不同网格划分方式的圆柱型舵杆绕流数值模拟结果比较

涡泄的存在使得舵杆表面周期性变化的升力和阻力增加,从而导致物体的振动,影响了舵杆的稳定性。阐述了将舵杆简化为二维圆柱模型。二维圆柱模型绕流分析主要依靠数值模拟,目前已经广泛运用,有限元软件模拟首先要考虑网格的选取与划分,运用两种网格划分方式模拟Re=200时二维静止圆柱的绕流情况,对模拟出的升力与阻力系数进行比较与分析。计算结果表明第二种划分方式计算出的结果更加接近实验结果。     

中雷诺数圆柱、方柱绕流PIV试验对比研究

介绍了粒子图像测速法的基本原理,设计开发了符合试验要求的开式低速循环水槽,建立了圆柱、方柱绕流数据试验平台,采用粒子图像测速法(PIV),获得圆柱、方柱绕流图像。采用INSIGHT 4G软件对试验过程进行全面调控,通过对图像的分析比对,揭示试验条件下中雷诺数圆柱、方柱绕流的流场特性。与已有的模拟及试验结果进行对比,验证了粒子图像测速法及试验台的准确性。并选取特定雷诺数进行(圆柱)周期性研究,分析圆柱,方柱绕流特性的区别与联系。     

凹坑非光滑表面减阻技术数值模拟研究

对于管道输送,减小输送阻力消耗十分重要.对于减小输送阻力消耗,应用非光滑表面减阻技术尤为关键.利用流体力学知识,通过使用数值模拟软件,建立凹坑理论模型,以RNG κ-ε模型为基础进行分析,模拟计算了光滑表面和矩阵排布的凹坑表面.将两种表面流场分别进行数值模拟,得到不同的减阻效果.通过计算分析可以得出,在不同速度下,发现...     

高雷诺数下有限长圆柱绕流阻力特性研究

针对不同长径比的有限长圆柱模型,采用大涡模拟及雷诺平均的方法,对高雷诺数下有限长圆柱绕流阻力特性进行数值模拟和分析,得到了圆柱阻力系数随长径比和雷诺数的变化规律,讨论端面效应对绕流阻力系数的影响。结果表明：在亚临界区内,相同雷诺数下阻力系数随长径比的增大而增大,呈线性变化规律,L/D的对阻力系数的影响明显大于Re对阻力系数的影响;在阻力危机区内,相同雷诺数下阻力系数随长径比的增大而增大,呈二次函数的变化规律,但各工况达到阻力系数“转折点”对应的雷诺数各不相同,基本呈现随雷诺数的增大向前推移的趋势,Re对阻力系数的影响明显大于L/D对阻力系数的影响;在阻力回升区,阻力系数回升的“转折点”随着雷诺数的逐渐增大而向后推移。在各分区内,端面效应对阻力系数的影响随雷诺数增大而更加明显,在高度方向上的最大影响区域约占圆柱总高度的16%。研究结果对有限长圆柱绕流特性的研究及应用具有重要意义和价值。     

低雷诺数下等边布置三方柱绕流的数值研究

采用有限体积法对雷诺数Re=100的等边布置三方柱的二维绕流问题进行数值模拟。考虑左"品"字形(布置1)和右"品"字形(布置2)两种柱体几何布置,间距比在1.5~5.0变化,着重分析间距比对流场特性、柱体阻力系数、升力系数及斯特劳哈尔数的影响。研究结果表明,对于布置1,间距比对流场特性与结构具有非常重要影响。当间距比g=1.5时,出现了周期性的双稳态间隙偏流;当g=2.0~3.0时,偏流效应随间距比增加逐渐变弱,下游柱B、C后的尾流流谱不对称;当g=3.5时,间隙流的偏流现象基本消失,柱B、C后的漩涡同步脱落,流场呈现同步对称结构;当g4.0时,柱B、C后的漩涡呈反相位脱落,流场关于来流方向对称。对于布置2,流场特性与结构受间距比影响较小,在所考虑的间距比范围内,未出现偏流现象。相对而言,在较小间距比的情况下,布置2比布置1具有更好的流动稳定性。各柱体的动力特性与流场结构及特性密切相关,各柱体的升、阻力及柱后漩涡的脱落特性与单方柱绕流情形具有很大不同。此外,三方柱绕流的流场特性与柱体动力特性也与三圆柱绕流的情形存在一些差异。     

