低真空管道磁浮系统结构参数优化理论研究北大核心CSCD

针对低真空管道磁浮系统结构参数设计存在的问题和不足,提出了一种基于正交理论和流体力学仿真相结合的参数设计方法,采用多因素正交试验方法,以列车气动阻力为评价指标,研究阻塞比、管道压力和运行速度对列车气动阻力的影响趋势,并采用极差分析和方差分析,确定各因素影响的主次顺序以及不同因素对列车气动阻力影响的显著性,获得最佳参数方案。试验结果表明:阻塞比对列车气动阻力的影响程度最大,管道压力的影响程度最小,且阻塞比和运行速度对列车气动阻力的影响最显著,管道压力不显著,获得较优的方案为阻塞比取0.1、运行速度取600 km/h、管道压力取700 Pa,优化结果将为低真空管道磁浮系统设计提供理论依据。     

低真空管道磁浮系统结构参数优化理论研究

针对低真空管道磁浮系统结构参数设计存在的问题和不足,提出了一种基于正交理论和流体力学仿真相结合的参数设计方法,采用多因素正交试验方法,以列车气动阻力为评价指标,研究阻塞比、管道压力和运行速度对列车气动阻力的影响趋势,并采用极差分析和方差分析,确定各因素影响的主次顺序以及不同因素对列车气动阻力影响的显著性,获得最佳参数方案。试验结果表明:阻塞比对列车气动阻力的影响程度最大,管道压力的影响程度最小,且阻塞比和运行速度对列车气动阻力的影响最显著,管道压力不显著,获得较优的方案为阻塞比取0.1、运行速度取600 km/h、管道压力取700 Pa,优化结果将为低真空管道磁浮系统设计提供理论依据。     

真空管道高速列车气动噪声研究

为了探究真空管道高速列车气动噪声随着列车运行马赫数变化的分布规律,本文对真空管道交通(VTT)系统内高速列车气动噪声的研究主要采用理论研究和数值模拟相结合的方法。采用基于Lighthill声学分析法,建立高速列车的二维模型。运用流体软件FLUENT进行数值模拟,数值计算并分析了低压环境下真空管道内高速列车远场气动噪声的分布规律、频谱特性以及声压等声学指标;然后通过对数值模计算结果的后处理,对气动噪声数值规律总结。结果表明气流流速快、扰动作用强、脉动压力大、湍流活动剧烈的流线型车头为高速列车主要的噪声声源,即列车的气动噪声取决于列车表面脉动压力,脉动压力越强,声压值越大。     

管道断面尺寸对真空管道交通建设成本与运营成本的影响

影响真空管道交通建设成本与运营成本的因素很多,其中管道断面尺寸是最主要的影响因素。管道断面越小,显然建设成本越低。但小管道断面意味着阻塞比增加和空气阻力增大,对运营成本的影响并非显然。通过对真空管道中不同阻塞比、不同真空度时列车空气阻力的计算与比较,可知对于相同的空气阻力工况,减小断面所节省的抽真空能耗大于因提高真空度而增加的抽真空能耗。因此,当不考虑真空度提高所造成的维持真空成本的增加时,减小管道断面既是降低真空管道交通建设成本的有效途径,也是降低真空管道交通运营成本的有效途径。     

横通管道参数对真空管道列车运行阻力的影响北大核心CSCD

为了探究横通管道参数(横通管道长度、横通管道间隔、横截面积大小)对真空管道列车运行阻力的影响,本文在Fluent中对不同运行工况的列车进行数值模拟,通过数值模拟得到列车在带横通管道的真空管道交通系统运行时的运行阻力。结果显示,带有横通管道的真空管道列车的运行阻力与单真空管道列车的运行阻力相比大幅降低。随着横通管道长度的增加,列车运行阻力先降低后小幅度上升,管道长度达到8 m时再增加长度对列车运行阻力影响较小;随着横通管道间隔增加,列车运行阻力先增大后降低,间隔达到2.5倍车身长度时,列车受到的运行阻力小幅度波动;随着横通管道横截面直径由1.0 m增大到2.0 m,即横截面积由0.79 m^(2)增大到3.14 m^(2)时,列车运行阻力随着横截面积的增大近似线性下降。     

