改进Schnerr-Sauer模型在水翼空化模拟中的评估分析

为了提高Schnerr-Sauer模型模拟空化流动的能力,基于Rayleigh-Plesset方程和均相流假设建立了一种修正的Schnerr-Sauer空化模型,修正后的模型考虑了湍动能引起的脉动压力和不可凝结气体的影响。联立涡粘度系数修正的SST k-ω湍流模型,对绕二维Clark-Y翼型空化流进行了非定常数值计算,得到了时均化升阻力系数随空化数的变化曲线、云状空化时空泡周期性演变及其水平速度分布规律。通过与已有文献的实验结果对比分析得到,采用修正后的空化模型计算得到的时均化升阻力系数与实验值更为接近,并能较准确地捕捉升阻力系数随空化数的特殊变化规律;修正后的Schnerr-Sauer模型能准确地模拟翼型表面空化云的初生、成长、脱落和溃灭的全过程。本文的研究结果验证了修正后的Schnerr-Sauer模型在水翼空化流数值计算中的可靠性和准确性。     

考虑边界层堵塞的离心泵滑移系数修正

通过分析滑移系数两种定义形式的不同,可以得到流动滑移量是滑移系数计算的关键.考虑由粘性效应引起的边界层堵塞的影响,由边界层理论对离心泵叶片表面的边界层进行求解,计算出边界层位移厚度,从而对叶轮流动滑移量进行了修正,使滑移系数的计算更为精确.通过对一组离心泵的滑移系数和扬程的实际计算,结果表明：由于叶轮表面边界层堵塞的影响,使滑移系数计算值减小,使计算出的理论扬程和实际扬程也相应减小,与实验值更为接近.     

风力机翼型边界层分离流动三维特性的数值模拟

针对NRELS809翼型绕流流动分别建立了二维和三维可压缩湍流模型,并进行了相应的数值模拟计算。湍流黏度分别采用基于RANS的Spalart-Allmaras和k-ωSST两种湍流模型来处理。研究结果表明:基于RANS的三维Spalart-Allmaras湍流模型在大攻角下得到了更加细致的涡结构,且更能显示出边界层分离流动的三维特性,计算出的翼型气动性能与实验测试值更接近,因此,Spalart-Allmaras湍流模型比k-ωSST湍流模型在预测翼型失速后气动性能方面更加有效。数值计算结果同时揭示了分离流动的三维特性是影响翼型气动性能的重要因素,而二维模型并不适用于翼型气动性能的计算。     

椭球体有攻角绕流对称面上三维层流边界层的数值计算

本文提出了求解回转体绕流初值问题的一种简便的新方法,并利用这种方法对椭球体的有攻角绕流进行了计算分析,讨论了来流攻角和椭球体几何形状对流动的影响,同时还对流动分离和周向回流进行了分析,计算结果与实验结果吻合良好.     

结合同伦代理模型的静力贝叶斯随机模型修正

为了使用随机静力位移测量数据对结构有限元模型进行修正,并保证计算效率,提出了一种同伦代理模型与贝叶斯抽样方法结合的随机模型修正方法。首先以结构静力位移构建目标函数,然后采用延缓拒绝自适应抽样算法对修正参数的后验概率密度进行估计。抽样过程中,采用同伦代理模型替代有限元模型对结构静力位移进行计算。数值算例和试验结果表明：进行变截面梁的有限元模型修正时,与二次响应面模型相比,在静力贝叶斯模型方法中利用同伦代理模型,修正参数的后验概率密度能更准确地复现结构随机响应,使修正后的结构随机响应与测量结果概率密度函数更加吻合。即使在随机测量误差的变异系数较大、先验信息与真实修正参数之间差异较大时,所提方法仍能够快速得到修正参数的后验概率密度,使修正参数计算的结构随机位移响应与测量结果的概率密度函数保持一致。同伦代理模型结合贝叶斯抽样算法能在概率框架内快速而准确地对结构进行随机模型修正。     

湍流模型在平板边界层分离流动中的应用

湍流边界层分离是自然界中常见的一种现象,由于其灵敏性,实验难度相当大,所见成功的实验少之又少。本文就目前比较流行的几种湍流模型（如κ－ε系列,κ－ω系列）应用于湍流平板边界层分离流动的计算,并就预测结果与直接数值模拟结果进行了比较。     