不同雷诺数下的单一圆柱绕流流场分析

为了分析均匀流体流经圆柱发生体后产生的绕流流场特性,采用数值计算的方法,对不同雷诺数下的均匀来流流经圆柱体的流动过程进行数值计算,研究分析不同工况下流场的流动形态,得到了不同雷诺数流动状态下的流场参数变化规律谱及流经圆柱发生体时的流线谱,并对同一雷诺数下不同时刻的流场形态及静压力变化情况进行了分析。结果表明,流体流经圆柱发生体时的阻滞作用随雷诺数的变化而产生变化,流体惯性力随雷诺数的增大对流场的平衡状态产生的影响增大,流经圆柱发生体后的旋涡由旋向相反的对称分布逐渐发生扰动,且旋涡尺度逐渐增大;同时,受圆柱发生体阻滞作用及流体黏性的影响,在圆柱发生体迎流面受到的力作用最大,圆柱发生体上下对称分布位置的力作用基本一致,随着流动距离的增大,流场的静压力逐渐变小,流场变化趋于平缓。     

近壁串列双圆柱绕流自激振荡及强化传热研究

近壁串列双圆柱绕流是研究强化传热的典型模型之一,在动力工程领域有着广泛的应用。针对该模型中特有的流动传热特性进行了研究,重点分析了局部区域的强化传热机理。结果表明：壁面传热在两圆柱附近的区域出现不同程度的增强,在Re=400时第二个圆柱影响区域3≤x/D≤5的强化效果最好。进一步分析强化传热的形成原因,-1≤x/D≤1区域的强化传热主要由流动加速效应引起;3≤x/D≤5区域的强化传热主要由第一个圆柱尾流的低频自激振荡效应与流动加速效应的共同作用引起。深入研究这一共同作用,得出第二个圆柱附近的流动不稳定性与传热不稳定性的相互影响是局部强化传热的根本原因。     

基于大涡模拟的空气绕流微细管流动特性研究

在1000≤Re≤7000范围内,采用大涡模拟对空气绕流1mm微细管进行了数值研究,通过升阻力特性和时均雷诺应力分布等湍流统计特性着重研究微细管表面受力特性以及极近尾流区流动特性。结果表明,在获取空气绕流微细管湍流统计特性时,统计70个涡脱周期的时间足以获得可靠的时均统计结果;随着临界雷诺数的增大,时均阻力系数和微细管表面压差阻力变化趋势相同先减小后增大,表面摩擦阻力减小,流动分离提前;此外极近尾流区湍流脉动强度在雷诺数增大到5000后,继续增加雷诺数对极近尾流区湍流发展无明显促进作用。     

高雷诺数下海底悬跨管道绕流数值模拟

海底悬跨管道所处工作环境恶劣,失效形式多样,涡激振动是导致其疲劳破坏的重要原因。为研究不同悬跨间隙比和海底流速对悬跨管道涡激振动强度的影响规律,利用Fluent软件进行了实管径高雷诺数下的二维绕流数值模拟,得到涡旋脱落形态,升力和阻力系数变化曲线。结果表明:海底悬跨管道的升力系数幅值和阻力系数均值随间隙比增大而减小,最后趋于稳定。在小间隙比情况下会出现因管道底部流速增大引起管道两侧升力极值不相等的现象;随海底流速的增加,升力系数幅值和阻力系数均值呈先增后减的趋势,规律与常规圆柱绕流一致;升力系数频率随速度增加而增大,受间隙比的影响较小。工程实际中,海底管道的铺设要尽量避免海流流速高和悬跨间距大的水域,对危险悬跨区段应设置涡激抑制装置。     

