基本湍流模型在轿车底部流场的仿真分析

利用CFX10.0针对轿车车身底部流场进行仿真,主要是以稳态的控制体积为研究对象,Navier-Stokes Equations为数学工具,采用标准κ-ε和RNGκ-ε湍流模型对移动壁面边界的气动特性做了详细解释.同时,也较好地对底部流场的物理机理及车身的气动特性进行了深入的分析.结果表明:移动的壁面可以减弱附面层对车身气动特性的影响,该模拟结果与轿车模型在风洞中的试验结果比较一致.对轿车车身局部流场的分析有利于改善高速运动轿车的气动布局和提高轿车的气动特性.     

面向攻角变化的风洞流场模型预测控制器

目前已有的控制方法难以满足大飞机研制对风洞流场的精度要求.鉴于此,采用多变量模型预测控制方法设计流场控制器.为提高抵抗攻角扰动的能力,使用攻角变化量动态补偿静压的预测值.考虑风洞实验工况较多,采用多控制器融合方法解决新工况建立预测模型的问题.为保证控制器的实施,给出基于一阶惯性加滞后近似模型的控制器参数整定方法.通过实际吹风实验验证风洞预测控制器能够有效调节风洞流场,使吹风实验中流场参数的精度达到大飞机研制要求.     

压气机三维流场数值仿真及湍流模型研究

本文利用商用CFD软件对压气机转子通流部分建立了一个三维的数值模拟计算平台.对NASA Rotor 37跨音速压气机转子全工况特性进行了计算,与NASA Rotor37的实验结果对比表明,本文的网格生成技术和数值模拟方法都是比较成功的,满足一定的数值求解精度,具有工程技术应用价值.在湍流模型方面引入Baldwin-Lonax(B-L)湍流模型和Spalart-All-maras(S-A)湍流模型,并对模拟结果进行了分析对比研究.对跨音速压气机转子内流场的数值模拟结果表明:S-A湍流模型对跨音速压气机转子的模拟能力优于B-L湍流模型.     

旋流分离器内三维两相流场的数值模拟

采用RNG k-ε湍流模型,对旋流分离器内三维两相流场作了数值模拟,给出了压力、速度、湍流动能和湍流耗散率等参数的分布。结果表明流体速度从中心沿径向逐渐增大,在旋流器壁面附近又逐渐降低,湍流动能、湍流强度以及湍流粘度均沿径向先增大然后逐渐减小,而湍动能耗散率的变化是沿径向先增大然后逐渐减小,在壁面附近急剧增大。同时对不同粒径颗粒的运动轨迹进行了计算和讨论。计算结果表明,粒径较大的颗粒大多进入到底流口,而粒径较小的颗粒大多进入到顶部溢流口。而粒径为100μm的固体颗粒100％进入底流,与从进口面不同点进入无关。     

基于雷诺应力模型的轿车外流场建模与仿真

基于雷诺应力模型(Reynolds Stress Model,RSM)和有限体积法(Finite Volume Method,FVM),对轿车进行外流场的建模与仿真.在20 m/s风速下,对全尺寸轿车模型进行三维稳态数值模拟,重点阐述网格划分、边界条件设定、压力与速度耦合方式的选择.通过与实验数据以及标准k-ε模型计算结果的比较,表明在描述轿车外流场分离特性时,RSM模型优于标准k-ε方程模型,这对车辆外流场研究具有借鉴意义.     

一种典型翼型在湍流模型中的数值仿真分析

目前飞行器的气动设计主要以风洞实验和数值计算为主要手段.但是风洞实验的周期长、成本高.为提高设计性能,提出选取计算流体力学作为研究方法,并通过选用SST、k-ω和k-ε湍流模型对典型RAE2822翼型进行数值仿真,与风洞实验结果用图和表的形式进行比较,并分析仿真结果,对数值计算方法进行精度确认.结果表明所采用的计算流体力学在SST湍流模型的计算精度高,且满足计算要求,可以进一步为飞行器气动数值计算分析提供可靠的方法基础,进而为飞行器的设计工作打下了基础.     

