超空化航行体前部外径对空泡影响的研究

文章基于CFD技术和水洞试验,对超空化航行体通气装置外径尺寸对空化流场的影响进行了研究.数值计算结果表明:航行体的前部外径对航行体超空泡的生成和形态有重要影响,若Rw取值偏大将会使空化流场出现空化不连续现象,甚至改变超空泡的脱体边界.文中以数值计算结果为依据,建立了航行体超空泡可以正常生成的航行体前部外径最大临界值公式.同时设计了三个航行体头部模型在水洞实验室进行了实验研究,实验结果验证了所建立公式的正确性,文中结论为进一步研究人工通气超空化奠定了基础.     

水涡轮机械中的空泡运动研究 第2部分 空泡运动的数值计算方法及结果

根据“水涡轮机械中空泡运动研究”第１部分理论研究中所建立的水涡轮机械中空泡运动的控制微分方程，又研究了水涡轮机械流场中空泡运动的数值计算方法，并求解了空泡在一混流式水轮机转轮流场内的运动。     

回转体局部空泡流的数值分析

通过在回转体和空泡表面分布源汇的方法，建立了求解回转体局部空泡流场的数值方法。依据建立的数学模型与数值方法，对两种具有典型头部线型的回转体局部空泡绕流场进行了数值计算。在数值计算过程中发现第一次迭代所得结果和最终的收敛结果相比误差仅为5％，并把计算结果与有关献的实测数据进行了比较，发现计算结果与实测数据十分接近。     

离心风机三维流场CFD模拟分析

采用FLUENT软件,应用标准k-ε湍流模型和混合网格,采用分离隐式求解器,对某离心风机三维流场进行了CFD数值计算分析。计算表明：虽风机内部流场速度分布比较均匀,无明显的漩涡、二次流等出现,但风机内部流场顺畅性不佳,有待改进。     

回转体并联入水过程空泡及运动特性数值模拟

为研究初始参数对回转体并联入水空泡及运动特性影响,基于有限体积法,采用realizable k-ε湍流模型、VOF(volume of fluid)多相流模型和Schnerr and Sauer空化模型,并引入重叠网格技术,对不同入水速度、不同初始净距和不同横流速度的回转体并联入水过程进行数值模拟。首先,建立了回转体高速并联入水的数值计算模型,验证了计算方法的有效性。然后,基于此模型开展不同初始参数的并联入水数值计算,得到不同参数下的流场及运动特征。最后,结合计算结果分析了不同参数下并联运动体的空泡形态及特征尺寸变化、侧向与偏航运动规律。研究结果表明,随着入水初速度增大,内侧空化现象越剧烈,同一量纲一的时刻空泡的外侧极径和限制长度增大,回转体量纲一的侧向位移和偏航角越大。随着初始净距减小,同一量纲一的时刻空泡的限制长度越小,回转体的量纲一的侧向位移和偏航角先增大后减小。小横流作用下,迎流与背流回转体的外侧空泡径向尺寸与单体基本相同,而长度略大,随着横流速度增大,并联入水状态的空泡尺寸差异同单体相比增大;内侧空泡的径向尺寸差异较大,其中迎流回转体的内侧空泡极径较大,且随着横流速度增大极径的最大值始终维持在d+D/2左右。横流速度较小时,并联入水回转体头部靠近而尾部远离;横流速度较大时,两回转体头部远离而尾部靠近。     

三维多通道稳态流场和温度场的数值计算与实验

文章应用控制容积法对三维多通道流场和温度场进行了数值分析，在流场求解中对Ｓｉｍｐｌｅｒ算法的迭代步骤进行了简化，从而减少了计算量，节省了内存，在温度场求解中，通过建立临时边界解决了多通道间的热量传递；并在微机上开发了相应的三维多通道稳态流场和温度场计算软件，最后对某加固计算机机箱在强迫风冷下的热特性进行了数值计算与实验模拟，获得了一些对电子设备热设计有重要参考价值的结果。     

