擦风阻的需求,基于摩擦风阻公式中粗糙度的重要性,采用分形理论对三维粗糙表面进行表征,提出了一种基于分形维数描述巷道表面粗糙程度并计算摩擦风阻的方法.建立了分形表征巷道三维粗糙表面的摩擦风阻计算模型,采用尼古拉茨实验对模型参数进行推导并验证模型,通过开滦实验巷道三维激光扫描数据计算巷道表面分形维数,并用新摩擦风阻计算方法与现场阻力测定结果对比评价模型,认为基于分形理论的摩擦风阻计算方法具有可靠性,能够很好地表征巷道三维粗糙表面特征对摩擦风阻的影响.研究结果表明:尼古拉茨实验数据应用新摩擦风阻计算方法与传统阿特金森摩擦风阻计算结果对比,平均相对误差为6.874%;开滦实验巷道应用新摩擦风阻公式计算方法与通风阻力测定结果对比,相对误差为6.667%.综合评价分析认为,新摩擦风阻公式可以很好的体现三维粗糙表面对摩擦风阻的影响,结合三维激光扫描技术可以快速准确的获取巷道摩擦风阻,为智能通风参数测量关键技术和理论发展提供参考.     

大型回转网状天线风阻计算及其对动平衡影响研究

在地面动平衡配平试验中,由于大型回转网状天线主反射器受风阻的影响,卫星天线难以得到正确配平结果。为了解决这一问题,对大型回转网状天线在低压环境与地面标准大气压环境中风阻影响下的动平衡问题进行了研究。以理论分析及圆柱绕流二维试验数据为基础,提出了基于CFD三维流场分析的大型回转网状天线风阻计算方法,将回转状态下网状天线主反射器的分布风阻等效为作用点位于各象限的主矢、主矩,进而通过动力学等效法转化为配平面上的偏心质量,为估算风阻对大型网状天线动平衡精度的影响从而补偿风阻效应提供了一条可行的创新途径。结合某型星载网状天线地面动平衡需求,建立了网状天线的整体有限元模型,进行了地面动平衡配平试验仿真,分析了风阻对天线地面动平衡配平结果的影响,为补偿风阻影响、保证天线在轨配平精度提供了重要数据。     

基于CFD的龙舟训练器关键技术研究

以风阻式龙舟训练器为研究对象，分析划桨过程受力变化特点和相关风阻训练器工作原理。首先对划桨过程中桨叶入水进行受力分析和相关阻力计算，并利用CFD技术验证计算结果，得出计算结果与仿真结果基本相符的结论；然后针对龙舟项目的特点，通过与传统龙舟训练方式的对比，力求水上运动的模拟程度最大化，利用风阻模拟桨叶在水中受力状态，以达到真正模拟划船训练动作和效果的目的。     

动车组用辅助变流器的风道散热仿真分析

通过软件仿真拟合出动车组用辅助变流器风道的风量-风阻曲线,并结合所选用风机在不同转速下的静压力-风量曲线(P-Q曲线)确定了风机工作点风量。利用该风量值计算出辅助变流器各元器件的稳态温度,用于评估该风道的设计与所选风机的匹配性能。最后通过温升试验验证了仿真分析的正确性。     

尾部空气动力附加装置对客车气动阻力的影响

为研究车身尾部结构特征对整车风阻有重要影响,降低某客车的气动阻力,设计了3种空气动力附加装置,并分别进行外流场数值模拟和流场特征分析.研究结果表明:在同等分析条件下,安装在客车尾部的3种空气动力附加装置均有减阻效果,其中减阻效果最好的方案使气动阻力系数下降了4.8%,气动阻力降低了174 N,有效地提高了客车的燃油经济性与动力性.     

基于Workbench平台无人机光电吊舱风阻力矩仿真研究

机载光电吊舱所受的气动载荷会对其自身的运动特性产生影响,受到了结构设计人员的高度重视。传统的计算方法是基于经验公式来计算风阻力矩,有很大的局限性。采用计算流体力学方法计算吊舱的风阻力矩。基于Workbench平台获得吊舱在方位和俯仰运动下的风阻力矩结果,同时给出了不同角度下的变化趋势。该方法具有在较短时间内给出计算结果的优势,满足工程任务节点高度时效性的需要,也给设计人员提供了很好的参考。     

巷道风阻估算值的合理调整

本文以矿井日常测定的巷道风量和主扇工况点为基础,提出了三种调整估算值的方法:线性规划法、最小二乘法和二次规划法。文中详细介绍了各种数学模型的建立和计算方法,分析比较了各自的优缺点和适用范围。经实例验证,巷道风阻的调整值比估算值合理。在没有条件测量真实风阻值的情况下,采用文中所述方法求算的风阻值堪与实测值相比。     