S_1流面上带层流分离气泡的边界层的求解方法

文中建立了S_1流面边界层积分方程,吸入方程及无粘流与边界层相互作用选代解法。文中应用边界层积分方程反解法同无粘流与边界层相互作用模型进行迭代,求解了带有分离气泡的S_1流面边界层。文中的算例表明,计算结果与实验结果符合很好。     

来流边界层对空腔风振噪声的影响

使用计算流体力学软件STAR-CCM+,基于大涡模拟(LES)方法,采用动态Smagorinsky-Lilly亚格子模型(DSLM)和简易空腔模型研究了风振噪声机理,将仿真结果与实验数据进行对比验证了仿真方法正确性,同时,分析了不同来流边界层形态与厚度对空腔风振噪声的影响。研究结果如下:验证了空腔风振噪声的产生与空腔开口剪切层振荡和周期性涡脱有关;空腔风振噪声是声反馈机制与共振机制共同作用的结果;将来流边界层形态由层流变为湍流或者增加来流边界层厚度,均能改变开口自由剪切层振荡的稳定性及漩涡的发展与运动,从而减弱声反馈效应或者使涡脱频率远离共振频率来降低空腔风振噪声水平。     

修正的氯离子在混凝土中的扩散模型及其工程应用

通过参数定义对Fick定律的假定进行修正,推导氯离子在混凝土中扩散的多因素修正模型,综合考虑氯离子扩散系数的时随效应、混凝土的氯离子结合能力和混凝土自身缺陷对扩散过程的影响.经分析试算,给出模型中参数的取值.利用修正的扩散模型,推导定值法、基于概率性能和基于时变可靠度的混凝土结构工作寿命预测方法,并采用上述方法对一在建的实际工程进行寿命预测.结果表明,基于时变可靠度的预测方法不仅可以考虑氯离子扩散系数及混凝土保护层厚度的随机特性,而且可以方便地考虑环境变量的随机特性,通过调整目标可靠度得到的预测结果与定值法和基于概率性能的预测方法的结果相吻合.     

利用双参数地基模型修正反应位移法弹簧

为得到一种模型简单、计算精度高,且能更好反映土-结构相互作用的地下结构抗震设计方法,根据双参数地基模型的原理,用比传统单参数模型更加接近土体性质的双参数模型简化土体,并根据受力和变形特性对双参数计算模型进行简化,最终得到能考虑土体间相互作用的修正反应位移法.修正方法计算模型与传统反应位移法相比,仅仅是法向弹簧的基床系数进行了一定的修正,仍然是一种模型简单的计算方法.建立数值模型进行分析,以动力时程计算结果为基准,并与传统反应位移法作对比验证修正方法的正确性.结果表明,相比传统采用离散弹簧模拟土体的反应位移法,修正方法的内力及变形误差能减小一半左右,由此得到修正方法是一种模型简单且计算精度较高的设计方法,能够应用到地下结构抗震设计中.     

Gao’s interacting shear flows (ISF) theory and its inferences and their applications

Gao’s viscous /in-viscid interacting shear flows( ISF) theory,proposed by professor Gao Zhi in Institute of Mechanics,China Academy of Science,and its inferences and their applications in computational fluid dynamics( CFD) are reviewed and some subjects worthy to be studied are proposed in this paper. The flow-field and motion law of ISF,mathematics definition of strong viscous shear layer flow in ISF,ISF equations,wall-surface compatibility criteria( Gao’s criteria),space scale variety law of strong viscous shear layer reveals flow mechanism and local space small scale triggered by strong interaction that cause some abnormal severe local pneumatic heating phenomenon in hypersonic flow. Gao’s ISF theory was used in near wall flow,free ISF flow simulation and design of computing grids,Gao’s wall-surface criteria were used to verify calculation reliability and accuracy of near wall flows,ISF theory approximate analytical result of shock waves-boundary layer interaction and ISF equations were used to obtain the numerical exact solution of local area flow( such as stationary point flow). Some new subjects,such as,improving near-wall turbulent models according to the turbulent flow simulation satisfying the wall-criteria and illustrating relation between grid-convergence based on the wall criteria and other convergence tactics,are suggested. The necessity of applying Gao’s ISF theory and wall criteria is revealed. Difficulties and importance of hypersonic viscous / inviscid interaction phenomenon were also emphasized.     