翼型绕流的LBM大涡模拟研究

文章针对微型飞行器不可压、低雷诺数、非定常的运动特点,应用格子玻尔兹曼大涡模拟(LBM-LES)方法,对NACA0012翼型在0°攻角,雷诺数为1×105情况下,计算了升阻特性。采用格子玻尔兹曼边界插值方法处理曲线边界和动量交换方法计算升力、阻力。计算结果表明,该方法可以预测翼型非定常的升力、阻力变化以及低雷诺数涡脱落现象,因而,该方法对于微型飞行器流场计算是一种可用的计算手段。     

高速射弹入水时空气携带量的数值模拟

使用Fluent 14.0软件并选择VOF多相流模型,模拟了高速射弹入水过程。以直径为6.0mm、长径比为12.0的圆柱体为射弹模型,分别计算了平头、圆头和尖头圆柱体射弹以100.0m/s速度入水的超空泡流场。将入水超空泡形状的模拟计算结果,与Logvinovich半经验公式的计算结果进行对比发现:前半部分的空泡形状相互吻合,但后部空泡形状尺寸大于半经验公式的计算结果,这可能是因为入水空泡会夹带空气进入的缘故。另外对3种头型射弹的超空泡的相图作了对比分析,研究发现:尖头射弹产生的超空泡中夹杂的空气量最多,而平头射弹次之,圆头射弹最少;圆头射弹产生的超空泡中夹杂的空气体积分数最大,而尖头射弹次之,平头射弹最小。针对圆头圆柱体射弹,还计算了500.0、900.0m/s和1500.0m/s入水速度下的超空泡流场,并进行了相关对比分析。     

吸气罩流场的分区边界积分法求解

将吸气旧流场计算区域分成两个子区域，分别推导出各子区域边界积分方程，并将各子区域方程组合成一个方程，利用边界元法进行求解。     

SF6断路器中气流分析的流体网格法

提出了应用于ＳＦ６断路器弧室中复杂流场数值分析的流体网格（ＦＬＩＣ）法，建立了灭弧室气流场的基本控制方程和任意三角形的差分格式，解决了具有任意复杂边界形状的跨音速流的求解问题，给出了用该法计算一台ＳＦ６断路器短路开数据时弧室内热气流流场的应用实例．     

横掠椭圆管的换热及流动特性分析

利用隐式有限差分法,对横掠不同轴径比a/b情况下的椭圆管换热及流动特性进行了研究。得到了边界层内速度分布和边界层厚度发展状况。讨论了a/b对边界层分离点的影响。得到了不同管型椭圆管的局部对流换热分布规律,并与圆管和平板绕流进行了比较。     

不同雷诺数下空腔流的流动特性（研究生论坛）

利用PIV测量空腔中垂面流场,研究雷诺数对空腔流流动特性的影响。时均结构在不同雷诺数下都具有相似的主流区及回流旋涡区。涡量的最大值位于进口角点处,高值区集中在边界层分离区。紊动强度及雷诺应力的高值区位于主流与出口角点的冲撞处,随着雷诺数的增大,参数高值区沿流向的长度不断变大,而进口角区低值区的范围不断缩小。纵、垂向能谱特征参数在相同雷诺数下的空间分布规律基本一致;调整雷诺数将导致回流区的掺混范围及来流自身的紊动特性发生改变,从而影响空腔流能谱的空间分布规律。     

矩形直肋二维稳态导热的解析解及其分析

为了准确地给出将矩形直肋二维导热问题简化成一维问题的条件，利用分离变量法求解矩形直肋二维稳态导热模型，包括端部散热和绝热两种情况。比较解析解的两种不同的表达式，发现它们基本上是等价的。研究在各种无量纲参数条件下直肋的温度分布和热流，将二维模型所得的结果同一维模型的结果进行了比较，分析了各个无量纲参数对二维解与一维解之间的偏差的影响。在此基础之上，明确了影响一维简化假设成立的两个无量纲参数——HIδ．Bi成的具体取值范围。     

转流二氧化碳激光器结构和增益计算

提出了一种新型的大功率转流二氧化碳激光器.该激光器采用了圆形金属腔结构、腔内转流的设计,具有体积小、造价低和光束质量好等特点.利用五能级近似模型和四阶龙格库塔法对腔内增益分布进行了理论计算,主要对腔内增益分布随风速、工作气压、气体配比和电极位置等关键影响因素的变化进行了讨论,且在协调各影响因素的条件下得到较理想的腔内增益分布.同时提出了一种四金属腔结构的优化方案.     

