三维平面混合层流场的直接数值模拟

用拟谱方法对三维湍流混合层的流场进行了直接数值模拟，描绘了流场展向涡和流向涡的演变过程以及混合层的三维发展情况，对展向涡和流向涡的结构在演变过程的拟序特征进行了分析。为了验证混合层湍流直接数值模拟(DNS)的正确性和可靠性，将流场的模拟结果与前人的实验进行了对比，定量对比了流向涡湍流脉动速度和混合层涡量厚度等流动量。数值计算与前人实验的结果吻合良好，验证了直接数值模拟计算方法的正确性和可靠性。     

分离涡方法模拟浓淡气固射流两相非稳态流动特性研究

利用分离涡模拟(Detached eddy simulation，DES)这一新型湍流模拟技术对撞击式浓淡燃烧器内部和出口射流的气固两相流动结构进行了模拟，获得了浓淡燃烧器出口射流的旋涡拟序结构，模拟了射流出口旋涡生成、发展和脱落的规律。对于颗粒场，应用了Lagrangian方法跟踪颗粒运动，获得了浓淡燃烧器出口射流中不同Stokes数颗粒在射流流场旋涡拟序结构作用下的运动扩散规律。结果表明，射流外边界处的大涡是引起浓淡侧小颗粒相互混合的主要因素，而煤粉气流中Stokes数大于1的颗粒在射流中基本不会发生浓淡混合现象，燃烧器下游的浓淡分离效果可以在较长的距离内得到保持。     

非均匀来流对三维气固圆柱尾迹的影响

对非均匀来流三维气固两相尾迹流动做了直接数值模拟。气相流场采用高精度紧致差分法的数值方法对N-S方程组进行直接求解。计算颗粒场时,选取Stokes数等于1的颗粒,并采用Lagarangian方法跟踪其运动。颗粒与壁面采用弹性碰撞方法模拟。分析了非均匀来流(Re=260)的情况下扰动对流场特性的影响以及对颗粒扩散的影响。模拟结果表明:入口处的扰动加速了三维大涡的形成以及流体的紊乱以及颗粒在流场中的扩散程度。     

锅炉烟气绕换热器管道的直接数值模拟

采用直接数值模拟方法对含尘烟气经过受热面管道的气相场和颗粒场进行了数值计算,讨论了管壁后涡结构的脱落,同时分析了灰粒与受热面管壁的碰撞与磨损问题.认为随雷诺数的增加,漩涡脱落频率也随之增加,并得出二维流场向三维转捩的临界雷诺数为170～180.得出灰粒尺寸是影响碰撞频率和磨损率的一个主要因素,随粒径的增大,灰粒与壁面的碰撞频率呈指数增长.颗粒的冲击角度在20.左右颗粒对壁面的冲蚀率最大.     

重力条件对稠密气固两相流动特性影响的数值模拟

基于稠密气体分子运动论和颗粒动力学,考虑颗粒与颗粒之间离散介质特性,应用稠密气固两相流动的欧拉-欧拉双流体数学模型,采用大涡模拟求解气相湍流流动,数值模拟航天环境中部分重力条件和地面重力条件下气-固反应器内稠密气固两相流体的流动行为,得到了颗粒浓度、气相和颗粒相速度以及源于颗粒间碰撞而产生小尺度颗粒脉动强度的详细分布.计算结果表明：重力条件是影响稠密颗粒流体动力特性的重要因素,重力降低有利于在系统中产生非均匀结构和增强小尺度颗粒脉动强度.     