散热带轧波过程数值模拟及其圆弧偏心的研究

为了分析轧波过程中铝合金箔片的应力应变分布规律和散热带波峰(波谷)圆弧偏心的原因,以及得到准确的散热带波形。在有限元软件Ansys Workbench中,采用双线性随动硬化材料模型模拟轧波刀轧制铝合金散热带波形的过程,并在某型号的轧波机上进行了验证。研究结果表明:铝合金箔片在轧波过程中其应力变化为波浪状,应力曲线的每一个波峰与铝合金箔片的波峰(波谷)成形相对应;铝合金箔片形成波峰(波谷)后,其残余应力从波峰(波谷)顶点向两边递减,两边残余应力分布不对称,这是散热带波形圆弧偏心的原因;由于轧波刀具的啮合运动,使铝合金箔片在形成波峰(波谷)时,其塑性应变分阶段增加到最大值;软件分析的散热带模型和实际轧波后的散热带模型完全吻合,验证了本分析方法的正确性。     

基于数值模拟的弹性-蠕变双材料界面应力分析

利用ABAQUS大型有限元程序,对比分析线弹性和蠕变两种情况下Silicon/epoxy弹性-蠕变双材料界面应力分布问题.分析结果表明,界面边缘处存在严重的剪应力和剥离应力集中;边缘对齐结构的界面剪应力和剥离应力集中要小于边缘不对齐的情况;随着基体厚度增大,界面剪应力和剥离应力均减小;当基体与薄膜的厚度比增大到临界值时,剥离应力将反向,此时剥离应力的绝对值随着厚度比的增大而增大;蠕变会导致界面边缘附近剪应力和剥离应力松弛,且薄膜的蠕变指数和系数越大,蠕变松弛效应越明显,随时间增大,边缘附近界面上的应力逐渐趋近于零.     

INVESTIGATION OF DOMINANT FREQUENCIES IN TRANSITION REYNOLDS NUMBER RANGE OF FLOW AROUND A CIRCULAR CYLINDER PART I:EXPERIMENTAL STUDY OF THE RELATION BETWEEN VORTEX SHEDDING AND TRANSITION FREQUENCIES

A comprehensive hot wire investigation of the flow around a circular cylinder is carried out inan 18"×18" wind tunnel to look into the dominant frequencies at the stagnation, separation and separated shear layers in the transition Reynolds number range. The majority of the experiments are carried out at Reynolds number of 4.5×104, with additional transition frequency tests at Reynolds numbers of 2.9×104, 3.3×104 and 9.7×104 respectively. The results are analysed in terms of power spectral density. While the frequency associated with stagnation is found to be essentially due to vortex shedding, frequency doubling of vortex shedding is also evident in the separated shear layers. Two peaks associated with transition frequencies are detected and their possible implications are presented.     

直齿圆柱齿轮动力学特性分析与ADAMS仿真研究

在考虑时变啮合刚度、啮合阻尼、齿面摩擦等因素的基础上,采用集中参数法建立了圆柱齿轮传动系统平移-扭转耦合动力学模型。根据齿轮箱设计参数,使用龙格-库塔法求得各齿轮的振动位移,计算了齿轮副的动态啮合力。并在Adams中建立齿轮传动系统的多体接触动力学模型并进行仿真,获得齿轮啮合传动过程中的动态啮合力和振动位移、振动速度。通过台架试验,测量齿轮传动系统的振动加速度,采用数值积分计算振动速度和位移,并分析其振动特性。结果表明,在齿轮的振动速度与位移方面,集中参数求解结果与实验数据具有良好的一致性;啮合力方面两种方法均得到与理论计算值一致的结果,验证了采用两种方法对比分析研究方法的可行性。     

