轴流式原型和模型水轮机的压力脉动相似性分析

本文利用RNG κ-epsilon湍流模型对轴流式原型和模型水轮机进行了全流道三维非定常湍流计算,预测原型和模型水轮机的压力脉动性能.在此基础上,本文通过对原型水轮机与模型水轮机压力脉动结果的比较,探讨两者在压力脉动性能方面可能存在的相似关系.结果表明,原型水轮机和模型水轮机的压力脉动具有相似的频率特征,但是振幅上并没有明确的相似规律可循.     

Convective heat transfer prediction in large rectangular cross-sectional area Earth-to-Air Heat Exchangers

An Earth-to-Air Heat Exchanger (ETAHE) uses the ground's thermal storage capacity to dampen ambient air temperature oscillations by delivering the outdoor air to the indoors through a horizontally buried duct. With their lower airflow resistance, large cross-sectional area ETAHEs have been found to be more energy efficient than the conventional small ones, especially when integrated in hybrid ventilation systems. However, the lack of available methods for determining the heat convection at the duct surfaces has made accurate energy simulation and proper system design overly difficult. In this study, numerical experiments using computational fluid dynamics (CFD) were conducted to investigate the airflow and thermal behavior in the large ducts. A two-layer turbulence model was used to ensure accuracy in resolving the flow information in the near-wall region, which is critical for predicting accurate heat convection. The modeling method was verified by comparing its results with measurements from literature. Parametric studies were conducted to identify the influential design and operation variables for the heat convection. Thirty numerical experimental setups designed with the Latin Hypercube Sampling method were simulated to prepare a database with six design parameters as the simulation inputs and average Nusselt numbers over the duct ceiling, wall, and floor as the outputs. Based on the database an artificial neural network (ANN) model was trained to build a mathematical relation between the design variables and the Nusselt numbers. The developed ANN model showed very accurate prediction when compared with test data.     

基于支持向量机的湍流退化图像加速复原算法

由于湍流图像的退化原因十分复杂,现有图像复原算法很难在复原效率和复原质量间达到很好的平衡,为此提出了一种基于支持向量机的湍流退化图像加速复原算法.该算法通过设置方差阈值进行样本选择,舍弃了冗余信息、提高了样本质量;同时,对序列图像进行实时模型更新,加快了序列图像的复原速度.针对电弧风洞图像,将加速复原算法和原算法进行了比较.实验结果表明,加速算法的复原速度更快、复原效果也更好,它可以有效地解决湍流退化给图像带来的噪声和能量衰减问题,并能很好地校正湍流效应引起的模糊和抖动现象.     

大气湍流对远红外激光主动探测影响的试验

远红外激光主动探测设备利用"猫眼"效应原理,能够快速、准确地发现红外热像仪,输出带有热像仪参数的信息.大气湍流是影响主动探测回波率的重要因素.在某沙漠地区的试验结果表明:日出、日落前后大气湍流的强度最小,对主动探测回波率的影响也最小.而中午前后、午夜前后湍流强度则相对较大,大气湍流对回波率的影响也较大.通过将试验结果和美国白沙试验基地(沙漠)一天内湍流变化数据进行对照,可以得出:上述现象是沙漠地区的普遍现象.总结出了大气湍流对激光主动探测影响的规律,为远红外激光主动探测设备能力评估提供了重要依据.     

近地面中短程激光测距的大气传输特性研究

对激光测距过程中大气吸收和散射、大气湍流的影响进行了研究,并分析了常见的1.06μm近地面中短程激光测距的大气传输特点,为激光测距机的设计和应用提供了参考.     

一种应用于大气边界层大气湍流强度测量的系统

提出了一种用于大气边界层气象参数与温度脉动测量的系统.系统由系留飞艇提供载荷,包括4层温度脉动传感器和温度、湿度、气压传感器,通过无线传感器网络实现信号的采集与传输.     

气液界面Marangoni效应对传质系数的影响

在气液相际传质过程中,界面Marangoni湍动会对传质过程产生重要的影响,为此,建立了一套气液接触传质设备,以使得通过N2与异丙醇稀溶液逆流接触将液体中使表面张力降低的溶质解吸出来,从而引发Marangoni湍动,提高传质速率。发生Marangoni对流时,液相的传质系数比只依靠扩散传质而不考虑Marangoni效应时大,因此引出增强因子F这一概念,通过计算F的值即可判断Marangoni效应对传质速率影响的程度。提出了一个包括Marangoni准数的计算传质系数关联式,其计算结果与实验结果相符．     

由相位起伏分布推导到达角的几何方法研究

经过大气湍流的激光束,在整个接收面上会产生相位起伏,从而引起光束的到达角起伏。为了建立接收面某点处两者之间的数学关系,采用了一种几何方法,从相位起伏分布出发,构造了波前的空间几何形态,进而计算出到达角起伏分布。对该方法的可行性进行了理论分析和计算,取得了到达角起伏分方差计算值与理论值的比较结果。结果表明,用该方法计算所得的到达角起伏方差,与已知的到达角起伏统计特性符合较好。这一结果对研究经大气湍流的光束形态及统计特性是有帮助的。     

竖直上升气液泡状流数学模型封闭的研究

竖直上升管气液两相流广泛应用于相变传热、核反应堆等工业过程。本文以竖直上升气液两相流为研究对象,运用欧拉双流体模型,针对表观液速为0.45m/s、表观气速分别为0.015m/s和0.1m/s的泡状流数值模拟过程中的升力、壁面润滑力、湍流扩散力、气泡诱导湍流（BIT）等封闭模型,开展数值模拟比较研究。模拟发现：①低气速泡状流中,升力和壁面润滑力的同时加入能够改善壁面附近的气含率,气泡在这两个力作用下在径向上达到一个相对平衡,得到与实验气含率类似的壁面峰,模拟的液相速度较合理;低气速时,BIT的影响可以忽略。②高气速泡状流中,BIT对气-液两相流的模拟结果影响比较明显,湍动耗散源项的加入能使液速分布的模拟结果得到改善,Troshko模型相对Sato模型更能反映气泡诱导湍流对液相湍流的作用。③高气速时升力的引入使气含率产生壁面峰,加入湍流扩散力能使峰值略微降低,但仍没有解决高气速时引入升力出现的气含率壁面峰问题,说明在径向上湍流扩散力还不足以抵抗升力。     

基于流动与化学反应耦合的镁/聚四氟乙烯烟火剂二维燃烧模型及数值计算

针对镁/聚四氟乙烯(MT)烟火剂燃烧过程中湍流对燃烧的影响关系,建立流动与化学反应相耦合的二维计算流体力学模型,模拟不同质量比MT烟火剂稳态燃烧过程,获得了燃烧场温度、组分分布特性,并将计算结果与文献\[10,16,18\]值进行对比。对比结果表明：燃烧场温度上升段大约20 mm, 这与文献\[10\]实验值吻合较好,且温升段距离与反应机理C₂F₄+M2CF₂+M区域位置相对应;当量质量比为33/67的MT火焰温度最高,与热力计算结果相一致,随着质量比的增加,存在不完全反应;燃料Mg的消耗主要通过与CF₂的氧化反应,Mg与F的反应过程不能忽略,且随着质量比的增大,燃烧产物MgF的比例减少。