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。     

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儿种湍流模型(如к-ε系列,к-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.     

基于Fluent UDF的γ-Reθt转捩模型高超声速修正初步研究

为了提高γ-Re_θt转捩模型在高超声速转捩预测中的精度,在γ-Re_θt转捩模型中引入了马赫数和雷诺数来反映高超声速流动的可压缩效应,并基于响应面法重新构造了涡雷诺数与动量厚度雷诺数之间的拟合关系式,使得γ-Re_θt转捩模型可适用于高超声速流动。考虑到实际应用,利用用户自定义函数(UDF)功能对商业软件Fluent中的γ-Re_θt转捩模型的Re_θc和F_length函数进行了修正,并采用高超声速平板和钝锥对修正的γ-Re_θt转捩模型进行了检验和验证。与原始γ-Re_θt转捩模型以及实验数据相比,改进的γ-Re_θt转捩模型可以成功地预测由边界层转捩引起的斯坦顿数的变化,并且对转捩起始位置的预测精度较原始模型有明显改善。     

基于转捩模型的涡轮流场及性能数值模拟

基于耦合Langtry-Menter转捩模型的SST湍流模型,通过求解雷诺平均的N-S方程组对不同雷诺数工况下5台涡轮部件的性能及流场进行了全三维粘性定常计算。计算结果表明,所预测的5台涡轮效率及流通能力随雷诺数减小的变化量较俄罗斯经验关联曲线所给出的变化量偏低1~2个百分点左右。总的来说,建立的基于转捩模型的数值计算方法能够较好地评估雷诺数效应对涡轮性能的影响,具有较好的工程应用价值。     

平板边界层湍流的数值分析

对于不可压缩平板边界层的时间模式的直接数值模拟（DNS）而言,在转捩后继续计算,就可以得到湍流直接数值模拟结果．分析计算结果发现,当湍流充分发展后,其平均流剖面、各种量的脉动均方根值和雷诺应力等沿平板法向的分布都具有相似性．不过,从转捩完成至湍流充分发展之间有一过渡过程,其间上述相似性不成立．这一结果为简化但又较准确地计算工程技术问题中的湍流提供了一种可能性．此外,还分析了其他一些湍流特征,如形状因子和位移排移厚度随时间的演化规律．为了观察到相干结构,须将展向的计算域缩小一半,以增加分辨率,研究结果表明,湍流边界层近壁区存在相干结构,其主要表现是准流向涡或涡对．     

大气边界层中天线风载特性的数值分析

基于Reynolds时均N-S方程和RSM湍流模型,以大气边界层中具体地貌的风速剖面为入口边界条件,对某一车载雷达天线的风载进行数值模拟,得到天线的阻力系数;并与目前天线设计采用的均一风速为边界条件的计算结果进行比较,研究了工作高度、风速、地貌等因素对大气边界层中天线风载特性的影响。计算结果表明,大气边界层中天线的阻力系数随工作高度及风速的增加而增大;而地面粗糙度对天线阻力系数的影响则由天线相对于标准参考高度的位置决定。     

激波与边界层干扰研究综述

综述了激波与边界层干扰的研究工作,其内容涉及定常激波－边界层干扰的一般特性、气动加热、理论研究、数值模拟以及非定常激波－边界层干扰的若干问题。     

en方法在无限展长后掠翼边界层转捩判断中的初步应用

文章利用三维雷诺平均Navier-Stokes方程求解程序、三维层流边界层方程求解程序以及三维线性稳定性方程求解程序进行了中、小后掠无限展长机翼边界层转捩预测的研究。三维雷诺平均Navier-Stokes(RANS)方程求解程序为三维层流边界层求解程序提供层流边界层外边界的流动参数,后者为基于三维线性稳定性理论的en方法提供高精度的边界层速度型,由en方法得到的边界层转捩信息反馈给三维RANS求解程序,上述3种程序的耦合构成了一次对边界层的转捩判断。经过几次上述流程,边界层转捩的位置收敛,将计算得到的转捩位置与实验测得转捩位置进行比较,初步验证了文中方法的可靠性。     