基于盲数理论的性能退化数据可靠性分析

针对产品的退化试验中数据小样本的情况下,产品性能退化轨迹描述难以用准确的数学函数处理问题,提出基于盲数理论的性能退化数据可靠性分析方法。根据盲数的定义和特点,运用盲数计算法则,对退化试验的原始数据进行处理,确定盲数的灰区间及其相应的可信度,并计算产品在测试时间点的实时可靠度,然后通过拟合各测量时间点可靠度数据得到产品在全寿命区间可靠度表达式,有效避免假设退化轨迹和引入数据带来的误差。最后用一个算例说明所提方法的操作性和可行性。     

凹模型线对挤压过程的数值模拟和试验研究

本文用数值拟和试验研究相结合的方法分析凹模型线对挤压过程变形状态的影响。模拟计算采用刚塑性有限元法,试验研究用坐标网格法和密栅云纹技术。文章对文献中提出的圆锥凹模、余弦曲线凹模、等应变率曲线凹模、双曲线凹模、椭圆曲线凹模和最短流线凹模,以及另外新设计的正弦曲线凹模,进行数值模拟,得到了各种型线模挤压时的速度场、应力场和应变场,以及由于变形热效应引起的试件和模具温升。并用光刻网格法和密栅云纹法进行试验校核。计算结果与实验结果相互吻合良好,研究结果表明七种曲线凹模中,以新设计的正弦曲线凹模最佳,余弦曲线凹模次之,这两种型线凹模的挤压力低,而且内部应变分布均匀。     

直圆型柔性微动回转机构设计及性能研究

采用边界元法对等截面梁进行静态弯曲变形分析,利用机械系统无坐标变换刚性结合法将多个等截面梁合成变截面梁,解析出直圆型柔性铰链刚度方程;基于直圆型柔性铰链的导向及传动原理,设计出一种可将直线位移转换为回转位移对称驱动导向及转换的微动回转机构,并对机构进行自由度分析;利用有限元法对该机构进行静力学分析,结果显示机构最大模拟应力远小于材料许用应力;采用有限元法对该机构进行动力学自由模态分析,并完成机构的模态分析试验,二者最大误差为6.52%,结果证明机构具有较高的前6阶固有频率且在精密宏微驱动回转系统运动过程中不会引起共振。机构性能分析及试验结果显示微动回转机构单自由度驱动、可靠性强、模态性能好。     

基于复合型紊流润滑理论的径向滑动轴承紊流润滑性能的研究

复合型紊流润滑理论是一种新型的紊流润滑理论。随着机器向高速、大型化、大功率方向发展,滑动轴承越来越多地工作在紊流工况。将先进的复合型紊流润滑理论应用于径向滑动轴承的紊流润滑性能研究,提出了建立紊流润滑参数数据库的思想,使复合型紊流润滑理论能方便地用于工程实际,并将理论计算结果与滑动轴承紊流试验数据进行对比,同时用国际通用的Ng—Pan紊流润滑理论模式进行计算对比。研究发现,复合型紊流润滑理论与试验结果更为吻合,并在此基础上研究了径向轴承紊流润滑性能随工况参数的变化情况。     

太阳辐射下乘员舱温度场的数值模拟研究

针对太阳辐射对乘员舱内部热环境影响较大的问题,根据雷诺平均(RANS)的方法,采用射线追踪的方法计算了太阳辐射对乘员舱内部温度场的影响,并定量地分析了隔热玻璃的使用对乘员舱温度场的影响。计算结果表明太阳辐射和人体散热对车内温度场均存在明显的影响,采用隔热玻璃能有效地降低太阳透射辐射强度,使得太阳透射辐射平均强度降低了14.4%,仪表盘区域的最高温度降低了3.5℃。研究结果为乘员舱内部热环境的优化提供了新的思路和手段。