正六边形超高层建筑横风向气弹效应研究

为研究正六边形超高层建筑横风向风致响应和气动阻尼比,开展了一系列多自由度气弹模型风洞试验。测量模型顶部风致位移和加速度响应,基于随机减量法识别了横风向气动阻尼比。结果表明,在顶角迎风时,正六边形超高层建筑易于出现大幅涡振现象,在立面迎风时没有出现涡振现象。顶角迎风时,横风向气动阻尼比随折算风速增大呈现出“先增大到最大正值、再迅速转为最小负值,再平稳回升到零值附近”完整过程。而立面迎风时,横风向气动阻尼比与折算风速近似呈线性关系。最后,建立横风向气动阻尼比的经验评估公式。相关研究可为正六边形超高层建筑的抗风设计和规范完善提供参考。     

某体育场悬挑屋盖表面脉动风压空间相关特性

通过对某体育场刚性模型进行同步风洞试验,得到了环状悬挑屋盖上、下表面的风压时程。考虑了涡旋脱落和再附着的影响,对悬挑屋盖各区域的典型测点进行时域下的相关系数和频域下的相干函数分析,总结了该体育场悬挑屋盖表面的平行来流方向、垂直来流方向排列的测点之间的相关系数及相干函数的规律。对相干函数曲线进行了拟合,得到了该体育场屋盖各区域相干函数公式及参数,与Davenport的经典相干函数相比,建立的相干函数与之形式一致、对悬挑屋盖的拟合精度更高。     

悬停状态桨尖形状对中小型旋翼的影响

针对悬停状态中小型飞行器气动性能,考虑桨尖涡对飞行器桨叶桨尖的影响,分析了不同形状桨尖桨叶气动特性及其变化规律。尖削桨尖旋翼可有效削弱桨尖涡,从而降低旋翼的阻力距。桨尖涡导致桨尖处下洗速度减小,使桨尖处桨叶截面翼型的实际迎角增大。随着转速的提高,桨尖雷诺数的增大,尖削桨尖的优势才逐渐体现。     

上游干扰作用下高层建筑迎风面风压双峰分布特征数值模拟研究

在上游建筑干扰作用下,受扰高层建筑迎风面部分测点表现出正负压交替出现的现象,对应风压系数概率密度函数呈双峰分布特征。采用大涡模拟技术对上述现象进行数值模拟研究,并将模拟结果与风洞试验结果进行对比分析,以验证其有效性。研究结果表明,上游施扰建筑两侧的尾流脱落旋涡可演变成交替作用于受扰建筑迎风面的涡团,这些涡团与背景来流共同作用,在建筑表面形成正负压交替出现的风荷载。针对风压双峰分布特征,建立风压信号混合分布模型,该混合模型由与正压成分对应的高斯分布模型和与负压成分对应的广义极值分布模型组成,模型中的位置参数、尺度参数和权重都对整体风压分布特征有显著影响。相关研究可用于非高斯风压信号的极值评估及建筑围护结构风致破坏机理的分析。     

涡街流量计信号的高阶统计量特征

涡街信号的正确分析和有效处理是实现涡街流量计准确测量的先决条件之一.为研究涡街信号的非高斯性,提出了一种基于高阶统计量方法的涡街流量计信号分析的新方法.通过对涡街管壁差压信号的双谱分析,提取了不同流量下信号的非高斯特征.以信号的双谱幅度最大值作为特征参数,对不同流量下涡街信号偏离高斯分布的程度进行了定量估计.实验结果表明:涡街信号的非高斯性随着流量的增大而不断增加.这一研究结果为深入理解涡街现象、进一步优化涡街流量计的设计提供了有力的参考.     

Effect of Vortex Restructuring on Heat Transfer in an “Inverted” Flame

The papers deals with formation of vortex structures during combustion of a fuel gas–air mixture injected vertically down through a hole in a flat plate. It has been established that the shape, position, and number of vortex cells are determined by the flow rate and composition of the fuel mixture. It is shown that as the flow rate increases from the minimum critical value for which a vortex structure arises, the number of vortex cells decreases from five or six to one. A further increase in the gas flow rate leads to transition to turbulence of the combustion product flow. The presence of a vortex structure increases the critical Reynolds number at which the flow becomes turbulent. Reverse transition to the structure with an increased number of vortex cells occurs with a delay in the gas flow rate (gas discharge hysteresis). Variation in flow rate is accompanied by bifurcation of the number of vortex cells.     

超高水头竖井旋流泄洪洞不同湍流模型数值模拟

基于VOF法,分别选取标准k-ε紊流模型、RNG k-ε紊流模型和Realizable k-ε紊流模型,对某一超高水头、大泄量竖井旋流泄洪洞的水力特性进行数值模拟,并将紊流模型计算结果与模型实验数据进行了对比分析。结果表明:3种紊流模型模拟计算所得的空腔直径、竖井壁面压强、旋流角等参数变化趋势与模型试验测试结果基本相同,但量值有所差别。相比较而言,Realizable k-ε紊流模型计算所得旋转水流的空腔直径、压坡底板与部分竖井壁面压强、旋流角在量值上更接近试验测量值。因此,Realizable k-ε紊流模型能够更好地模拟这种具有超高水头、大泄量、强旋转并带有自由液面旋转水流的水力特性。     

材料化学工程科学内涵及方法初探:从介观尺度界面流体行为出发认知材料

作为一门新兴的交叉学科,材料化学工程科学内涵的进一步凝练和方法论的建立显得十分重要和迫切。介观尺度下界面流体的研究对于材料化学工程具有重要意义,材料化学工程的科学内涵在于通过认识介观尺度下界面处流体行为来"认知"材料,以期建立材料结构、性能(应用)与制备(生产)三者之间的关系。其中,弄清介观尺度下复杂作用和复杂结构对界面流体行为的影响,是"认知"材料的关键。分子模拟技术作为单因素遴选介观尺度各影响因素的有效手段,在实际应用中存在两大难点:如何同时获得界面流体反应和传递两个方面的信息;如何实现分子层面认识在材料应用层面的转化。基于此,初步讨论了材料化学工程研究方法的发展趋势。     

可调式跌水网格混合器设计参数对水头损失的影响

通过中试试验,研究可调式跌水网格混合器的主要设计参数对水头损失的影响。试验结果表明:影响水头损失的各因素由主到次为网格间距、调节高度和网孔大小,且网格间距对水头损失的影响呈显著性;水头损失随调节高度、网格间距和层数的增加而变大,随网格开孔率的减小而略有增加;设置多层网格和较大的网格间距可使水流形成良好的湍流结构,在混合过程中形成涡旋串级,产生高比率、高强度的微涡旋;由试验数据可拟合出摩擦系数和雷诺数的关系,得到水头损失公式,进而为设备选型和工艺设计提供参数。