用不同湍流模型预测机翼边界层分离区

介绍了机翼气流分离区的预测方法和不同湍流模型对其预测结果的影响。分析了C-S模型用于分离流计算的缺点,提出了对模型的若干种改进方案,并通过实例计算说明它们的应用效果。还给出了使用k方程模型求解边界层分离流问题的技术细节与技巧,对计算结果与代数模型结果以及试验结果作了比较。结果表明,对C-S模型的原型作适当修正是必要的,修正内容包括在外层粘度系数定义时用流向位移厚度来取代三维位移厚度,并计入壁面流线角影响;在定义内层粘度系数时,需计入压力梯度影响和横向与纵向旋涡粘度比的影响。     

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.     

Numerical simulation and analysis of water flow over stepped spillways

Numerical simulation of water flow over the stepped spillway is conducted using Mixture multiphase flow model. Different turbulence models are chosen to enclose the controlling equations. The turbulence models investigated are realizable k-ε model, SST k-ω model, v2-f model and LES model. The computational results by the four turbulence models are compared with experimental ones in the following aspects: mean velocity, the spanwise vorticity and the growth of the turbulent boundary layer thickness in the st...     

竖直加热平板对流边界层的数值模拟

为了研究壁面温度和来流速度对边界层特性的影响,采用计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)软件对空气流过竖直加热平板的对流边界层特性进行数值模拟.采用k-ε模型和SIMPLE算法分别对不同壁面温度的自然对流和不同来流速度的混合对流进行模拟计算,得到温度分布和速度分布,通过分析结果表明:高温对边界层特性的影响很小,而随着空气来流速度的增大,速度边界层和热边界层的厚度减小,最大速度增大.     

边界层对低渗透非达西渗流规律影响的实验研究

针对低渗透油藏中渗流规律偏离达西定律的问题,利用微毛管进行了边界层实验,研究了单一毛管中边界层厚度与压力梯度的关系,并在低渗岩心中进行了边界层对渗流规律影响的研究。同时分析了毛管半径、驱动压力梯度、粘度等影响边界层厚度的因素,并对他们的具体影响方式做了说明。研究结果表明:吸附边界层对低渗多孔介质中流体的渗流特征有着极其重要的影响,边界层越厚,渗流规律越偏离达西定律。     

Effect of absorption boundary layer on nonlinear flow in low permeability porous media

Taking low permeability cores of Daqing oilfield for example,the flow characteristics at low velocity were studied with the self-designed micro-flux measuring instrument.Considering the throat distribution and capillary model,the thickness of fluid boundary layer under different pressure gradients was calculated,and the mechanism and influencing factors of nonlinear percolation were discussed.The results show that the percolation curve of ultra-low rocks is nonlinear,and apparent permeability is not a const...     

应用γ-Reθ湍流模型模拟超声速进气道流动

为了准确预估转捩起始点位置,采用考虑转捩的γ-Reθ湍流模型,对锥体高超声速流场和平板激波/边界层干扰流场进行了验证,有效地预测了边界层转捩位置、激波/边界层干扰的复杂波系结构、分离流动以及气动加热现象,且比传统的湍流模型具有更高的可信度.设计了三压缩角和等熵压缩型面进气道流场,计算结果表明,等熵压缩型面设计具有较好的...     

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.     

一种新的镜头边界检测算法

提出基于联合直方图的镜头边界检测算法,利用相邻帧帧间联合直方图关于对角线的对称度在同一镜头内很高,而在镜头切换处很低的特性,定义相邻帧的相似度,通过对相似度做差分突出切变特征,同时引入有限自动机提高渐变检测的鲁棒性,并将切变和渐变检测紧密结合,获得了较好的检测效果．对多种类型的视频序列进行测试的实验结果表明,检测结果达到了95.6％的查全率和95.8％的查准率．