真空管道列车

用管道输送东西,对城市居民,特别是高层楼房的居民来说并不陌生,日常生活中用的自来水、煤气都是通过较远的水厂煤气厂送来的。没有管道运输,城市居民的生活是不堪设想的。工业生产更离不开管道运输。近年来,苏联科学家还研制成功了真空管道列车。这种管道列车可以输送各种块状和粒状的物料,还可以输送机器零件,垃圾。真空管道列车由集装车数节编组而成。头部和尾部各挂一节气力牵引车,通过牵引车前后两侧管道内所形成的真空条件来推动列车前进。     

海底真空管道合理支撑间距测算模型与数值分析北大核心CSCD

海底真空管道(SVT)是一种适合穿越海峡、海湾的新型交通方式,其特征是在海床上每隔一定距离修建管墩,其上铺设管道,管道内抽成真空,供车辆高速行驶。由于海水对管道具有浮力作用,有效抵消管道重力荷载,减轻管道弯曲应力,使得管墩对管道的支撑间距可以较大。根据海底真空管道断面结构,分析管道固有频率取值,建立基于刚度条件和基于强度条件的支撑间距测算模型,计算管道自身静荷载、海水浮力荷载,推导单位长度上车辆许允重量算法,进而建立基于车辆动荷载的最大支撑间距计算模型。依据各模型,按钢质管道管径2～3. 4 m,管壁厚度10～30 mm,计算管道最大支撑间距,并进行数值分析。海底真空管道管墩合理支撑间距大于100 m,最大可达500 m,必要时中间加设张力腿。主要制约因素不在管道强度方面,而在于管墩抗压、抗拔和抗横向作用力的能力。提出海底真空管道预浮力法和预重力法概念以及管道设计原理。     

海底真空管道合理支撑间距测算模型与数值分析

海底真空管道(SVT)是一种适合穿越海峡、海湾的新型交通方式,其特征是在海床上每隔一定距离修建管墩,其上铺设管道,管道内抽成真空,供车辆高速行驶。由于海水对管道具有浮力作用,有效抵消管道重力荷载,减轻管道弯曲应力,使得管墩对管道的支撑间距可以较大。根据海底真空管道断面结构,分析管道固有频率取值,建立基于刚度条件和基于强度条件的支撑间距测算模型,计算管道自身静荷载、海水浮力荷载,推导单位长度上车辆许允重量算法,进而建立基于车辆动荷载的最大支撑间距计算模型。依据各模型,按钢质管道管径2～3. 4 m,管壁厚度10～30 mm,计算管道最大支撑间距,并进行数值分析。海底真空管道管墩合理支撑间距大于100 m,最大可达500 m,必要时中间加设张力腿。主要制约因素不在管道强度方面,而在于管墩抗压、抗拔和抗横向作用力的能力。提出海底真空管道预浮力法和预重力法概念以及管道设计原理。     

LNG低温真空管道真空度测试试验台设计与应用北大核心CSCD

为了研究温度变化对液化天然气(LNG)低温真空管道真空度的影响,文章基于表面温度法与温度场原理测量真空度的方法,设计出了一套基于温度法的高精度测量LNG低温真空管道真空度试验台。该低温真空管道真空度测试试验台以高真空多层绝热作为绝热方式、以多层反射层和隔热层组成的保温层作为绝热材料、以奥氏体不锈钢作为低温绝热管道的材料、以5A分子筛作为吸附残余气体的吸附剂,以低温液体容器、模拟服役管道、低温液体缓冲区、真空度和温度测试单元模拟实际中的真空管道,只需要通过测量真空管道外管外壁温度及对应的环境温度,获得其真空度。文章所设计的LNG低温真空管道真空度测试试验台攻克了目前真空管道中无法直接测量管道真空度的难题。     

真空管道结构模拟试验系统研制与试验验证北大核心CSCD

为研究真空管道运输系统管道结构在真空度和温度载荷作用下的结构力学问题,应用相似理论制作了应力相似比为1的真空管道模型,研制了真空管道结构模拟试验系统。系统由模型管道、真空系统、温度控制系统和数据采集系统4个子系统构成,具备真空度-温度耦合环境的模拟能力。在真空度0~95 kPa、温度30~60℃范围内,可以对真空管道结构力学性能开展试验研究。应用该系统完成了2组测试试验,结果表明,模型管道的结构应力与真空度和温度均呈线性递增关系;真空度和温度对管道结构的作用效果相互独立,对管道横截面不同位置的作用效果差异较大。试验系统实现了对真空管道运行环境的模拟和管道结构力学行为的监测,提供了真空管道力学行为的一种试验方法,为其在水土压力、列车运行载荷等更复杂条件下的力学性能研究奠定了基础。     

