基于k-ωSST模型的DES方法在空化流动计算中的应用

基于试验结果评价了基于k-ωSST两个方程的DES湍流模型在空化流动中的应用,分别计算了绕Clark-y型水翼云状空化与Hydronautics型水翼超空化流动,获得了随时间变化的空穴形态与流场结构细节。通过与试验结果对比发现,DES方法对于高雷诺数的绕水翼空化流动的预测是合理的,可以准确地模拟出空穴形态的非定常特性和空泡团交替脱落的非定常细节。     

绕水翼空化流场的数值模拟与试验研究

采用试验研究与数值模拟相结合的方法研究绕水翼ys930的非定常空化流场结构,试验采用高速数码拍摄技术观察在10°攻角下的片状和云状空化随时间的结构变化;数值模拟针对应用较多的RNG k-二方程湍流模型做适当修正,分析片状空化及云状空化时的非定常空化流场结构、流动特性及空泡演化过程。结果表明,数值模拟得到的水翼空化流动现象和试验观察到的结果基本一致,验证计算模型和数值方法的可靠性;在片状空化阶段,空泡长度变化不明显,空穴尾部边界存在小幅度波动,空穴总体相对比较稳定;云状空化阶段,空穴分为两部分:一部分为空泡主体,稳定地附着在水翼吸力面上,随时间推移逐渐长大,达到最大空泡长度后出现回缩;另一部分为空泡附体,为周期性非定常汽液两相运动区域。云状空泡的形成和发展过程均伴有压力的波动,在一个空泡生长周期内,压力面压力系数几乎不受空泡变化的影响,吸力面压力系数在空化数的负值附近小幅度波动。     

不同温度水体空化水动力脉动特性的试验研究

为研究热力学效应对空化水动力脉动特性的影响,采用试验的方法研究温度为279 K、298 K和318 K时绕水翼的非定常空化流动特性。试验在闭式水洞中进行,采用高速摄影的方法观察不同温度下绕水翼的空穴形态,采用测力系统测量水翼受到的升阻力,并对升力信号进行频谱分析,得到水翼升力在非定常空化阶段的频率特征。结果表明,相同空化数条件下,随着温度的升高,平均升阻力系数降低,升力系数波动程度降低;温度对升阻力系数的影响随着空化数的升高而降低。在不同的空化发展阶段下,温度对升力系数影响的规律不同,空化形成和片状空化阶段,温度对升力系数影响较小;云状空化阶段,温度对升力系数影响较大。之所以出现上述规律是因为在同一空化数下,随着温度的升高,空化区域减小;而空化区域越大,温度对空化流动的影响则越大。     

基于FBM模型的轴流泵空化研究

为了对轴流泵内空化流动进行精准预测,基于修正RNG k-ε的FBM模型和Zwart空化模型对某一轴流泵空化流场进行稳态数值模拟,获得轴流泵的外特性和空化性能,并与试验结果进行对比。结果表明基于FBM湍流模型可以精准地预测轴流泵的外特性及空化性能;在叶片出口边位置附近湍动能较大,而在叶片进口位置附近处较小;气泡最先在叶片背面靠近轮缘位置处产生,当处于临界空化阶段时,气泡分布范围约占叶片背面1/2,当处于严重空化阶段时,气泡开始脱落和溃灭。     

基于非定常数值模拟的微型循环水泵性能预测

为准确预测微型循环水泵外特性,分别采用SSTk-ω湍流模型和RNGk-ε湍流模型及滑移网格技术,对微型循环水泵内叶轮、吸水室、环形压水室和进出口管的非定常流动进行了数值模拟,并与试验进行了对比分析,研究表明SSTk-ω湍流模型的预测精度较高。     

离心泵蜗壳内非定常流动特性的数值模拟及分析

基于RNG k-ε湍流模型和Zwart-Gerber-Belamri空化模型,对离心泵内部非空化和空化工况下的非定常流动特性进行数值模拟,分析空化模型中凝结项经验系数对数值模拟结果的影响,并根据试验结果修正离心泵空化流动数值模拟中凝结项经验系数;数值模拟得到的离心泵扬程随有效空化余量的变化曲线与试验结果吻合较好,验证数值计算模型和方法的准确性和可靠性。数值模拟结果表明：离心泵非定常流动中,非空化、临界空化和充分发展空化工况下,蜗壳内监测点的压力脉动主频均为叶片通过频率;空化对离心泵蜗壳内压力脉动的影响较大,非空化时压力脉动最大幅值在蜗舌处,空化时压力脉动最大幅值在第1断面附近,其原因是离心泵出现空化时第1断面处旋涡强度增强,且随时间变化剧烈,对流动产生强烈扰动。     