强旋湍流气固两相流动的实验研究

以循环流化床为应用背景，采用三维激光颗粒动态分析仪(3D—PDA)对一方形截面分离器内的强旋气固两相流湍流进行了研究。结果表明：(1)方形分离器内的旋流流场呈中心为强制涡而边壁附近为准自由涡分布，在边角位置存在局部旋涡。颗粒在边角处的相互碰撞强化了该处的准层流脉动，使得湍流动能和局部湍流强度在边角附近取得较大值。其消耗了较多的能量，是造成分离器压力损失的主要区域之一，并有利于颗粒在边角约分离。(2)在分离器上部，垂直方向的平均下落速度的最大值靠近导流锥体的右侧(进口在左侧时)。在分离器中下部，最大下落速度在分离器的右壁面，截面中心部位速度方向向上，出现回流。     

粒径对弯管气固两相流动影响的数值分析

气固两相流体流经弯管时，在弯管内两侧形成压差，已有的文献表明，该压差大小与气固两相流的混合浓度ρm，气相流速v^→g，固相流速v^→p，弯管的曲率半径R，弯管直流（或水力直径）D等因素有关，一定条件下的固相颗粒对气相具有使其湍流强度抑制和加强两种作用，在分别对其进行数值模拟研究时发现：压差除受上述诸因素影响外，无论是在气相湍流抑制区还是湍中强区，颗粒粒径对压差也具有较大的影响，尤其是颗粒粒径越小这种影响越显著，从理论上分析并解释了形成这种现象的原因，提出了固相浓度为参变数的弯管内外两侧压差随颗粒粒径的为化的关联式。     

气固两相圆柱绕流转捩两种模式的三维直接数值模拟

该文对随空间发展模式的三维气固两相圆柱绕流中颗粒与流体的单相耦合作用进行了直接数值模拟。气相流场采用高精度紧致差分方法的数值方法对N-S方程组进行直接求解,计算颗粒场时,选取Stokes数等于0．01、1、10的颗粒,采用Lagarangian方法跟踪其运动。颗粒与壁面采用了弹性碰撞的方法来模拟。重点考察了颗粒相受两种模式下拟序结构的作用,分析了不同Stokes数的颗粒扩散受其相应流场特性的影响。数值结果表明,颗粒扩散受两种模式的影响很大。在相同的Stokes数下,B模式下的颗粒场纵向和横向扩散要高于受A模式影响的颗粒场；而在相同雷诺数下,Stokes数越大,横向扩散越小,纵向扩散越大。     

混流式水轮机三维非定常流分离涡模型的精细模拟

数值模拟已成为当前研究混流式水轮机内部流场及其复杂流动机制的重要工具。基于不可压缩流体瞬态N-S方程对混流式水轮机内部三维非定常流进行精细模拟分析,以标准κ-ε模型对水轮机进行全流道定常计算的结果作为初始流场,应用较新的分离涡模型（detached eddy simulation,DES）和滑移网格技术进行了水轮机动静干扰的非定常湍流数值模拟,得到了偏工况下活动导叶出口及转轮叶道内涡量场及速度场分布特性。模拟了大尺度涡旋结构的卷起、发展等瞬态演化过程,结果表明DES方法可以更加全面真实地模拟水轮机内部的流动情况,捕捉到水力机械中复杂流道内的三维动态涡结构。该研究对于探讨影响水力发电机组出力摆动的水轮机涡激振动的内在机制、确保机组的安全稳定运行具有一定的参考意义。     

一种新的湍流修正模型及其在同轴旋流燃烧器空气动力场模拟中的应用

由于离心力与湍流脉动的相互作用，强旋流动中能量由湍流脉动向平均运动的逆向传输得到了加强。当径向脉动随半径增大时，离心力对湍流微团作正功，湍流微团的脉动动能增加，反之亦然。基于对离心力作用的分析，该文提出了一种考虑离心力作功的新的k-ε湍流修正模型(k-ε-cf模型)，其特征参数由大涡与小涡相关参数的几何平均得到，其中涡的频率与实验一致。采用k-ε-cf模型对一同轴旋转分层流燃烧器出口空气动力场进行了数值模拟，结果与实验吻合良好，精度比k-ε模型高。当切向速度满足一定分布时，离心力作功可以忽略，一般情况下，应考虑离心力作功以反映强旋流动的各向异性。     

