站台活塞风附壁射流理论建模与求解

给出站台活塞风基本定义,提出站台活塞风附壁射流理论。通过数学建模,得到站台活塞风起始段和主体段的理论数学模型,其中起始段模型解析式分为边界层区、势流核心区和自由剪切区,主体段模型分为边界层区和自由剪切区。通过解析式求解方法和数值模拟分析,获得站台起始段和主体段典型点速度动态变化规律和代表时刻垂直壁面典型截面速度分布,两种方法结果吻合较好。理论计算结果得到了现场实测的验证。     

地铁站台活塞风与空调送风射流非等温耦合温度场理论建模与特性分析

本文针对非屏蔽门系统地铁站台典型气流组织,建立了站台活塞风与空调射流非等温合温度场理论数学模型,推导出非等温耦合射流质量平均温度和轴心温度的动态变化特性:两者随着列车进站动态过程在相同水平位移处均呈现温度值先逐渐降低(10~30 s)、保持最低值(40~70 s)和后面逐渐升高(80~105 s)的变化特点,且两股射流非等温耦合的轴心温度略低于质量平均温度。通过液体缩尺模型实验对这两股射流非等温耦合温度场理论模型进行了验证,实验结果与耦合射流轴心温度理论计算值的最大误差均在5%以内。     

独头巷道受限贴附射流流场特征模拟实验研究

独头巷道压入式通风是有限空间的受限贴附射流.基于流体动力学和射流理论, 建立了独头巷道压入式受限贴附射流通风的紊流k-ε数学模型,分析了计算边界条件,并应用PHOENICS3.4计算流体动力学(CFD)软件模拟了独头巷道射流通风三维流场,得出了独头巷道有限空间受限贴附射流通风流场分区、射流起始段、射流贴附过程及射流流速变化规律等流场特征.模拟计算结果表明,独头巷道压入式通风流场可分为贴附射流区、冲击射流贴附区、回流区和涡流区,受限贴附射流起始段小于贴附自由射流起始段.射流完全贴附后, 射流壁面轴心速度大于出风口轴心速度.数值模拟与实验结果相符,为研究独头巷道风流传质过程、瓦斯运移规律及通风排污效率等提供了理论基础.     

射流搅拌发酵罐中循环液量气含率和气泡直径的研究

本文测定了射流搅拌发酵罐中自由射流气泡区的气含率、气泡直径和液体循环量。研究了混合器,喷嘴尺寸、气速、清液层高度、液体粘度、表面张力对自由射流气泡区的液体循环量,气含率、气泡直径的影响。由理论分析及实验数据获得了液体循环量、气含率、气泡直径的关联式。模型关联式与实验值吻合良好。     

传声器校准用活塞发生器的数学模型

通过理论分析推导出活塞发生器的数学模型,并且通过实验验证了模型和实测声压的一致性.     

基于修正Anderson 模型的冲击载荷下地基振动响应预测方法

提出了一个预测潜在冲击载荷下振动效应的理论模型与现场实测相结合的综合预测方法。通过一系列具有针对性的室外重锤冲击振动试验,以及现场实测数据对Anderson模型进行了验证并修正,然后利用修正的Anderson模型预测冲击荷载的振动效应。将预测结果和现场试验结果进行对比分析,结果表明:预测结果与实测结果吻合较好。     

电弧加热器流场数值模拟研究

电弧加热器流场特性是影响材料热化学烧蚀的关键因素之一,根据可压缩的轴对称N-S方程,对喷嘴的超声速自由射流、垂直冲击射流进行了数值模拟,采用k-ε湍流模型.计算得到自由射流流场结构的三个区域:射流核心区、射流卷吸区和射流湍流区,射流的速度分布具有不均匀性,其轴线射流速度存在较大变动;冲击射流近壁处存在着滞止区.所获得的喷嘴外部流场的流动状况以及冲击射流参数分布,如压力、温度和速度分布,可用于烧蚀试验和计算优化设计,流场计算结果与烧蚀实验值吻合.     