在超音速压缩角下的湍流模型数值比较

在超音速飞机进气道的湍流数值仿真中,选择合适的湍流模型可以比较准确的捕捉激波位置和流场分布,对飞机发动机的设计和控制都是很重要的。但是对湍流模型的选择,文献中并无记载。针对上述情况选择了进气道的简化结构,分别运用标准的高雷诺数k-epsilon模型,重整化群RNG模型,Realizable k-epsilon模型及ASM模型等进行了数值仿真和比较。基于SIMPLE算法,采用相同的分析壁面函数处理法,并且对流项都采用MINMOD格式。从比较发现:RNG模型比标准的k-epsilon模型和Realizable k-epsilon模型精度高,比ASM模型精度稍低,但是比ASM模型省时间,最后作者认为RNG模型在算例中是最经济实用的湍流模型。     

湍流模型对电源车车舱内流场及散热的影响

针对某静音型电源车车舱结构及其通风散热特点,建立了车舱内部计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)仿真模型,通过设置各类解析条件,分别利用Standardk-ε,Realizablek-ε,Standardk-ω和SSTk-ω四种湍流模型仿真模拟了车舱内流场和车载柴油发电机组的温度场,并分别测试了两条垂直线的风速对流场仿真结果进行了评价,测试了柴油发电机组和消声器不同测点的温度值,分析了散热的仿真精度.结果表明:k-ε模型的数值模拟结果比k-ω模型更加贴近实测结果,表明Realizablek-ε模型的仿真精度最高,适合静音型电源车车舱结构.     

TNT k-omega湍流模型的隐式解法及其在超声速流动模拟中的应用

为了提高超声速流动模拟的稳定性和计算效率,TNT湍流模型的时间推进方法从原来的显式Runge-Kutta方法推广到隐式LU-SGS方法.采用隐式TNT湍流模型对四个超声速流动算例进行了计算,并与SST模型进行了比较.计算结果表明TNT模型适应范围较广,计算精度与SST模型基本相当,其中在超声速压缩拐角的算例中优于SST模型,而且计算定常解的计算效率优于SST模型,值得进一步推广应用.     

隐马尔可夫模型在步态识别中的应用研究

提出了基于高斯混合输出的连续隐马尔可夫模型的步态识别方法。首先,利用k-均值聚类法对步态序列建立初始的高斯混合模型,然后采用Baum-Welch算法对初始连续隐马尔可夫模型参数不断训练求精,在训练过程中对所存在的问题做适当的改进,解决了算法的溢出问题,最后用最前向算法进行识别;利用CASIA数据库对该算法进行验证,取得了较高的识别率,并对视角变化有一定的鲁棒性。     

压力平衡口对开口式汽车模型风洞驻室流场影响的数值仿真

为尽可能真实地建立汽车测试环境,对开口式汽车模型风洞驻室试验段流场品质进行数值仿真,研究在开设压力平衡口前后的流场品质,并对不同面积和形式的压力平衡口工况进行数值仿真,得到不同试验段内流场品质的计算结果.通过比较分析得出结论:有压力平衡口时,特别是压力平衡口的面积为140 m×140 m时,汽车模型风洞驻室试验段最有利于汽车性能测试.     