侧向风及车间距对尾随行驶货车的影响

车辆进行尾随行驶时其外流场会受到侧向风及车间距变化的影响,为此本文参照沃尔沃某型号货车,按照1∶1的比例建立了货车仿真模型,利用XFlow作为数值仿真软件,分别对车间距离变化范围为0~30m及侧风来流角度变化范围为0°~20°的情况进行了数值仿真,并从汽车风阻系数变化及节油效果两个方面进行了具体分析。结果显示,在没有侧向风时后车平均节油率为22.96%,当侧向风来流角度为20°时,后车的平均节油率仅为7.41%,表明侧向风的存在大大降低了货车尾随行驶的节油效果。     

汽车方舱空调系统的仿真分析

为选择合适的汽车方舱空调系统和进出风模式,运用FLUENT软件,对升温、降温和考虑辐射3种工况进行仿真计算,得到相应的舱内速度和温度分布.升温时,经过300 s舱内平均温度从243 K升到290 K;降温时,经过300 s舱内平均温度从343 K降低到302 K;降温时考虑辐射,经过264 s舱内平均温度从343 K降低到302 K.对不同进、出风模式进行仿真计算,得到制冷(热)效果较好的进、出风模式.结果表明:选择左进左出模式有利于利用方舱上层空间;选择右进右出模式有利于利用方舱下层空间;复杂进风模式的通风效果比简易进风模式优越;前出风模式比下出风模式优越.上述结论为空调选择和进出风模式确定提供了参考依据.     

仿生射流表面孔径与射流速度耦合减阻特性数值模拟

针对仿生射流表面流场问题,基于非光滑表面减阻的仿生学理论,对鲨鱼鳃裂部位射流特征进行分析研究,建立具有类似于鲨鱼腮裂部位射流特征的仿生射流表面模型及可拓模型.利用SST k-ω湍流模型对仿生射流表面模型进行数值模拟,在主流场速度为20 m/s时,分析了不同射流孔径与不同射流速度耦合情况对壁面摩擦阻力、压差阻力及减阻率的影响,并对仿生射流表面减阻机理进行分析.研究表明在射流孔为5 mm时与射流速度耦合情况下的平均减阻率最大,为11.566%,同时为仿生射流表面多因素耦合情况下的减阻特性研究奠定基础.     

沟槽面在湍流减阻中的应用

对近些年来的沟槽面湍流减阻技术的工业应用方向 ,沟槽的几何形状和尺度、流场压力梯度、沟槽面放置方式对于沟槽减阻效能的影响 ,沟槽面对于湍流边界层流动特性的影响 ,沟槽面的湍流减阻机理几方面研究进展进行了综述。从湍流拟序结构理论出发提出 :具有减阻效应的沟槽面不但能通过控制低速制条带间距来降低湍流“猝发”频率 ,而且在“猝发”后的高速“下扫”过程中因其几何结构使藏在槽内的安静流体避免或部分避免因高速“下扫”而“诱导”出较大速度剪切层 ,从而实现减阻。同时指出需要利用先进的实验技术如PIV等图像处理手段并结合直接数值模拟对湍流边界层的瞬时流场进行研究 ,以其找出湍流边界层的流动结构及其运动规律。     

快背式MIRA模型射流主动控制气动减阻研究

利用CFD仿真软件STAR-CCM+,对类车体MIRA模型的尾流场进行仿真研究。采用主动控制减阻技术的流动控制方式, 应用定常射流的方式控制尾流场的流动结构,探讨射流减阻的减阻措施。使用雷诺时均法SST k-w湍流模型对快背式MIRA模型尾部流场进行数值仿真,对尾部各个可能减阻的位置做了研究,找到最好的减阻工况,并分析了尾部涡流的变化,发现通过控制模型尾部的分离涡,可以改变车体的压力大小,从而减小模型的压差阻力,实现减阻的目的。     

轴流式止回阀的流动场协同分析与减阻设计

为了分析轴流式止回阀流阻性能,探究阀内结构优化设计方法,引入场协同原理,将该原理从层流推广至湍流.利用Fluent软件对2种不同型号（优化前、后）阀门的内流场进行数值模拟和流动场协同分析,得到压降、流速分布、流动场协同角余弦值分布和有效黏性系数.结果表明：优化后阀内流体的速度场与速度梯度场整体上的协同程度更差,有效黏性系数更小,减阻效果明显,能耗降低;通过对比分析流速分布和流动场协同角余弦值分布,还能从局部流动场协同的角度揭示流阻的变化机理.基于流动场协同原理在流动减阻研究中的优势,提出2种阀结构优化设计的思路.     