混流式转轮非粘性流动与边界层的迭代计算

本文提出了一种利用转轮非粘性流动与边界层相互迭代计算混流式转轮粘性流动的数值方法。非粘性流动计算采用准正交面法，边界层计算采用积分法。文中给出了计算模型、数值方法及步骤，并给出了一个低比转速混流式转轮的流动解。     

壁面沟槽减阻数值模拟研究

针对壁面流动问题,在PHOENICS 3.6软件平台上,采用RNGk-ε湍流模型计算V型沟槽面的湍流边界层速度分布和粘性阻力,研究了不同雷诺数对V型沟槽减阻效果、湍流边界层内的速度分布以及沟槽壁面切应力的影响,结果表明,对于一种尺寸的V型沟槽,存在着一个具有较好减阻效果的来流速度范围,证明了沟槽具有削弱湍流湍动的功能。     

吹除法对斜激波/边界层干扰控制数值模拟

为了对进气道内斜激波/边界层干扰进行控制,采用RSM模型,以二维平板/楔结构为基础,研究了斜激波冲击平板诱导边界层分离现象,探讨了吹除状态下流场波系结构和壁面参数分布,分析了吹除位置和总压对分离区及流场的影响.研究表明加入吹除控制之后,流场参数得到了有效改善,吹除喷嘴靠近分离区,吹除效果更好.吹除总压并不是越高吹除效果就越好,存在一个最佳吹除压力,该压力就是使吹除喷嘴出口气流达到近似音速,这一结论如进一步得到实验证实,对实际工程具有指导意义.     

Characteristics of supersonic flow in new type externally pressurized spherical air bearings

In order to predict accurately the characteristics of supersonic flow in new type externally pressurized spherical air bearings under large bearing clearance and high air supply pressure, which could decrease their load carrying capacity and stability, a CFD-based analysis was introduced to solve the three-dimensional turbulent complete compressible air flow governing equations. The realizable κ-ɛ model was used as a turbulent closure. The supersonic flow field near air inlets was analyzed. The flow structures illustrate that the interaction exists between shock waves and boundary layer, and the flow separation is formed at the lower corner and the lower wall around the point of a maximum velocity. The numerical results show that the conversion from supersonic flow to subsonic flow in spherical air bearing occurs through a shock region (pseudo-shock), and the viscous boundary layer results in the flow separation and reverse flow near the shock. The calculation results basically agree with the corresponding experimental data.     

固粒穿过液体湍流边界层的运动

重力选矿中的分选过程多在近壁面进行，由于近壁面的湍流边界层存在着很大的速度梯度和浓度梯度；固粒在穿过湍流边界层时的运动和穿过主流区域，在运动机理上存在着根本性的不同，应该分别加以考虑此外，固粒在液体湍流边界层中的受力分析与在气体边界层中也大不同，须另加研究本文讨论液体湍流边界层的速度分布，对固粒穿过液体湍流边界层的受力进行分析，最后计算固粒穿过液体湍流边界层的轨迹分析中略去固粒间相互作用的影响及固粒对湍流边界层的影响，即只考虑稀相的液固两相湍流边界层的特性     

二维机翼边界层的数值计算

直接在贴体自然坐标系下对二维水翼的边界层进行数值计算。边界层的数值求解采用了二种不同的方法(均用零方程模式来描述湍流应力),计算结果与实验数据吻合良好。     

Magnetohydrodynamic flow over a moving plate in a parallel stream with an induced magnetic field

A viscous boundary layer flow of an electrically-conducting fluid over a moving flat plate in a parallel stream with a constant magnetic field applied outside the boundary layer parallel to the plate was investigated.The governing system of partial differential equations was transformed to ordinary differential equations using a similarity transformation.The similarity equations were then solved numerically using a finite-difference scheme known as the Keller-box method.Numerical results of the skin fric...