地震激励下储罐内液体的减晃试验研究及有限元分析

为了避免因液体晃动过大而引起的储罐"象足"型失稳破坏,采用减晃板作为抑晃装置并对其进行了减晃优化设计。分别采用缩尺模型试验(缩尺比1∶30)和有限元分析等手段对有、无安装减晃板的储罐内的液体晃动波高、罐底剪力及罐壁压应力等关键指标进行了实测和仿真模拟。研究结果表明:关键指标的模拟值与实测值较为接近,进而验证了储罐减晃有限元分析的可靠性;当减晃板在距液面0.125倍~0.225倍的储罐高度且其宽度在0.15倍的储罐半径附近时,减晃板对储液晃动波高、罐底剪力及罐壁压应力都具有较好的抑制效果;减晃优化设计后,"象足"失稳区(接近罐底处)的罐壁压应力峰值得到了较为显著的抑制。     

自由磨料射流轴心磨料速度模型及分析

为了研究自由磨料射流轴心磨料速度,以自由磨料射流轴心磨料为研究对象,利用自由磨料射流轴心流体速度方程及磨料运动方程,建立了自由磨料射流轴心磨料速度模型,并基于等分法和迭代算法的数值求解方法,求解了该速度模型,得出了自由磨料射流轴心磨料速度变化规律,最后利用PIV实验对该速度模型进行了验证。结果表明:(1)自由磨料射流轴心磨料速度随着磨料运动距离的增加先增大后减小;在初始段末端磨料速度未达到速度最大值,磨料速度最大值出现在基本段内。(2)自由磨料射流轴心磨料速度PIV实测值与理论值的变化趋势基本一致;实测值与理论值的平均百分比误差和标准偏差分别小于3%和2 m/s,吻合较好,验证了模型的正确性和准确性。     

饱含柴油密闭结构抗射流侵彻性能分析

应用LS-DYNA有限元软件对射流垂直侵彻饱含柴油液体密闭结构过程进行数值模拟。通过射流侵彻内腔直径30 mm、内腔高度30 mm、壁厚5 mm的饱含柴油液体密闭结构的脉冲X光摄影和剩余穿深实验,验证了数值计算方法。研究了不同结构尺寸时,饱含柴油液体密闭结构的抗射流侵彻能力。分析了密闭结构尺寸特性对射流稳定性以及射流侵彻密闭结构后的剩余侵彻能力的影响。结果表明,柴油液体径向汇聚严重干扰射流稳定性,容器内腔直径和高度影响受干扰射流的速度区间的长度及位置,容器壁厚影响柴油径向汇聚强度。     

冲击射流与壁面射流风剖面特征比较和影响因素参数化分析

该文分别采用冲击射流模型和壁面射流模型作为下击暴流的风场模型,采用基于雷诺平均法(RANS)的RNG k-ε湍流模型进行数值模拟获得下击暴流的稳态风场。在数值模拟基础上,通过改变模型参数,如冲击射流模型中初始出流直径D_jet、出流高度与出流直径比值(H/D_jet)和出流速度V_jet;壁面射流中初始出流宽度H_jet和出流速度V_jet,分别计算得到多种情况下的下击暴流风剖面,详细分析了这些初始参数对下击暴流风剖面特征的影响。冲击射流与壁面射流风剖面的对比表明二者风速水平分量在径向各位置均吻合良好,都给出了下击暴流水平分量风剖面的主要特征;但二者的风速竖向分量在径向各位置差异较大。总体来说,在结构风工程领域中仅关心风速水平分量时,壁面射流模型也可以作为下击暴流风剖面模拟的模型。通过壁面射流模型把冲击射流的出流区域分离出来,可以在大气边界层风洞中实现大比例尺的下击暴流出流风的模拟。     

大空间竖向热羽流对横向冷射流的干扰作用盐水模拟实验研究

以相似理论为依据,设计搭建了用于模拟大空间建筑室内气流组织的液态模型实验台,对大空间建筑中常见的竖向热羽流对横向冷射流的影响规律进行盐水模拟实验研究。借助速度比例尺解决了冷射流与热羽流系统的相似同步性问题。实验结果表明:在竖向热羽流作用下,横向冷射流的运动轨迹将发生向上的偏转。单股竖向热羽流对单股横向冷射流对作用点上游的冷射流轨迹没有明显干扰作用,冷射流轨迹的抬升主要表现在作用点下游的冷射流末段。在两个热源形成的两股竖向热羽流作用下,单股横向冷射流的运动轨迹发生的偏转量增大;竖向热羽流与横向冷射流的作用点不同,冷射流运动轨迹受到的干扰作用大小也不同,在冷射流初段,冷射流的惯性力作用较强,不易受热羽流干扰,而在冷射流末段,冷射流惯性力减弱,易受热羽流干扰;相对于单股冷射流在两股热羽流作用下的运动来说,两股冷射流叠加后,热羽流的干扰作用有所减弱。     