A prediction of drag reduction by entrapped gases in hydrophobic transverse grooves

The drag reduction effect of super-hydrophobic surface induced by the entrapped gas is unstable due to the gradual disappearance of the trapped gas. In this paper, a hydrophobic transverse grooved surface was designed to sustain gas in valleys. A detail numerical simulation was presented to investigate the flow field near the proposed surface. When water flowed over this surface, the entrapped gas was blocked by the ridges and the solid-liquid interface was replaced by the liquid-gas interface due to the entrapped gas, furthermore the micro-vortex formed in the groove. Because there was an effective slippage between water and solid induced by the entrapped gas, the velocity gradient of boundary layer decreased, which contributed to a remarkable drag reduction effect. Additionally, considering the extra undesired pressure drag reduction which negatively impacted the drag reduction effect of this method, the total drag coefficient including the viscous drag coefficient and the pressure coefficient was analyzed. An effective drag reduction rate of about 15% was achieved and the effect of this method was confirmed by experiments conducted in a high-speed water tunnel when grooves were optimized.     

有限长波浪形圆柱绕流数值模拟

为研究一端固定在壁面上,另一端为自由端的有限长波浪形圆柱的减阻抑振效果,对有限长波浪形圆柱进行了计算.首先,采用大涡模拟数值模型的方法,对雷诺数为3 900时的有限长直圆柱和不同波长、波幅组合后的12种有限长波浪形圆柱进行了计算;其次,针对计算结果进行后处理,得到并比较了不同组合形式下的有限长波浪形圆柱的升、阻力系数大小,结合升、阻力大小分析其减阻抑振效果;最后,对减阻抑振效果较好的组合形式进行流场分析并研究了有限长波浪形圆柱的减阻抑振机理.研究表明:在12种波浪形圆柱组合形式中,大多数组合形式都能减小圆柱受到的升力系数均方根值,起到抑振作用,减阻效果最好的组合形式阻力系数均值减小可达5.36%;有限长直圆柱与有限长波浪形圆柱周围有相似的流动特征,但波浪形圆柱由于马鞍面和节点面的存在,使流体在圆柱展向产生交互,削弱了圆柱后方尾涡的发展,从而起到减阻抑振的作用.所得结果可对有限长波浪形圆柱的减阻抑振效果进行比较全面的总结,对研究有限长波浪形圆柱的减阻抑振机理有一定的帮助.     

凹槽内剪切流动特性对滑动减阻的影响

为了揭示凹槽内部剪切流动特性对滑动减阻效果的影响,利用静、动滑动摩擦因数测试系统和计算流体力学方法,理论、实验和数值模拟研究了凹槽高宽比(e=0.5、1.0、2.0、3.0)、凹槽几何尺寸、壁面运动速度等因素,对凹槽内的剪切流动特性及壁面滑动减阻效果的影响.研究发现,凹槽结构增加了润滑油滑动减阻效果,凹槽几何结构对减阻效果有明显影响,当凹槽宽度L、深度H均为2 mm时,凹槽的减阻效果相对较好,且壁面运动速度对其剪切力减小率fτ的影响较小.此外,凹槽尺寸、壁面滑动速度对凹槽内流场特性有重要影响,不同工况下凹槽内部存在上下2个涡或者1个大涡和2个边角涡.结果表明:凹槽内的剪切流动特性对滑动减阻效果有重要影响,并可为滑块表面凹槽结构设计提供重要的指导.     

通气超空泡洞壁影响及其比尺效应数值模拟

基于RANS方程,采用分相流模型和SST湍流模型,考虑了水-气两相之间的相互作用及重力效应,对通气超空泡的洞壁影响及其比尺效应进行了研究.研究了不同湍流模型对通气率的影响,通过数值模拟复现了通气超空泡在不同通气率条件下的发展过程,比较了水洞中不同模型比例和无界流场中在空泡形态和阻力上的差别.研究结果表明,小比例模型在空...     

皮卡车外流场的数值模拟

采用CFD进行皮卡车的外流场模拟,得到了车身表面压力分布、尾流典型剖面流速值和尾流流场结构,数值模拟结果与风洞试验结果吻合较好。模拟结果表明,皮卡车尾涡存在于货箱上方和尾挡板后方两个区域。进行了皮卡车几种几何改型的CFD模拟,所得阻力系数变化与实车试验结果有相同的变化趋势,证实了尾挡板的减阻作用。由此得出CFD用于皮卡车外流场模拟,可获得较高的模拟精度。     

半圆头回转体自然空化流场分析

采用计算流体动力学软件FLUENT6．3对半圆头回转体进行流场分析,验证模型设置和计算方法的有效性,对不同空化数下的流场进行了求解．结果表明：在标准大气压下,空化数σ=0．096是该种头型的,晦界空化数;随着空化数的减小,超空泡在弹体上的长度逐渐增大,总阻力系数逐渐减小;超空泡具有很好的减阻特性,对于该种头型,减阻能力达59％～75％．