Computation of Stokes Flow due to the Motion or Presence of a Particle in a Tube

The computation of Stokes flow due to the motion or presence of a rigid particle in a fluid-filled tube with arbitrary geometry is discussed with emphasis on the induced upstream to downstream pressure change. It is proposed that expressing the pressure change as an integral over the particle surface involving (a) the a priori unknown traction, and (b) the velocity of the pure-fluid pressure-driven flow, simplifies the numerical implementation and ameliorates the effect of domain truncation. Numerical computations are performed based on the integral formulation in conjunction with a boundary-element method for a particle translating and rotating inside a cylindrical tube with a circular cross-section. The numerical results are consistent with previous asymptotic solutions for small particles, and complement available numerical solutions for particular types of motion     

Evaluation of Aerodynamic Drag and Torque for External Tanks in Low Earth Orbit

A numerical procedure is described in which the aerodynamic drag and torque in low Earth orbit are calculated for a prototype Space Shuttle external tank and its components, the “LO2” and “LH2” tanks, carrying liquid oxygen and hydrogen, respectively, for any given angle of attack. Calculations assume the hypersonic limit of free molecular flow theory. Each shell of revolution is assumed to be described by a series of parametric equations for their respective contours. It is discretized into circular cross sections perpendicular to the axis of revolution, which yield a series of ellipses when projected according to the given angle of attack. The drag profile, that is, the projection of the entire shell is approximated by the convex envelope of those ellipses. The area of the drag profile, that is, the drag area, and its center of area moment, that is, the drag center, are then calculated and permit determination of the drag vector and the eccentricity vector from the center of gravity of the shell to the drag center. The aerodynamic torque is obtained as the cross product of those vectors. The tanks are assumed to be either evacuated or pressurized with a uniform internal gas distribution: dynamic shifting of the tank center of mass due to residual propellant sloshing is not considered.     

冰棱对三维覆冰导线气动力特性影响研究

为了研究冰棱对覆冰导线气动力及驰振稳定性的影响.应用FLUENT中的SSTk-w湍流模型对三维五冰棱覆冰导线绕流场进行数值模拟分析,将三维五冰棱覆冰导线模型沿展向方向分为5个节段,监控全攻角下节段3的阻力系数、升力系数,并分析不同风速、冰棱长度、相邻冰棱间距等对气动力参数产生的影响,根据Den Hartog理论计算得到...     

倒角切角对方柱气动性能影响的大涡模拟研究

倒角和切角措施对方柱的气动力及流场影响很大,常作为方柱流动控制的手段,采用大涡模拟方法,以雷诺数22000的方柱为研究对象,考虑了角部措施(角部变化率10%)的影响,对均匀流场下标准方柱、倒角和切角方柱周围流场及气动性能进行了模拟研究。通过将标准方柱大涡模拟结果与相关文献的试验和数值模拟结果对比,验证了该方法及参数取值的有效性;研究分析了倒角和切角措施对方柱风压分布和气动力的影响,并着重从时均流场和瞬态流场角度分析了角部处理措施对方柱气动性能的影响机理。结果表明,倒角和切角措施对方柱表面风压分布和气动力均有一定影响,其中对方柱表面流动分离区的风压系数影响更为显著。采用角部处理措施后,方柱前缘角区的流动分离受到影响,分离剪切层扩散角更小,侧面的分离涡更贴近壁面,从而在方柱侧面形成再附,尾流变窄,旋涡脱落频率成分更为复杂,使得方柱的平均阻力系数更小,气动力脉动强度更弱,旋涡脱落频率更高、强度更弱。     