气体活塞式压力计基准量值传递自动化研究

研制和改进了基于传感器辅助方法的活塞式压力计自动化校准系统,介绍了基于LabVIEW编制的校准软件的组成和功能。通过与传统方法的比对,实验研究了自动校准系统应用于气体活塞式压力计国家基准量值传递工作的可靠性。研究表明,传感器系数γ与1的偏差和相对压差β的乘积小于10^-6时,γ可作为1处理;测量上限为7MPa的反压型气体活塞,全量程和半量程的拟合数据表明活塞的压力形变具有一定的非线性,因此对于高压活塞应进行全量程校准;PG7607活塞底座发热导致0.33 ℃的活塞温度测量误差,由此产生3×10^-6的压力测量误差,对于压力基准是不可忽略的;180kPa、360kPa和3MPa 活塞的2种方法校准结果偏差分别约为标准不确定度的10%、1%和2%,验证了自动化校准系统的高可靠性。     

非接触式眼压计压平角膜过程的数值模型研究

通过采用双向流固耦合的数值仿真技术,建立了一个非接触式眼压计压平角膜过程的三维瞬态数值模型,研究了非接触式眼压计工作时角膜外流场的流动状态以及不同眼压角膜的动态变化过程,结果表明:非接触式眼压计的空气脉冲其流动基本满足射流理论,存在射流核心区、内外边界等特征;空气脉冲外边界角度为8.4°,不随时间变化,内边界角度从4.9°降至4.6°,随时间收窄;角膜压平时间随眼压增大而增大,而其压平直径基本不变,且压平直径为3.2~3.6mm时结果与有关文献中的非接触式眼压计压平直径数据一致。采用研制的模拟人眼配套的溯源装置对不同压平直径的情况进行实验,获得了压平直径过小将导致测量眼压偏大665Pa以上的结论,侧面验证了仿真结果的合理性。     

TTU标准模型表面风压大涡模拟及风洞试验的对比研究

以低矮建筑标准模型TTU(德州理工大学)模型为考察对象,基于专业计算流体动力学软件FLUENT,对1:50缩尺模型进行了大涡模拟研究,并在边界层风洞中对该比例模型进行了风洞试验研究,将大涡模拟结果与风洞试验、场地实测数据进行了比较。结果表明,大涡模拟得到的建筑模型表面平均及脉动风压与风洞试验、现场实测结果吻合较好,没有雷诺数效应的足尺低矮建筑表面的动态风压可通过缩尺模型的大涡模拟进行预测。     

隧道列车活塞风解析方法新探

目前在工程实践中需要一种简单而又准确的活塞流计算方法。本文分析了隧道列车活塞风特性,在隧道流体场中引入了宏观动量守恒定律,建立了一种新型非恒定流活塞风一维解析方程,修正了常规一维解析方程物理意义不明确的缺陷。利用常规方法和新型方法分别对同一个工况进行求解,并将所得结果与实测值进行对比。结果表明新型活塞风解析方法具有较高的精度。     

温州滨海平坦地貌近地台风特性实测研究

为研究温州滨海平坦地貌近地台风特性,在温州滨海建立了风工程实测基地（塔高10 m）,并利用台风"菲特"和"麦德姆"登陆过程中不同高度处风速及风向实测数据,研究了10 m高度范围内的平均风速和风向角、湍流度、阵风因子、湍流积分尺度和功率谱密度等风特性参数。结果表明:离地10 m高度范围内,实测风速剖面系数明显大于该地貌的规范取值,风速平均值和最大值均明显小于国家规范计算值;不同高度处横风向与顺风向湍流度比值随着高度减小而增大,实测湍流度与我国规范取值差异较大;顺风向,湍流积分尺度与平均风速之间的线性规律较好,随着高度增加湍流积分尺度离散性变大,湍流积分尺度的中位数与平均值差别不大,均小于日本规范;顺风向和横风向脉动风速功率谱有一定的变化,峰值频率和峰值都很接近,实测脉动风速的功率谱与Von Karman谱在数值上有一定的差异,但变化趋势基本一致。     

风洞射流和汽车绕流对声传播的影响

汽车风洞气动噪声测试中,由于射流和汽车绕流场的存在,流场外测量不能获取汽车声源的准确信息?研究以两种流场对声传播方向(声源漂移量)的影响开展?通过在风洞射流核心区安放特定声源和实车的试验,分别得到了射流和汽车绕流场对声传播的影响?研究表明两种流场对声传播都会产生较大影响,试验分析应加以考虑;研究分别对风洞射流和汽车绕流进行了气动数值仿真,据此拟合出剪切层和汽车绕流场速度分布线性化模型,并结合几何声学方法,建立了连续多层均匀运动介质声传播模型,得到了预测射流和汽车绕流产生声漂移量的方法?研究表明该方法可以有效预测风洞声学实验中介质运动对声传播方向的影响,并可用于风洞声学试验中流动对传播方向影响的修正?