放置翼型的槽道湍流的实验研究

在槽道底部放置翼型导致的压力梯度的变化大大增加了槽道湍流的复杂性。通过激光多普勒测速仪（LDV）对放置翼型的槽道湍流进行了实验测量,并进行了初步的统计特性分析。研究发现,压力梯度对湍流统计特性有明显影响,并且翼型前后出现了湍流的逆梯度输运现象,逆梯度输运区域随着压力梯度呈现有规律变化。     

湍流槽道流并行直接求解方法

采用并行直接求解方法(PDM-DNS)进行湍流槽道流的DNS模拟.该方法能够实现较高效并行的DNS直接求解,在"天河二号"超级计算机上应用256核计算达到95%以上的并行效率. 4个算例的计算雷诺数分别为Re_τ=176、544、960、2000,并与相关的计算结果进行对比,验证了数值结果的可靠性.利用速度压力法壁面边界条件易于处理的优点,结合浸没边界法技术,在雷诺数Re_τ=176的槽道中加入了局部毛刺带,为解决复杂边界条件的槽道流的问题提供了新的方法.     

旋风分离器内湍流模型的研究与发展

旋风分离器内部进行的是两相流运动,是气相和固体颗粒相的分离过程,而固体颗粒的运动在很大程度上取决于分离器内湍流的运动。对湍流及其模型的研究具有十分重要的意义。在综述旋风分离器内湍流模型和数值模拟相关理论研究进展的基础上,着重分析了k-ε双方程模型和雷诺应力模型在旋风分离器流场预测方面的进步和不足,并展望今后湍流模型的发展趋势。     

基于LBM的槽道流直接数值模拟

采用格子波尔兹曼方法(Lattice Boltzmann Method,LBM),进行了槽道流动的直接数值模拟.与经典的KMM结果比较了边界层速度型、均方根速度、雷诺应力分布以及槽道流中心区的能谱,结果表明LBM具有足够的精度模拟边界层的发展以及壁面存在对流动的影响.文中的研究表明,LBM有望用于风洞洞壁干扰的数值模拟修正.     

纤维悬浮槽道湍流中纤维取向分布和流变特性

为了解悬浮槽道湍流中纤维取向分布和流变特性，对纤维悬浮湍流进行了理论分析和数值模拟.推导了纤维取向平均概率分布函数方程，得到了脉动流场速度和脉动取向概率分布函数关联项，建立了关联项与平均概率分布函数梯度以及扩散系数之间的关系，数值求解了平均概率分布函数的方程.计算结果表明，随着长径比的增大，纤维的轴向更趋向于流动方向；悬浮流的剪切应力和第一法向应力差由壁面到槽道中心逐渐接近于0；剪切应力几乎不随长径比和体积分数变化，而第一法向应力差的绝对值随体积分数的增大和长径比的减小而增大.     

低湍流度时尾流湍流切应力和湍流动能的相关

简述了在性能优良、湍流度极低（０．０２％）的西北工业大学低湍流度风洞中用热线风速仪测量翼型近场尾流及边界层速度型、湍流强度、雷诺正应力及切应力等的简况，并着重讨论了极低湍流度下近场尾流中湍流切应力和湍流动能间的相关特性，表明相关值明显不同于常规湍流度的结果。     

高热流密度芯片冷却用微槽道热沉的优化及数值模拟

分析了高热流密度芯片的冷却要求,对微槽道热沉的优化设计和数值模拟进行了研究.优化结果表明,矩形微槽道热沉的冷却效果最好,微槽道的宽度和槽栅的宽度分别为125μm和50μm,相应的热阻为8.252 K/W.数值模拟结果表明,芯片最高温度为360.482 K,优化的微槽道热沉完全可以满足高热流芯片对温度的要求.     