气浮选对含油污水沉降分离流场特性的影响

以溶气气浮沉降工艺为对象,基于多相流混合模型数值模拟描述了含油污水气浮选沉降分离过程中的压力场分布、粒子运动迹线特征及除油、除悬浮物效果,并与普通重力沉降分离特性进行对比,揭示了气浮选对含油污水沉降分离流场特性的影响。结果表明,溶气气浮沉降能够适应处理量变化而获得更为稳定的压力场分布,能够避免涡流而取得相对稳定有序且在流场空间分布均匀的油珠、悬浮物粒子运动轨迹,模拟条件下的除油率和悬浮物去除率较普通重力沉降分离时提高8%~11%,有效改善了含油污水沉降分离效果,为气浮选工艺适配性构建及含油污水提效处理提供了依据。     

Improvement and application of wall function boundary condition for high-speed compressible flows

In order to develop a wall function boundary condition for high-speed flows so as to reduce the grid-dependence of the simulation for the skin friction and heat flux,a research was performed to improve the compressible wall function boundary condition proposed by Nichols.Values of parameters in the velocity law-of-the-wall were revised according to numerical experiments and the expression of temperature law-of-the-wall was modified based on theoretical analysis and numerical simulation.Besides,the formula of the heat conduction term in near-wall region was derived so that the coupling between the wall function boundary condition and CFD code was realized more accurately.Whereafter,the application study of the modified wall function was carried out.The numerical case of supersonic turbulent boundary layer on a flat plate illustrated that the modified wall function produces reasonable results of skin friction and heat flux,and profiles of velocity,temperature and turbulent eddy viscosity for coarse grids with the initial wall spacing of y+<400,and that the modifications to the original wall function can obviously improve the simulation precision.As for the application of separation flows,it was found from the numerical cases of supersonic cavity flow and hypersonic axisymmetric compression corner that the compressible velocity law-of-the-wall originally established based on the fully-developed attached turbulent boundary layer approximately holds in the near-wall region inside the separation flows,which ensures that reliable skin friction and heat flux can be given by the wall function inside the separation flows,while for the region near separation and reattachment points,the wall function gives results with a relatively large error,because the velocity law-of-the-wall used in the wall function takes on obvious deviation from the real velocity profiles near the separation and reattachment points.     

用贴体坐标法模拟RTM工艺树脂流动过程

为了深入了解RTM工艺树脂流动过程，在达西定律的基础上建立了树脂流动控制方程，采用贴体坐标/有限差分法模拟了树脂渗流过程，得到了不同时刻树脂流动前沿曲线以及压力场分布，计算结果与其他研究结果通过数值模拟吻合良好，确定了排气孔位置及树脂充满模具所需要的时间。     

吹除法对斜激波/边界层干扰控制数值模拟

为了对进气道内斜激波/边界层干扰进行控制,采用RSM模型,以二维平板/楔结构为基础,研究了斜激波冲击平板诱导边界层分离现象,探讨了吹除状态下流场波系结构和壁面参数分布,分析了吹除位置和总压对分离区及流场的影响.研究表明加入吹除控制之后,流场参数得到了有效改善,吹除喷嘴靠近分离区,吹除效果更好.吹除总压并不是越高吹除效果就越好,存在一个最佳吹除压力,该压力就是使吹除喷嘴出口气流达到近似音速,这一结论如进一步得到实验证实,对实际工程具有指导意义.     

边界条件产生的方腔流动谱

对二维稳态斯托克斯流进行了数值模拟。通过解纳维－斯托克斯方程，获得了方腔内不同边界条件下的速度场流谱①。     

Study on hysteresis phenomenon in the acceleration phase of supercavitation vehicle

This paper aims to explore cavity shape variation regularity in the acceleration phase of supercavitating vehicle.According to the theory of Homogenous Equilibrium Flow,with Mixture Muhiphase Model,by ...