气固两相圆柱绕流近场特性的实验研究

采用PIV实验技术对气固两相圆柱绕流的近场特性进行了研究。通过对图像进行数据处理，发现Stokes数为0.97的颗粒与涡结构的相互作用最为强烈，在尾迹中心区流向平均速度较低，且变化幅度较大，但脉动速度和湍动能较高。而较大Stokes数的颗粒不易受涡结构的影响，流向平均速度在尾迹中心区的分布也较平缓，但脉动速度和湍动能在两侧的剪切层区较高。各种颗粒在圆柱绕流回流区的脉动速度和湍动能都要高于近尾迹区的相应值，这为颗粒的混合和稳定燃烧等提供了有利的条件。 关键词：；；；     

三维平面混合层流场的

用拟谱方法对三维湍流混合层的流场进行了直接数值模拟,描绘了流场展向涡和流向涡的演变过程以及混合层的三维发展情况,对展向涡和流向涡的结构在演变过程的拟序特征进行了分析.为了验证混合层湍流直接数值模拟(DNS)的正确性和可靠性,将流场的模拟结果与前人的实验进行了对比,定量对比了流向涡湍流脉动速度和混合层涡量厚度等流动量.数值计算与前人实验的结果吻合良好,验证了直接数值模拟计算方法的正确性和可靠性.     

水泵水轮机叶道涡的串级及耗散特性分析

采用大涡模拟方法,对某水泵水轮机模型额定工况进行了全流道三维非定常湍流涡结构的串级特性分析,得到了涡结构在叶道中的串级分布特性,捕捉到了叶道涡的时空演化,探寻了不同尺度涡的存活率及串级形成的能量耗散通道。结果表明：即便在额定水轮机工况运行时,由于存在微小进口冲角,在叶片背面靠近上冠的区域形成的小量脱流,也将会演化形成叶道涡。叶道中“大尺度”涡的存活率相对较低,而“小尺度”涡的存活率则很高,相邻尺度涡量增大倍数在1.2 ~ 1.6之间。在叶道的一定区域内,叶道涡在串级过程中会逐步汇聚,相互干扰,涡湍黏性随之快速增加,导致湍动能沿叶道剧增,形成能量耗散的通道。     

超高水头大泄量竖井旋流泄洪洞的数值模拟研究

为了克服传统模型试验对竖井旋流泄洪洞复杂水力特性测试的局限性,本文基于VOF法采用Realizable k-ε双方程紊流模型,对某一超高水头、大泄量竖井旋流泄洪洞进行数值模拟,得到了水流流态、空腔直径、压强及旋流角等水力要素的分布规律,由模拟结果分析得出:竖井内旋转水流的水层厚度分布不均,主流水体,水层较厚,非主流水体,水层相对较薄。旋转水流切向流速的衰减梯度从上到下逐渐降低;在竖井前半段,轴向流速随竖井高度的降低增加较快,竖井中下段,主流水体的轴向流速增加明显,而非主流水体增加缓慢。利用试验测试数据对计算结果进行对比验证,结果表明计算值与实测值吻合良好,说明数值模拟方法可行。     

泄洪洞下游低频噪声数值模拟预测研究北大核心CSCD

针对泄洪洞泄洪时下游环境中的低频气压脉动强度预测问题,通过紊流数值模拟,分析了泄流流速分布特征,开展了涡结构识别,研究了涡量脉动特性,并结合涡声理论对如美水电站多洞联合泄洪工况进行了泄洪诱发低频气压脉动预测。结果表明:涡结构主要分布在泄流水舌入水点及其下游,即水流剪切作用剧烈的部位,水垫塘存在大量的发卡涡和马蹄形涡等大尺度涡结构;涡量脉动在0~2 Hz范围内存在多个优势频率,泄洪涡量脉动可能诱发相应频率的低频气压脉动;各工况下预测声压级最高可达140 dB以上,但声波在水-气界面及雾化液滴耗散作用下,水垫塘周边1 km范围内,衰减后的低频声压级最大约122 dB。     