分布抽吸率对整车风洞试验段流场影响的数值模拟

为探讨适用于整车风洞的分布抽吸率,采用计算流体力学（Computational Fluid Dynamics,CFD）方法研究经边界层控制后的试验段流场．针对不同分布抽吸率下的试验段,利用FLUENT对流场进行模拟,然后计算边界层位移厚度、静压因数和气流偏角．二维和三维的数值模拟结果均表明,试验段边界层的位移厚度随分布抽吸率的增加而减小;当分布抽吸率达到某一数值后,若继续增大,那么边界层的位移厚度将基本保持不变．研究结果对风洞建设及试验时分布抽吸率的选取有参考意义．     

Electrokinetic flow in connected channels: a comparison of two circuit models

We apply the recently developed ‘ion current model’ (ICM) to investigate mixed pressure-driven/electro-osmotic flow in electrokinetic series circuits. Under the ICM, the local geometric mean ion concentration varies throughout a microfluidic circuit as a consequence of ion conservation. ICM predictions are used to assess the accuracy of the earlier ‘total current model’ (TCM), which is instead based upon the simplifying assumption that the geometric mean ion concentration is uniform in all channels within a circuit. The model comparison is performed over an experimentally relevant range of physical parameters and channel dimensions. When the ratio of total current to flow rate is small, or when the inlet concentration is very low or very high, the ICM and TCM give similar predictions of the total pressure and potential differences across simple three-channel contraction–expansion networks. Otherwise, the errors introduced using the TCM may be very large. Our results demonstrate that the common assumption that the electrolyte concentration throughout a device is equal to the concentration of fluid supplied to the device is not always valid, even if there is little or no electric double layer overlap.     

Practical comparison of two turbulent models

A numerical study of a number of viscous compressible gas flows, using a one-parameter differential turbulence model of Spalart-Olmaras and another, obtained by changing the variables in the two-parameter SST model of Menter, is conducted. Calculations are based on Reynolds averaged two-dimensional Navier-Stokes equations, using a difference scheme of the fifth order of approximation. The problems of a subsonic flat plate, spoon-formed cavern, Jones airfoil overflow, separated flow in front of the angle of compression and dissipation of a single vortex are considered. These results permit me to better define the limits of applicability of the turbulence models considered, and to note their possible shortcomings.     

Convergence to unconfined flow of the three-dimensional transonic self-correcting wind tunnel

The mixed difference method (ref. [1]) is used to investigate the convergence problem of the three-dimensional transonic self-correcting wind tunnel. The interior wind tunnel and the exterior unconfined flow-fields are described by the transonic small disturbance equation. In order to determine whether the unconfined-flow is obtained in the interior tunnel, two flow variables at a control surface are needed. They are the perturbation velocity components parallel to the free stream and perpendicular to the control surface. Their distributions are evaluated at the control surface for both the interior and exterior regions. The results of the numerical calculations indicate that after several iterations of one flow variable at the control surface the interior wind tunnel flowfield converges to the free-air flowfield.     

深海水下采油树流场分析及流阻计算

建立500 m水深的采油树的流场简化模型,对采油树流场在给定的2种工况下进行分析,评定流体流动和分布特点并计算流阻.分析结果表明：采油树本体在2种工况下的压力和速度变化较均匀,只是在变直径处或直角弯管处会出现湍流现象.     

坑道水核磁共振探测激发磁场计算与测试方法研究

提出一种测量激发场垂直于地磁场分量的测量方法：应用固定线圈电磁感应法测量激发场,应用磁通门传感器测量地磁场,通过矢量运算求解激发场垂直于地磁场的分量。制作了激发场测量装置,通过对比激发场的径向分量和轴向分量的理论计算值和实测值,验证测量装置有效性。分析固定点处激发场垂直于地磁场的分量受线圈布设方向的影响,推导出固定点处激发场垂直于地磁场的分量取最大值时线圈布设角度求解方法,为实际探测线圈布设方向提供理论指导。     

Numerical calculation of a laminar two dimensional straight cascade flow

The laminar and incompressible flow in a straight cascade is investigated. Numerical solutions of the full Navier-Stokes equations are obtained using the vorticity-stream function formulation and body fitted coordinate system. The numerical method includes a special force balance for the determination of the downstream boundary condition and a double sweep deferred correction which allows a second order accuracy but with the stability properties of an upwind first order scheme. Results for cylindrical, elliptical and NACA 0012 airfoils are presented including separated flow regions. Good agreement with experiments and previous computations is obtained.