鲤鱼尾鳍对鱼体阻力特性影响的数值模拟

采用逆向工程方法获取了鲤鱼外形的三维点云数据,构建了鲤鱼三维模型,应用k-ωSST湍流模型对比模拟研究鲤鱼尾鳍对鱼体阻力特性的影响。结果表明:在未考虑鲤鱼表面黏性的条件下,鲤鱼摩擦阻力占总阻力的比例略大;鲤鱼尾鳍可显著减小鱼体压差阻力,来流速度为10m/s时,有尾鳍的鱼体模型压差阻力较无尾鳍的鱼体模型降低了4.95%;尾鳍在不同来流速度下均可显著减小鱼体模型压差阻力占总阻力的比例,最大减小了4%。     

北京交通大学大气边界层风洞已正式投入使用

北京交通大学大气边界层风洞为双试验段回流式闭口风洞。其中,高速试验段尺寸为3.0m(宽)×2.0m(高)×15.0m(长),最大试验风速为40m/s;低速试验段尺寸为5.2m(宽)×2.5m(高)×14.0m(长),最大试验风速为18m/s。第三方评测机构对风洞进行的流场校测表明,湍流度、风偏向角和速度不均匀性等各项指标均很好地达到了相关技术标准要求,可用于建筑、桥梁等结构的测压、测振实验     

近流线型断面静力三分力系数的雷诺数效应别

基于软件平台FLUENT6.3,选用标准k-ε湍流模型配合壁面函数法,采用边界层网格计算了近流线型断面雷诺数为1.38×106的三分力系数,并将数值计算结果与高雷诺数风洞试验结果进行了比较,从中选取对三分力系数识别较好的计算网格计算不同雷诺数的三分力系数。结果表明:基于FLUENT 6.3的标准k-ε湍流模型配合边界层网格,当近壁面网格控制合理时,能较好地识别近流线型断面雷诺数大于6.0×105的三分力系数;当雷诺数小于6.0×105时,数值模拟结果不甚理想。     

仿生二级微沟槽表面减阻特性数值模拟

快速游动的鲨鱼,其皮肤表面布满沿流动方向的沟槽,这种沟槽能够减小鲨鱼游动过程中的阻力。通过仿生技术人们设计了一系列具有单一尺度的沟槽结构,如V型、L型、U型等(定义为原始沟槽),并获得了一定的减阻效果。然而通过仔细观察,发现鲨鱼皮肤表面的沟槽并非是单一尺度的。根据这一启发,通过在原始V型沟槽顶部两侧增加小尺度三角形突起,设计了一种二级沟槽表面。利用RNGk-ε湍流模型,对原始V型沟槽和二级沟槽表面进行了流场分析。讨论了在不同雷诺数的情况下,两种沟槽壁面对湍流边界层内速度分布、沟槽壁面切应力及减阻效果的影响。计算结果表明,在一定雷诺数范围,原始V型沟槽最佳减阻4.6%,二级沟槽结构最佳减阻8.07%,二级沟槽减阻效果明显优于原始V型沟槽。二级沟槽表面能够更有效地抑制边界层内湍流流动,减小了流体流动的黏性阻力,具有更好的减阻效果。     

蜂窝器对送风口特性影响的数值模拟研究

采用数值模拟的方法研究了蜂窝器对出流方向性的影响、蜂窝器结构对出流特性的影响及蜂窝器的阻力特性。结果显示,蜂窝器可以使送风口出流方向一致性更好;增加蜂窝长度或减小蜂窝的孔口尺寸均可以增强出流方向的一致性,降低湍流度;蜂窝器单位长度阻力损失随着蜂窝长度和孔口尺寸的减小而增大。建议蜂窝长度取0.075m,蜂窝孔口尺寸取0.02m。     

磁路法计算电磁轴承电磁力的误差分析及修正

针对经典的电磁力磁路计算方法忽略了三类非线性因素而得到的线性电磁力模型与实际的非线性电磁力模型之间存在误差的问题,采用引入修正系数法来减小误差.在电磁力三大数学模型的基础上,分析了磁路法计算电磁轴承电磁力的误差来源,并以10kWh飞轮储能系统电磁轴承为实验对象,通过对比电磁力仿真结果和实验结果对误差进行了定性分析,并采用引入修正系数法对误差进行了定量修正计算.仿真和实验结果表明,采用引入修正系数法计算的电磁力误差相对较小,更加接近实测值,此方法可用于指导实际的工程设计.     

