Three-dimensional large eddy simulation and vorticity analysis of unsteady cavi- taring flow around a twisted hydrofoil

Large Eddy Simulation (LES) was coupled with a mass transfer cavitation model to predict unsteady 3-D turbulent cavitating flows around a twisted hydrofoil. The wall-adapting local eddy-viscosity (WALE) model was used to give the Sub-Grid Scale (SGS) stress term. The predicted 3-D cavitation evolutions, including the cavity growth, break-off and collapse downstream, and the shedding cycle as well as its frequency agree fairly well with experimental results. The mechanism for the interactions between the cavitation and the vortices was discussed based on the analysis of the vorticity transport equation related to the vortex stretching, volumetric expansion/contraction and baroclinic torque terms along the hydrofoil mid-plane. The vortical flow analysis demonstrates that cavitation promotes the vortex production and the flow unsteadiness. In non-cavitation conditions, the streamline smoothly passes along the upper wall of the hydrofoil with no boundary layer separation and the boundary layer is thin and attached to the foil except at the trailing edge. With decreasing cavitation number, the present case has σ= 1.07, and the attached sheet cavitation becomes highly unsteady, with periodic growth and break-off to form the cavitation cloud. The expansion due to cavitation induces boundary layer separation and significantly increases the vorticity magnitude at the cavity interface. A detailed analysis using the vorticity transport equation shows that the cavitation accelerates the vortex stretching and dilatation and increases the baroclinic torque as the major source of vorticity generation. Examination of the flow field shows that the vortex dilatation and baroclinic torque terms increase in the cavitating case to the same magnitude as the vortex stretching term, while for the non-cavitating case these two terms are zero.     

轴流泵内鱼体的运动行为与撞击损伤分析

为了研究轴流泵中的鱼体运动行为及撞击损伤机理,采用大涡模拟与沉浸边界相结合的方法,并基于流固耦合方法进行了鱼体在轴流泵中运动的数值模拟.通过比较基于数值模拟预测的轴流泵外特性与试验值,验证了数值计算方法的可靠性.研究表明鱼体与轴流泵流道的碰撞主要发生在叶轮进口.与文献中叶片撞击模型预估的数值相比,采用流固耦合方法计算得到的鱼体通过叶轮进口的时间更长,这说明鱼体的实际通过能力低于已有方法预测的结果;不同长度的鱼体通过轴流泵的运动轨迹与撞击概率均明显不同.随着鱼体长度的增大,鱼体的通过能力变差.此外,鱼体在叶轮进口处的通过能力与鱼体长度、碰撞后的运动姿态有关,且长度大的鱼易受到叶轮叶片撞击与导叶撞击的双重损伤.研究结果可为减少鱼类撞击概率,提高鱼类存活率的鱼类友好型水力机械优化设计提供科学依据.     

内磨损规律的试验研究

采用涂层法进行了叶轮的磨损形貌分析，即对叶轮、盖板分别涂以３层不同颜色的特殊涂料，通过拍照分析，研究磨损规律。     

星上数据管理（OBDH）中的实时多任务操作系统设计

参照欧空局的软件工程规范，研制了为星上数据管理任务服务的实时多ＲＴ８，它的硬件环境是两个互为冷备份的主控单元ＭＣＵ通过１５３Ｂ串行数据总线与多个远置单元（ＲＴＵ）联接，完成星上遥测，遥控及星上多项数据库管理任务本文介绍了其设计要点，力求系统设计思路简单清晰，程序易于个性维护，可靠性高，为星上应用软件开发提供通用设计平台。     

压水室当量扩散角对离心泵空化和效率的影响

在离心泵水力模型研究过程中,通常要分别对多个叶轮及多个压水室进行优化设计,然后相互配对组合成多个水力模型。通过CFD(Computational Fluid Dynamics)数值模拟进行筛选,再经过模型泵试验,最终确定水力模型方案。在叶轮不变以及安装试验条件不变的情况下,通过采用不同当量扩散角的压水室,来研究单级离心泵空化性能的变化。实验测试与数值模拟的结果均表明:压水室当量扩散角对离心泵性能有明显的影响。当量扩散角较大时,离心泵的水力效率较高,最高效率点流量较大;而当量扩散角较小时,离心泵的空化性能较好。     

小型潮流水轮机叶片对称翼型的流动特性分析

本文对一种适合于小型立轴潮流水轮机的THI翼型进行了流体动力特性和翼型外围的流动分析.经计算可知,该翼型在保持与机翼NACA633-0018相近的升力特性的同时,阻力系数稍微增大;从THI翼型全流体动力特性可知,随攻角变化,流体力的变化异常剧烈,翼型的最大升力系数达到1.5、最大阻力系数1.1、最大升阻比28;除攻角0°附近之外的大部分攻角范围内,翼型外围的流动结构复杂,不仅出现回流,而且存在强烈的流动分离.这样的分离流动既影响翼型的升阻力特性,也可能引发流体振动.研究结果可为小型立轴潮流水轮机转轮的水力设计提供重要的参考.     

OpenGL在泵内流场三维动态仿真中的应用

介绍了以OpenGL为图形平台的三碓动态可视化泵内流场分析系统。通过对泵内流场动态仿真问题的全面分析。建立数学模型,运用计算机图形学的理论和方法,采用面向对象的VisualC 语言,建立了独立于特定问题的ActiveX控件,解决了泵内流场连续、场景绘制、全场漫游等问题,并提出了统一的第三方动态图象演示文件标准,在个相关课题中得到了很好的应用,而且在最大程度上实现了动态可视化模块的可重用性。     

渣浆泵ADI叶片的磨蚀特性分析

在实验进行了渣浆泵ADI叶片的模拟磨拟磨蚀试验,并在扫描电镜（SEM）下观察ADI叶片破坏的宏观和微观形貌,结果表明ADI叶片的磨蚀情况不同于灰口铸铁等一般脆性材料,叶片的磨蚀主要集中在头部,中部至尾部的吸力面和压力面等部位,其中以尾部吸力面的破坏最为严重,结合水力条件分析叶片的磨蚀特性可知,叶片不同部位的磨蚀差异是由于 在叶片不同位置的水流特性的不同所致。     

泵轮叶片快速磨损失重法试验研究

用失重法对泵轮叶片的磨损进行了试验。根据试验结果讨论了叶片设计参数、叶轮转速和固体浓度与叶片磨损之间的关系，其研究结果对高效、耐磨渣浆泵设计有指导意义。