泵空化流数值计算研究现状及展望

空化是一种包含气液相间质量传输的非定常可压缩多相湍流流动现象,它是泵性能和效率下降的主要原因。空化流动的计算主要涉及空化模型和湍流模型两个方面。本文概述了空化模型的一些基本理论,并比较了各个空化模型的优缺点;简要分析了湍流模型对空化流计算的影响;介绍了这些模型在泵空化流计算中的应用;最后展望了泵空化流计算模型的发展方向。     

轴流泵的空化研究

为了研究轴流泵内的空化流动,采用修正的RNG k-ε湍流模型和Zwart空化模型对某一轴流泵空化流场进行稳态数值模拟,得到了轴流泵的外特性曲线及空化性能曲线并和试验数据对比。结果表明,修正的RNG k-ε湍流模型能够较为精准地对轴流泵内的空化流动进行预测;随着汽蚀余量的降低,叶片背面压力梯度变大且分布紊乱,叶片出口位置处的湍动能强度越来越大且向叶片进口和相邻叶片工作面位置扩大;汽泡最先在叶片背面进口轮缘位置处产生,然后向叶片背面进口轮毂位置和叶片背面轮缘位置处扩大。     

涂层对绕水翼云状空化的运动特性及动力特性影响的试验研究

采用多种试验技术方法讨论了不同涂层水翼云状空化的空穴形态、运动特性和动力特性。三种涂层分别为光滑环氧涂层(模型A)、光滑氟碳涂层(模型B)和表面粗糙氟碳涂层(模型C)。研究表明:(1)涂层的粗糙度和材质共同影响绕水翼云状空化流动特性;(2)不同涂层水翼的空穴形态不同:附着在模型A的空穴厚度更小,空穴长度随时间变化更快,空穴脱落周期更短。且模型A透明空穴区透明性更好,变化范围最小,模型B其次,模型C最大。(3)涂层影响云状空化运动特性:绕不同涂层水翼的局部低速区和涡量区位置的各不相同导致透明空泡堆积位置也不同,局部正涡量区位置的不同导致出现旋涡水汽混合区位置的差异,模型A的旋涡水汽混合区位置距离水翼头部最近,B其次,C最远;(4)与粗糙度相比,涂层材质对绕水翼云状空化的动力特性影响更为明显。不同涂层水翼升力系数急剧下降区不同,升力的主导频率也不同,但与云空化流动结构中空化的变化周期相一致,此外绕模型B空穴转变为云状空化的空化数比模型A、C的要小,因此模型B涂层能够抑制云状空化发生。     

不同离散格式在湍流旋流流动数值模拟中的应用

针对石油工业中径向水平井钻进技术的需要，采用RNGk-ε模型，应用二阶上风格式、QUICK格式和MUSCL格式对带有螺旋导叶的径向水平井锥形喷嘴外湍流旋流流动进行了模拟研究，以此来评价离散格式对湍流旋流流动数值模拟结果的影响。结果表明：当计算结果满足网格无关性时，离散格式对时均速度场模拟结果的影响很小；采用二阶上风格式可以在保持计算绝对稳定的情况下获得QUICK格式和MUSCL格式的计算精度。要进一步改善模拟结果与实验数据间吻合的程度，需要采用基于各向异性假设基础上的湍流模型，如代数应力模型、雷诺应力模型等。     

PDM中过程管理模型研究

阐述过程管理的内容、过程建模的重要性 ,分析基于消息的模型、工作流模型和对象生命周期模型三种传统的过程建模方法 ,提出在动态业务过程中生命周期模型与工作流模型集成的过程建模方法 ,并用实例分析其在PDM系统过程建模中的应用。     

粗糙表面接触模型的研究进展

实际工程中的接触表面都不是绝对光滑的,当两物体相互接触时,真实表面的接触实际上是微凸体间的接触.粗糙表面间的接触行为对摩擦、磨损、润滑、密封和传热等有着重要的影响,是摩擦学研究的主要课题之一.介绍了Hertz弹性接触模型、统计学接触模型和分形接触模型,对粗糙表面接触模型的研究现状和进展作了分析和评述.由Hertz模型只能求解一些几何形状比较规则的物体,应用范围非常有限;各种统计学模型都是经过简化的理想模型,这些简化究竟能导致多大误差目前还没有精确的分析;分形模型利用了包含全部表面粗糙度信息的分形参数D和G,其对粗糙表面接触性质的预测不受仪器分辨率和取样长度的影响,使预测具有惟一性或确定性.     

