石油钻井中自激脉冲喷嘴的应用研究

研制了分析脉冲射流动态压力信号的软件,作为评价这种信号的波形特征、频率结构及能量分布的依据。测试分析表明:自激脉冲喷嘴振荡腔室的几何尺寸显著地影响着射流的振荡效果,其有效喷距较普通喷嘴更长、更宽。     

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本文对自激振荡脉冲喷嘴振荡腔的几何尺寸进行寻优,发现腔室内腔长的几何尺寸对振荡效果的影响大于腔径的影响;对轴心压力衰减规律的探索,证明其有效喷距为喷嘴入口直径的9～15倍;设立的模型可以作为评价动态压力信号的波形特征、频率结构及能量分布的参考。     

用TVD显隐格式模拟一维溃坝洪水波的演进与反射

应用空气动力学中的TVD格式构造了用于溃坝水流计算的显隐格式，模拟瞬间全溃时洪水波的运动，给出了与分析解的比较及多种数值试验，结果表明这类格式精度高，稳定性好，不产生虚假的数值振荡，对溃坝涌波具有较强的捕捉能力。     

城市街道峡谷机动车污染物扩散的模拟研究

采用数值模拟技术对城市街道峡谷机动车污染物的扩散规律进行了研究。介绍了城市街道峡谷机动车污染物扩散的数学模型 ,对街道峡谷内部气流运动及污染物浓度分布进行了模拟计算 ,获得了城市街道峡谷机动车污染物的扩散规律 ,并分析了街道形状对污染物扩散的影响。研究结果可为城市街道大气污染监测、评价及防治提供科学依据。     

优选数值计算方法用于不对称街道峡谷的研究

分别将迎风、混合及调和QUICK格式用于对称街道峡谷的汽车排放污染物浓度预测,并与风洞实验结果相比较,研究表明数值模拟与风洞实验吻合较好,调和QUICK格式的预测效果最佳。将调和QUICK格式用于不对称街道峡谷的研究,发现当迎风面建筑物高于背风面建筑物时,峡谷内的流场和浓度场与对称街道峡谷相似,即峡谷内有一个顺时针方向的强漩涡,使得背风面污染物浓度高于迎风面污染物浓度。同时,随着迎风面建筑物高度的增加,漩涡中心的位置成垂直向上分布,且与迎风面建筑物的高度基本成线性关系;当迎风面建筑物低于背风面建筑物且差别较大时,街道峡谷内出现了两个反时针方向旋转的强漩涡,使得峡谷内的流场与浓度场都发生较大的变化,迎风面污染物浓度会高于背风面污染物浓度。同时表明,峡谷上方的顺时针方向漩涡的中心呈抛物线向右上方向发展,而峡谷下方的逆时针方向旋涡的中心呈抛物线向左E方向发展。     

柴油机排气颗粒浓度和粒径分布特征试验研究

研究了6114柴油机不同工况下排气颗粒的数浓度、体积浓度和粒径分布特征,测试工况下柴油机排气颗粒数浓度均呈包括核模态（峰值粒径为10nm-20nm）和积聚模态（峰值粒径为50nm～80nm）的双峰对数正态分布。高转速下排气颗粒数浓度和体积浓度大于中间转速时的数浓度和体积浓度。相同转速下,颗粒体积浓度随负荷增加而增大,而数浓度高转速下随负荷增大而增加,中间转速下随负荷增加没有规律性变化。相同转速下,积聚模态数浓度随负荷增加而增大,核模态数浓度高转速下随负荷增大而增加,但在中间转速下随负荷增加无规律性变化。相同转速下,随负荷增加,核模态峰值粒径有减小趋势。中间转速下积聚模态峰值粒径随负荷增大先增大后减小,高转速下积聚模态峰值随负荷变化无明显变化。中间转速下排气颗粒的核模态峰值粒径小于高转速下核模态的峰值粒径,积聚模态峰值粒径大于高转速下积聚模态的峰值粒径。排气颗粒中核模态粒子占有较大的数量百分比,积聚模态粒子占有较大的体积百分比。     

带人行拱廊城市街道机动车污染物扩散规律

运用风洞试验与数值模拟技术相结合的方法,以上海市金陵东路街道为对象,研究分析了带人行拱廊街道内部机动车污染物的传输扩散规律。研究结果表明:街道内部形成了一个顺时针的漩涡,涡心位置偏向街道上部,同时在街道迎风面处的拱廊里形成了一个逆时针漩涡;在建筑物背风侧仍然形成了"爬墙效应",由于人行拱廊的影响,街道内部污染物的总体水平比不带人行拱廊时要高出很多,两侧的人行拱廊里都形成了高污染区域,在背风侧人行拱廊里污染更为严重。     

日光照射地面对街道峡谷内流场的影响研究

本文采用数值模拟技术对日光照射街道峡谷地面时峡谷内气体运动和机动车排放污染物扩散规律进行了研究。研究结果表明当日光照射到地面时,使得地面与峡谷内空气产生温差,由于密度不同造成的浮升力会对街道峡谷内的流场产生影响:风速较大时,峡谷内依然是规则的漩涡结构,热效应增强了湍流强度;风速较小时,峡谷内的流场结构发生变化,由较强的单漩涡变为多漩涡结构,与不计日光照射时峡谷内运动特征有显著的不同。峡谷内的污染物扩散受到流场结构变化的影响,在迎风面一侧逆时针漩涡的作用下污染在迎风面产生积累,而且多漩涡流场结构使峡谷内污染物浓度升高;但随着温差的增大,峡谷内的运动增强,污染物浓度相应降低。     

弯曲与分叉渠道溃坝波运动特性的数值预报

基于 TVD格式的有限差分算法思想 ,考虑节点与单元的对应关系 ,对任意四边形单元各边的通量采用优选限量函数的组合型 TVD格式进行插值 ,在时间上采用两步 Runge- Kut-ta法离散 ,建立了守恒型浅水方程有限体积的高分辨率计算模型。针对 180°强弯曲河道、90°双支以及 4 5°三支分叉渠道 ,数值预报了溃坝波的演进过程 ,揭示了溃坝波在弯曲河道中内外两岸速度与水位变化 ,在分叉河道中自动进行流量与动量再分配 ,在叉点角区形成旋涡、壅高等复杂运动特征 ,同时反映了湿底与干底的影响     

二维溃坝波传播和绕流特性的高精度数值模拟

本文建立了二维浅水方程的高分辨率差分模型，即将浅水方程作空间差分分裂，分别沿x、y方向应用组合型的通量限制二阶TVD格式，采用Van Leer的MUSCL型限量函数，用以解决二维溃坝的计算问题.首先分别与一维理论解和其它二维结果的比较，表明本文的方法非常成功.然后对全溃和部分溃情况下的溃坝波传播和绕流问题进行了数值研究，给出了精细的数值结果，揭示了其复杂的运动特性.