开架式气化器竖直圆管内超临界氮换热实验研究

目前国内外对液化天然气(LNG)接收站的开架式气化器中超临界天然气的流动换热实验研究非常少,本文为了研究开架式气化器中竖直管内超临界流体的流动换热特性,搭建了竖直单管超临界流体换热实验平台。以液氮代替液化天然气,研究了氮入口压力、水温和水流量等不同参数对换热的影响。结果表明:在拟临界温度以下,表面传热系数随着压力的增大逐渐减小,但拟临界温度以后,这种趋势相反;当水流量足够大时,氮出口温度取决于管外水温而不是水侧流量。最后,基于实验数据拟合出了适用于竖直圆管内超临界低温流体流动换热的半经验关联式,关联式预测值和实验值的平均绝对偏差为8.42％,可以准确预测竖直加热管中超临界氮的表面传热系数。     

Braking of a “Magnetized” Sphere in a Hypersonic Rarefied Plasma Flow

The dependence of the drag coefficient of a “magnetized” (with a self-generated magnetic field) sphere on the ratio of the magnetic pressure to the gas dynamic pressure in a hypersonic rarefied plasma flow is determined experimentally. The dependences are obtained for a wide range of angles between the vectors of the incident flow velocity and the magnetic field, as well as between the velocity vectors of the incident hypersonic plasma flow and a subsonic plasma jet injected from the surface of the sphere. It is shown that the injection of a subsonic plasma jet from the surface of a “magnetized” sphere in a hypersonic rarefied plasma flow increases its drag coefficient by several times in comparison with an “unmagnetized” sphere.     

椭圆管换热器对空调室内机声场影响的数值模拟

椭圆管换热器由于良好的流动和换热特性,在换热设备中有广泛的应用。本文利用计算流体力学方法,对椭圆管翅片换热器应用于空调室内机的流场和声场进行数值模拟,并与圆管作对比。计算结果表明,换热管形状对贯流风机内部偏心涡的形成位置和大小没有影响;与采用相同截面积的圆管翅片换热器的室内机相比,相同条件下,采用椭圆管换热器对于室内机增加风量,改善制冷性能,降低噪声尤其是低频噪声方面有良好的效果。其中,长短轴之比为2的椭圆管可以降低室内机噪声4 d B。     

汽车外表面气动噪声特性分析

以荣威750为研究对象,通过声学风洞实验手段对车辆后视镜表面、侧窗表面及其附近流场,以及外场的气动噪声特性进行测试分析;在对数值计算结果验证分析之后,通过数值计算手段以流场脉动压力标准差为评价指标并结合速度场特征,分析车辆表面的压力脉动特性及其产生的原因,在此基础上对车辆表面的噪声大小和分布以及频率特性进行计算分析。研究表明车辆的气动噪声主要能量集中在中低频,频带较宽,不同部位特性差异较大;表面压力脉动是表面气动噪声产生的根本原因,压力脉动大的地方气动噪声亦大;气动噪声大的位置是发生气流分离,湍流运动比较剧烈的区域。就该款车而言,气动噪声主要出现在汽车头部上方、前后挡风玻璃边沿、车顶、A柱、侧窗、后视镜以及车尾和轮胎部分位置处。     

600 km/h高速磁浮列车明线交会横向气动性能

采用三维、非定常、可压缩RANS方程和k-ωSST湍流模型及重叠网格技术的数值仿真方法,对我国600 km/h高速磁浮列车明线交会横向气动性能进行研究.展示了明线交会过程中列车表面的压力变化特性,揭示了列车侧向气动力、偏航力矩和侧滚力矩的变化规律,分析了车体横向摆动和侧滚原因,研究了车速对横向气动性能的影响规律.结果 ...     

平流层飞艇气动阻力的参数分析

为了研究环境参数及外形布局对平流层飞艇气动阻力的影响,在验证CFD数值模拟方法的基础上,从气动阻力包括压差阻力与摩擦阻力的角度探讨了风速、动力粘度系数、空气密度、Re数、长细比及尾翼对飞艇气动阻力的影响规律及机理。结果表明:气动阻力系数随风速与空气密度的增加而减小,随动力粘度系数的增加而增加;气动阻力系数随Re数减小的趋势,取决于摩擦阻力系数随Re数的减小趋势;随长细比的增加,摩擦阻力系数呈现增加趋势,但气动阻力系数呈现先减小后增加的趋势;尾翼对气动阻力系数的影响主要体现在压差阻力系数的改变。