对称翼型近场尾流中湍流切应力和湍流动能间的相关

本文概述了用热线风速仪测量 NACA63-012对称翼型近场尾流及后缘边界层湍流特性的情况,并对实验结果进行了分析、讨论。文中着重探讨了近场尾流中雷诺切应力和湍流动能的分布规律,并对两者进行了关联。     

含回流的明渠流水压力和雷诺应力分布

含回流区的复杂流动中水压力和雷诺应力的数值靠国内现有的实验设备很难直接量测,本文基于雷诺方程推导过水断面水压力和雷诺应力的分布规律,并借助于日本京都大学尼津家久教授的实测资料[1]给出算例。     

密度脉动的数学模化及其在湍流燃烧中的应用

针对湍流燃烧进行的模拟研究,本文较深入地探讨了湍流脉动与燃烧过程之间的相互作用关系,对密度—标显之间的脉动关系(ρ′φ′)提出了数学模化的表述形式,引入了以密度—速度脉动关联量为独立变量的两个输运方程与k—ε双方程模型一起作为对燃烧过程的湍流脉动特性的描述,并分别对气体均相燃烧和煤粉气流多相燃烧的全场作了数值求解。     

Effect of electromagnetic force on turbulent flow of molten metal in aluminum electrolysis cells

The standard κ-ε model was adopted to simulate the flow field of molten metal in three aluminum electrolysis cells with different anode risers. The Hartman number, Reynolds number and the turbulent Reynolds number of molten metal were calculated quantitatively. The turbulent Reynolds number is in the order of 10^3 , and Reynolds number is in the order of 104 if taking the depth of molten metal as the characteristic length. The results show that the molten metal flow is the turbulence of high Reynolds number, the turbulent Reynolds number is more appropriate than Reynolds number to be used to describe the turbulent characteristic of molten metal, and Hartman number displays very well that electromagnetic force inhibits turbulent motion of molten metal.     

颗粒在横向紊动射流中运动轨迹的数值模拟

采用RNGk-ε模型与SIMPLEC算法,在不同射流比R与不同射流孔径D的横向紊动射流中,对不同粒径dp的颗粒运动进行了数值模拟。计算结果表明:①流场对射流孔外附近区域的颗粒的作用在以XZ为对称面Y方向上基本是对称分布的,随着|Y/D|的增加,射流引起的吸力作用是先增大后减小;②射流孔径增大,射流孔区域外的颗粒受到吸力作用增大,区域内的颗粒的加速行程变长,轨迹变化明显;③在射流孔区域内,R值越大,射流对颗粒的升力作用越大;④小粒径的颗粒跟随性好,其轨迹能更好地反映流场的变化趋势。     

大型泵站引水河道流场的数值模拟

应用正交曲线坐标系下的二维水深平均数学模型对大型泵站的引水河道流场进行了数值模拟 .采用Pois son变换生成正交网格 ,用四边形插值方法生成计算网格的底高程数据 ,并用SIMPLEC方法求解离散方程 .由该模型计算出的金口泵站引水河段的流场图及各断面垂线平均流速分布与物理模型试验的成果较为一致 .     

岸坡植被对复式河道水动力特性影响的数值模拟

广泛分布于天然河道岸坡的植被能够改变河道水流特性,进而影响坡脚淘刷、河岸稳定及河道形态演变趋势。为精细揭示岸坡植被对复式河道水动力特性的影响,提出植被固壁边界处理方法,利用雷诺应力模型封闭紊流控制方程构建了复式河道三维水动力数学模型,并对复式河道水流特性进行了模型验证,模拟结果与实测结果吻合较好。将该模型应用于岸坡有植被的复式河道水流特性研究,对比非淹没刚性植被、淹没刚性植被、淹没与非淹没刚性植被交替和无植被情况下流速、流量、河床剪应力、雷诺应力以及紊动能分布的差异。结果表明：岸坡植被加剧了滩槽间横向动量交换,引起二次流涡旋数量、强度和范围的增加,同时使得横断面流速、流量分配、河床剪应力、雷诺应力及紊动能在滩槽交界区显著减小,紊动交换在临近植被的周边区域明显增加。其中岸坡种植非淹没刚性植被时效果最为显著,相比无植被情况,二次流涡旋数量增加了一对,岸坡植被区流速、流量分配、河床剪应力、雷诺应力及紊动能大幅减小,甚至趋近于零,而临近植被的周围区域紊动交换剧烈,无量纲化的紊动能值可达到20。     