支持企业资源计划快速开发的计算无关层全局模型建模

针对目前企业资源计划系统灵活性较差、定制开发实施周期漫长且成本较高的问题,应用模型驱动架构的相关技术和思想,研究了模型驱动的企业资源规划系统快速开发模式.为了优化并快速建立企业业务模型,面向该模式提出了全局模型的概念,由此建立了包括全局模型和业务模型的计算无关层模型结构.在此基础上,重点研究了面向企业资源规划系统快速开发过程的全局模型建模方法.将全局模型分为全局业务分析模型及全局业务模型,并构造成为按层次分解的模型结构,建立了它们的基本模型,定义了基本模型中的元素.最后通过全局业务分析模型和全局业务模型的图形化建模实例验证了上述建模理论的可行性和实用性.     

制造信息系统概念模型的研究

制造信息系统是制造系统的抽象,制造信息系统中的制造信息在企业内部分为垂直的四个层次,每个层次的水平方向上又都有相应的制造信息相互作用,而不同的垂直层次之间的制造信息也相互作用,每一个层次又都与外界环境交互共同完成生产制造活动,形成一个立体多维的信息系统的体系结构。     

注塑成形CAE系统分析模型研究

目前共有4种分析模型应用于注塑成形CAE系统:1维分析模型;2·5维中面分析模型;2·5维双面网格分析模型;3维实体分析模型。详细讨论了2·5维中面分析模型,2·5维双面网格分析模型和3维实体分析模型3种分析模型的优缺点,并通过理论分析和实例模拟结果的比较,研究了不同分析模型对注塑分析结果的影响,提出了在使用CAE系统中选择分析模型的规则。     

模态分析方法综述

综述模态分析在研究结构动力特性中的应用,介绍模态分析的两大方法:数值模态分析与试验模态分析。并着重介绍目前的研究热点———工作模态分析,对其方法存在的问题进行评述。     

考虑模型偏差的结构动力学模型修正

针对结构有限元模型修正后仍可能存在模型偏差的问题,提出用待修正参数的不确定性来表征模型偏差的有限元模型修正方法。首先,基于响应面方法识别得到待修正参数的最优值,并通过计算结果与试验结果比较获得模型偏差;然后,基于响应面模型并结合灵敏度分析计算得到模型偏差对待修正参数的影响,从而得到考虑模型偏差后待修正参数的区间;最后,通过一个悬臂梁工程实例的模型修正,验证了笔者所提出方法的可行性。结果表明,考虑模型偏差的修正可以提高模型可靠性。     

蒸发波导诊断模式敏感性分析

研究蒸发波导特征量对边界层气象水文要素的敏感性对于评估目前蒸发波导观测设备的精度指标和利用海气耦合数值预报模式预报蒸发波导特征参数的可行性研究具有重要的参考价值。本文介绍了Paulus-Jeske模式(P-J模式)和Babin模式确定蒸发波导高度的方法,并利用P-J模式和Babin模式诊断分析了不同的输入参数对于模式敏感性的影响。结果表明:在稳定层结条件下,Babin模式对于气温的扰动最敏感,P-J模式对于相对湿度的扰动最敏感;在不稳定层结条件下,Babin模式对于海表温度的扰动最敏感。P-J模式对于相对湿度的扰动最敏感。总之,Babin模式对于气象水文要素扰动的敏感性比P-J模式的大。     

面向多级用户支持的决策模型层次描述框架

为支持参与决策问题求解和决策支持系统构造过程的不同层次用户,提出了一种决策模型层次描述框架.该框架由基础模型层、构件模型层和概念模型层组成.基础模型层从模型数据、方法和知识3个方面描述了基本的决策模型,用于支持模型构造者;构件模型层封装了基础模型的细节部分,通过接口向外界提供模型的基本信息,增强了模型的重用性,用于支持决策支持系统构造者;概念模型层通过给出决策问题的形式化表示,建立了决策问题与模型构件的联系,用于支持决策者或决策分析人员.通过实例,验证了本文提出的描述框架的科学性与可行性.     

舰载光电跟踪设备的目标预测算法研究

舰载光电跟踪设备在跟踪百公里以上的目标时,由于受到障碍物干扰,目标有时可能从视场中丢失,需采用记忆跟踪算法对目标的未来时刻位置进行预测,重新找回目标。常规的CA、CV模型预测目标时忽略了残差,记忆跟踪时间短,从而造成预测目标不够精确。针对以上问题,提出了Kalman目标预测模型,延长记忆跟踪时间。首先,由船地坐标转换公式推导了甲板坐标系下船摇速度,前馈到伺服控制系统速度回路中,保证视轴自稳定,同时提高跟踪精度;其次,概述了CA、CV、Kalman目标预测模型;最后,重点论述了3种目标预测模型记忆跟踪和实时雷达引导二维位置信息之间的关系。试验结果表明,本文由于引入了Kalman目标预测模型,使得记忆跟踪时间比传统的CA、CV模型的预测目标时间提高了一个数量级。解决了工程中舰载光电跟踪设备受船摇影响时跟踪精度低和记忆跟踪时间短的问题。