基于mMTC技术在智慧电网分布式能源调控的应用

智慧电网在智慧城市占据核心地位,分布式能源更是智慧电网发展的主要构成.为了保证分布式能源发电与用户用电的安全性以及可靠性,构建一套完整的分布式能源监控网络已成为必然,而传统无线通信技术无法满足海量通信以及远距离传输的需求,此时迫切需要采用另一种安全可信、接入灵活、可实现双向实时交互的通信方式来承载大规模监控设备的接入.由于5G应用场景之一的mMTC拥有更高的频谱效率和海量连通性,因此文章探讨mMTC技术在智慧电网分布式能源调控中的应用,利用该技术支持大规模连接、低功耗及远距离传输的特点,弥补传统技术在连接数量上的不足,破除传统技术在传输距离上的局限,保证了数据传输过程的稳定性,同时为智慧电网中设备检测、信息采集和计量自动化等重要环节,提供了全新智慧电网与物联网技术融合的解决方案.     

气固喷射器内气固两相流动三维数值模拟

利用拉格朗日和欧拉法相结合的三维数值模拟技术,对收缩型气固喷射器内的气固两相流动进行数值模拟研究.该文的数值模型考虑了气固两相的双向耦合作用以及颗粒碰撞.在他人研究结果的基础上,分析推导出密相气固两相流中固体颗粒运动动能与携带流体的动能之间的新的转换关联式.文中通过对气固喷射器内气固两相流流动的模拟计算,发现驱动气体在喷射器中心会形成一相对“稳定”的射流区域,而固体颗粒也存在积聚区,针对喷射器内存在固体颗粒堆积现象,本文对气固喷射器的结构设计提出了相应的改进措施.     

Experimental study of the detachment and the reattachment of an airflow along an inclined wall controlled by a surface corona discharge-application to a plane turbulent mixing layer

This paper analyzes experimentally the ability of an electrohydrodynamic actuator to modify the properties of a plane turbulent mixing layer in the wake region of an inclined flat plate (expansion corner). The experiments consists of applying a surface corona discharge established between two electrodes flush mounted on the surface of the test profile. Two cases are investigated. First, one considers the application of the corona to an airflow which is naturally detached at the trailing edge of the test profile and the experiments is repeated with an airflow naturally attached. In this paper, the behavior of the discharge with free air stream up to 35 m/s and measurements by particle image velocimetry for a velocity range from 6 to 16 m/s are presented. The results show that: 1) the discharge regime depends on the free air stream velocity; 2) when the airflow is naturally detached, the corona discharge allows increasing the velocity and the thickness of the mixing layer; 3) when the airflow is naturally attached, it is possible to reduce the velocity and to increase the thickness of the mixing layer; and 4) using a pulse discharge, one observes that the effect of the actuator on the mixing layer is different according to the discharge frequency.     

颗粒相双尺度湍流模型及其在提升管稠密两相流中的应用

稠密两相流动是当前国际上的研究热点,大多数湍流模型都基于单个时间尺度及长度尺度,然而实际的湍流脉动包含了很宽的涡旋尺度范围及时间尺度范围。为了较合理地模拟湍流脉动及其所造成的各向异性,基于多尺度概念,该文建立了颗粒相的双尺度湍流模型,包括颗粒相大尺度脉动湍动能方程,小尺度脉动湍动能方程,大尺度脉动能量传递率方程,小尺度脉动耗散率方程等。利用该模型对循环流化床提升管内的稠密气固两相流动进行了数值模拟,所得颗粒浓度及速度分布和实验数据吻合较好,该模型的结果较kf-ef-kp-ep-q两相湍流模型的结果有所改进。