Numerical simulation of strongly swirling turbulent flows in a liquid-liquid hydrocyclone using the Reynolds stress transport equation model

The Reynolds stress transport equation model (DSM) is used to predict the strongly swirling turbulent flows in a liquid-liquid hydrocyclone, and the predictions are compared with LDV measurements . Predictions properly give the flow behavior observed in experiments, such as the Rankine-vortex structure and double peaks near the inlet region in tangential velocity profile, the downward flow near the wall and upward flow near the core in axial velocity profiles. In the inlet or upstream region of the hydrocyclone, the reverse flow near the axis is well predicted, but in the region with smaller cone angle and cylindrical section, there are some discrepancies between the model predictions and the LDV measurements. Predictions show that the pressure is small in the near-axis region and increases to the maximum near the wall. Both predictions and measurements indicate that the turbulence in hydrocy-clones is inhomogeneous and anisotropic.     

基于两相流动的铝电解槽磁流体流场数值仿真

为了对铝电解槽内磁流体的两相流动和界面波动进行深入了解,通过ANSYS和CFX相结合的方法,把洛伦兹力作为动量源相,对160kA铝电解槽内的磁流体流动进行了两相流数值仿真.仿真结果表明：铝液和电解质的流动均呈两个漩涡;铝液的平均流速为0.1476m/s,最大流速为0.2879m/s;电解质的流速偏小,平均流速为0.1165m/s,最大流速为0.286.6m/s;电解质和铝液的界面变形范围为-0.029~0.035m.将流速计算结果与实测值进行了对比,表明对基于两相流动的铝电解槽内磁流体进行数值仿真可以帮助了解铝电解槽内的流场,为进一步优化研究提供了依据.     

超高韧性水泥基复合材料的波传播试验研究

为了研究超高韧性水泥基复合材料（UHTCC）中应力波的传播特性,采用Hopkinson杆加载UHTCC试件,测得UHTCC在0.2、0.3、0.4、0.5 MPa冲击气压下的应力波信号. 通过对比入射杆波形,验证相同加载条件下加载波形的一致性. 分别采用两点法和峰值法计算每种冲击气压下UHTCC中应力波的波速,结果显示,两点法适用性较广,计算结果较稳定,利用峰值法测波速则需要入射杆和试件波阻抗相近. 计算结果显示,UHTCC中应力波波速、衰减系数随冲击气压均无明显变化,平均波速为3.060 km/s,平均衰减系数为2.777 m^?1. 可以利用朱-王-唐本构模型参数表达材料中应力波的波速和衰减,也可以利用实测的波速和衰减系数将UHTCC的朱-王-唐冲击本构模型表示为只含单个准静态参数的方程,从而提供通过试验直接确定UHTCC动态本构的方法.     

电除尘器内斜气流特性的数值研究

采用多孔介质模型对电除尘器电场内部气流分布特性进行研究,调整气流分布板不同区域开孔率分布,并改变电除尘器本体结构,计算对应工况下电除尘器内部流场压力速度分布,对计算结果进行比较分析,提出最佳斜气流优化方案。结果表明:在进口烟道与电场入口之间加装三块不同开孔率的气流分布板,减小第三块气流分布板最底层的开孔率,可以形成有规律的斜气流,开孔率分布直接影响电除尘器内部斜气流特性。在调整后的开孔率分布下,改变电除尘器本体结构,使入口烟道低于出口烟道,可以优化斜气流型。     

水库温度分层流动的三维数值模拟

水库中水温是一个重要的水质因素,其变化直接影响水环境中水生生物的生存。为了预测水库水温分层分布规律,研究水流流动特性,采用剪切应力输运紊流数学模型,考虑紊动剪切应力的输运作用,数值模拟了水库中冷热水密度差产生浮力流继而导致温度分层。通过模拟结果与实测资料以及沿横向平均的二维水温模型计算结果的对比分析,结果表明剪切应力输运模型能够准确地模拟水库中温度分层流动,同时可给出密度下潜流流动细节情况。