高速列车微结构表面减阻仿真研究

为减少高速列车在运行时受到的气动阻力,根据V型微结构沟槽的减阻机理,建立了若干组几何参数不同的V型微结构沟槽。验证了计算域、边界条件、湍流模型的合理性,对微结构沟槽面的减阻效果进行了数值仿真计算,分析了微结构沟槽面附近的速度、壁面摩擦应力云图。结果表明:沟槽结构使得壁面附近流场的粘性底层厚度增加,沟槽顶部的阻力系数较大,底部和中部的阻力系数较小。与平面摩擦阻力相比,各组几何参数不同的微结构沟槽面都得到了不同程度的减阻效果,最佳减阻效果达到10.09%。     

影响边界层陶瓷电容器性能的主要因素

综述了影响边界层陶瓷电容器的主要因素,包括显微结构、掺杂改性、包露技术及烧成工艺等。展望了边界层瓷电容器在21世纪的研究应用前景。     

等离子体激励对飞行器流场影响的数值研究

针对传统飞行器控制方式的缺点,采用小尺度等离子体流动控制技术对飞行器流场影响进行研究。在前人的实验模型及飞行参数进行研究的基础上建立三维模型,采用数值仿真方法,研究了等离子体激励器位置和注入能量大小对飞行器流场及表面压力分布的影响。仿真结果表明：等离子体与边界层的相互作用可改变飞行器外部激波的初始结构,并在激励位置附近形成局部高压区;随着注入能量的增加,高压区峰值及作用范围分别扩大;等离子体激励产生的扰动具有三维传播特性,对飞行器侧壁面甚至对整个壁面周向压力分布产生影响。     

宽广攻角范围内不同加载形式涡轮气动性能研究

攻角和负荷分布形式的变化必然会导致涡轮叶片边界层结构的改变,从而影响涡轮的损失特性。本文通过设计负荷能力相同而负荷分布形式不同的3种叶型分析在宽广的攻角范围内,负荷分布对涡轮叶型边界层发展的影响规律。研究结果表明：前加载和均匀加载叶型在宽广的攻角范围内表现较低的损失特性,尤其是在负攻角范围内;后加载叶型的设计使得边界层提前转捩,气动损失较大。     

HIFiRE-1飞行器激波与边界层干扰气动热研究

高超声速飞行器存在典型的激波与边界层干扰,由此产生的流动分离与再附会带来严重的气动加热问题。采用雷诺平均方法对HIFiRE-1飞行器激波与边界层干扰气动热进行了数值模拟。讨论雷诺数、马赫数等来流参数和飞行器裙体张角、裙体长度等结构参数对气动热的影响,并分析其影响机理。研究结果表明：柱裙拐角处由于存在边界层分离、再附及强烈的激波干涉,导致飞行器壁面存在严重的气动热问题,控制边界层分离和流场结构能有效控制飞行器壁面热环境。改变来流参数和结构参数会对边界层分离、再附和流场结构带来较大影响,具体表现为：来流雷诺数变化时流场结构变化较小,但会大幅度影响再附热流密度;来流马赫数变化时分离激波与飞行器壁面夹角发生变化,相应的气动热有较大变化;裙体张角变化时引起分离区尺度变化,进而改变壁面热流分布;裙体长度变化时影响边界层分离、再附特性,导致壁面热流分布发生变化。     

强风作用下高耸钢结构输电塔的破坏特征研究

强风作用是输电塔等高耸结构倒塌的潜在威胁,由于不同风场的特征存在很大的差异,导致结构具有不同的破坏形式。本文研究了两种风场下结构不同高度截面抗风能力的验证方法。文中,首先引入了边界层近地风和下击暴流风的设计风荷载;其次,提出了输电塔结构抗风能力的验证方法,即两种风力引起的输电塔结构底部截面弯矩相等,并在达到输电塔结构底部截面抗风能力极限状态时,计算不同高度处输电塔截面的抗风能力是否满足设计要求;最后以一大跨越输电塔为例进行分析,结果表明,当底部达到抗风能力极限状态时,下击暴流可导致结构在40m高度区域内发生破坏,而近地风可导致结构首先从根部发生破坏,从而在理论上验证了下击暴流强风荷载作用下输电塔结构大多不在根部首先发生破坏的现象。     

弦弓式预应力柱面网壳结构风洞试验及风致效应研究

弦弓式预应力柱面网壳结构是一种新颖的结构形式，通过对网壳下部拉索施加预应力使结构成为自平衡体系，某火电厂干煤棚为弦弓式预应力柱面网壳结构在干煤棚结构中的首次应用，风荷载是其主要荷载之一，目前规范对该类网壳结构的体型系数未作明确规定，因此需要进行风洞试验来确定其体型系数，试验考虑了网壳周边环境的作用，严格模拟了规范规定的大气边界层风场，分析研究了网壳表面风压分布规律及其影响因素，给出了可供设计采用的体型系数，同时进行了风致效应的研究，研究表明，周边环境对网壳表面风压分布的影响较大而煤堆的影响较小，大气边界层风场中风速脉动导致的风压改变在设计时已不容忽视，风荷载对网壳下部预应力拉索应力起着卸载作用，各索的最大应力减少比例在20％左右。     

“边界层”在多种化工单元操作中的体现

诸多的化工单元操作过程中,普遍存在着"边界层"现象。"边界层"的存在对化工单元的操作过程会产生明显的影响。本文描述和类比了多种"边界层"的特征,并在物理化学的知识层面上对其产生机理进行了阐述,最后指出通过削弱边界层可以提高动量传递、质量传递和热量传递的速率和效率。     

不同截面形状微肋片内流动阻力特性

以去离子水为工质,实验研究了横截面形状为圆形、椭圆及菱形的叉排微肋片组成的流道内的流动阻力特性。结果表明,3种形状肋片流道内压降随流量增大而增大。受微/小尺度下层流边界层的影响,流量较低时微肋形状对流动影响较弱,椭圆形肋片与菱形肋片内压降几乎相同,而圆形截面肋片内由于流动距离较长导致流动阻力最大;当流量较大时,椭圆形肋片内压降最小。Re较小时,长短轴一致的菱形肋片内的流动阻力系数f比椭圆形肋片略低,但在Re较高时,椭圆形肋片内的f值仍然最低。研究还表明,在现有各种关联式中,只有菱形微肋片关联计算值与本实验值较吻合。