错列双圆柱的脉动升力特性及其流场机理

受到上游圆柱尾流作用,下游圆柱在小风向角下易发生尾流激振现象,脉动升力与尾流激振联系紧密,但以往针对脉动升力特性的研究较少,其流场作用机理尚未澄清.针对间距比为P/D=1.5~4的错列双圆柱,采用大涡模拟方法,在高亚临界雷诺数下(Re=1.4×10⁵),重点研究小风向角下（β=0°~30°）圆柱的脉动升力和流场结构之间的内在关系,基于流场特征讨论了上、下游圆柱之间的干扰机理.研究结果表明:在小风向角范围内,上、下游圆柱的脉动升力和流场特性变化剧烈,双圆柱会经历尾流干扰、剪切层干扰、邻近干扰、旋涡撞击及涡的相互作用五种干扰流态;在尾流干扰以及剪切层干扰流态下,下游圆柱的脉动升力远小于单圆柱;在邻近干扰流态下,上、下游圆柱相互间干扰较弱,下游圆柱的脉动升力接近于单圆柱;而在旋涡撞击流态和涡的相互作用流态下,下游圆柱的脉动升力则大于单圆柱,上游圆柱的尾流旋涡对下游圆柱的撞击或者与下游圆柱旋涡的相互作用会导致下游圆柱的脉动升力急剧增加.     

龙卷风原理的吸尘装置结构设计及流场仿真分析

为提升垃圾清扫性能,利用龙卷风原理设计吸尘装置并对其结构参数和扩展域进行研究,采用ANSYS FLUENT 16.0、有限体积法与RNG k-ε模型对吸尘装置的流场进行计算,分析探讨各结构参数和扩展域参数对龙卷风的形成及吸尘效果的影响规律,提出了新型的吸尘装置的原理以及设计方案. 研究结果表明:排尘口高度与吸嘴直径的比值是1.6时,此时装置产生的龙卷风上部完全发展且结构稳定;吸嘴进风口距地面高度与圆筒直径的比值是0.2时,此时装置产生的龙卷风具有明显的单涡结构,吸嘴覆盖区域的近地面风速最大,吸尘效果最好;导流孔倾斜角度为45°或-45°时装置产生的龙卷风最稳定且强度最大;涡流比在一定范围内增加时装置内的风场结构的强度变大,有利于吸尘效率的提高;扩展域的高度和直径均存在阈值,当扩展域参数大于相应阈值时,其影响可以忽略不计. 吸尘装置通过设置合适的结构参数,能够形成高稳定性与强吸尘效果的类龙卷风流场,可实现高效清扫效果.     

高含水油田优势流场识别调整研究

针对砂岩油田高含水后期油层优势流场严重发育,制约水驱采收率进一步提高的难题,应用层次分析与模糊综合评价结合数值模拟方法,确定了油藏平面各优势流场影响因素的权重大小,得到了小层平面流场的模糊综合评价值及不同强度流场区域的油水井对分布状况。对优势流场区水井减注、调层及补孔治理,对弱流场区欠注水井增注调整。应用该方法对V油田某区块小层平面的优势流场判断,其中优势流场区井对7个,强优势流场区井对5个。对存在于优势流场区中的12个井组进行水井减注、封堵调层、补孔、油井合理配产、封堵等工艺。对部分欠注水井增注调整,全区综合含水率下降了1.1%,累积增产原油2.2×104 t,取得了较好的高含水期剩余油挖潜效果。     

空心弹的阻力特性与气动外形数值分析

为了得到具有最小阻力系数的空心弹外形,基于雷诺平均方程以及二阶AUSM 格式,对不同空心弹气动外形的二维流场以及气动力进行了数值计算,得到了不同外形条件下空心弹的内外流场特性,以及阻力系数变化曲线与最小阻力系数的空心弹气动外形。另外,分别对具有最小阻力系数的空心弹与常规空心弹的超声速流场进行了数值模拟,对比分析了二者流场结构的异同,数值验证了具有最小阻力系数弹型的减阻效果,可为相关研究提供参考。     

集束武器射击方式对弹丸姿态的影响分析

利用计算流体动力学(CFD)和动网格知识,针对某集束武器的三管并联发射建立三维模型,通过求解N-S方程,对三种不同情况下运动弹丸影响下的膛口流场结构进行数值计算。结果表明:流场发展与弹丸运动是一个相互影响的过程;叠加流场使弹丸产生的侧向合力是使弹丸射击精度下降的主要原因;当管间距相同时,加装制退器时两侧弹丸最大侧向速度仅为无制退器时的三分之二。     

数值模拟液体火箭尾焰流场和红外辐射特性

为了研究液体火箭尾焰的流场及红外辐射特性,建立了一个相对完整的计算模型,分别使用FLUENT软件和有限体积法(FVM)计算尾焰流场和红外辐射特性,然后使用通用大气辐射传输(CART)软件计算大气透过率,并验证了模型的正确性。利用此模型研究了典型条件下火箭尾焰的流场及红外辐射特性。结果表明,尾焰在垂直于轴线方向的辐射强度最大,并集中在2.5’3.0μm和4.2’4.7μm两个波段,在10km高空大气对2.6’2.9μm和4.1’4.6μm两个波段的辐射吸收较强。     

沙丘形围壳对潜艇流场影响的数值模拟

以SUBOFF模型为例,针对其围壳形状进行沙丘化改进,采用CFD数值计算方法对比了2种不同沙丘形围壳与母型围壳的阻力和尾部伴流分布情况,初步提出了潜艇指挥室围壳优化方案;计算结果表明：对于指挥室围壳阻力,方案1与方案2围壳较母型围壳的减阻率均能达到33％左右;对于潜艇总阻力,方案1与方案2的潜艇总阻力较母型潜艇减阻率均能达到3．5％左右;在较低进流速度下,方案2的减阻率要略高于方案1;在较高流速下,方案1在桨盘面处流场的均匀性较好于母型和方案2;针对沙丘形围壳对阻力和尾部伴流场的影响进行了初步探索,验证了可以通过改变围壳形状达到减阻和均匀尾流场的目的,为指挥室围壳形状优化提供了新的思路。     

大型导弹自排导热发射燃气流场研究

对大型导弹自排导热发射全过程的燃气流场进行了详细的仿真分析,揭示了发射过程的燃气流场规律,给出了发射过程导弹所受燃气温度和压力冲击的规律、时间及强度,仿真结果与试验结果吻合较好。研究表明,通过合理设计,大型导弹自排导热发射燃气流可通畅、顺利排导,作用在导弹的温、压载荷较小,时间较短,为大型导弹自排导热发射方式的可行性提供了研究依据。     

尾翼稳定脱壳穿甲弹初始分离弹道仿真计算

基于动网格技术和六自由度方程,通过求解三维N-S方程,针对某尾翼稳定脱壳穿甲弹,重点计算了来流马赫数为3.015条件下弹芯与弹托连续脱壳的全过程,得到了在动边界影响下的流场结构图。该模拟清晰地反映了弹芯、弹托二者相互作用下流场变化过程,结果表明:该弹对应的脱壳时间为4.5 ms左右。该仿真为了解脱壳穿甲弹的连续脱壳过程及新一代高效弹托设计打下了基础。     

多孔抽水试验实测流场在井点降水设计中的应用

根据多年深基坑降水实践，总结出了利用多孔抽水试验实测流场确定井点降水设计的方法，该方法简便、实用、可操作性强，经过在衡水电厂和西柏坡电厂深基坑降水设计中应用，设计方案效果良好。