鲨鱼皮盾鳞结构减阻性能数值模拟

海洋中快速游动的鲨鱼因其皮肤表面具有减少摩擦阻力的肋条状盾鳞结构,从而受到研究学者的广泛关注。为了指导减阻表面的设计与制造,选用数值模拟的方法对鲨鱼皮盾鳞结构的减阻机理进行了研究。通过扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)观察,获取鲨鱼盾鳞的微观结构,构建出简化的几何模型单元,并设计了不同分布规则和排布的单元阵列,形成了大面积非光滑仿生结构表面。利用Fluent软件对建立的计算域模型进行流体动力学仿真,同时与传统的矩形沟槽非光滑表面进行比较。数值模拟结果表明:仿生非光滑表面均减少了摩擦阻力,并且相较于矩形沟槽非光滑表面,简化盾鳞结构表面的减阻率明显增加;当入口速度为5 m/s时,对齐排布的简化盾鳞结构表面的减阻率可达到17.86%。最后,从壁面附近区域的流体流速和湍流动能2个方面对非光滑表面的减阻机理进行了分析。研究结果可望对设计和制备具有减阻功能的海洋装备仿生表面起到指导作用。     

几何特征对柱面屋盖雷诺数转捩区间影响的风洞试验研究

大跨度柱面屋盖结构的风荷载特性具有明显的雷诺数效应,其屋盖几何特征对风荷载雷诺数效应影响较大。为此,以柱面屋盖为研究对象,开展了考虑几何特征影响的雷诺数效应风洞试验,变化几何特征参数包括矢跨比(f/L为1/6~1/2)和长跨比(B/L为1~12),试验雷诺数Re范围为6.90×10~4~1.38×10~6。基于风洞试验数据,分析了模型表面风压分布规律、压力梯度和升阻力曲线等。研究结果表明:柱面屋盖长跨比减小、矢跨比增大会使雷诺数转捩区间的下限值向高雷诺数范围转移,即三维绕流效应使得分离边界层出现转捩滞后现象;当模型长跨比B/L由12减小至1时,雷诺数转捩区间下限值从1.66×10~5逐渐增大至4.14×10~5;当矢跨比f/L由1/3增加至1/2时,转捩区间下限值则从2.48×10~5增大至4.14×10~5;对矢跨比1/6屋盖模型,在试验雷诺数(6.90×10~4~2.48×10~5)范围内无明显雷诺数效应。     

超高带肋混凝土悬臂结构水池侧墙施工技术

随着我国科技的发展,用于科研的水下条件实验室越来越普遍,超大超深水池成为目前的一种科技趋势。本工程水池为亚洲第一大水下条件实验室(长90.0m×宽24.0m×深15.0m),水池侧墙为带肋式钢筋混凝土悬臂结构,水池侧墙高15m、厚0.6m,肋板厚0.6m,横跨水池侧墙顶设置拖曳机构,拖曳机构安置于侧墙上部的导轨上。本工程水池侧壁具有长、高、薄等特点,因此超高带肋水池侧墙支撑体系为本工程施工重点。     

桩锚支护结构锚杆受力机理试验研究

为分析基坑开挖过程中桩锚支护结构的锚杆受力机理,结合西宁火车站综合改造工程的深基坑支护结构,对不同工况条件下锚杆的受力进行现场综合动态试验与监测。结果表明:在未施加预应力阶段,随着基坑的开挖,锚杆的锚固作用逐渐发挥,锚杆轴力沿锚固长度呈现先增大后减小的变化趋势,而摩阻力的分布则存在"中性点";对锚杆进行单循环加载时,锚头施加的荷载有所损失,锚杆轴力和摩阻力均沿锚固段长度逐渐减小;在施加预应力之后,锚杆轴力沿锚杆长度逐渐减小,随开挖深度的增加而逐渐增大,摩阻力沿锚固长度逐渐减小。所得结论可进一步完善锚杆的受力理论,为基坑支护的优化设计及施工提供参考性建议。