高雷诺数下双圆柱绕流的数值模拟

本文使用表面涡法研究高雷诺数下不同排列方式双圆柱绕流的流动状态，计算了双圆柱在并列、串列及级列的情况下的各种流动结构，涡街的变化及作用在圆柱上的受力情况。本文结果清楚地描述了双圆柱绕流复杂的流动状况，计算结果与实验显示的流动状况十分相似，斯特罗哈数和阻力系数与实验结果符合得很好。     

冷却排管的节能设计

从节能的观点出发，根据热力学原理和传递过程的理论，对冷却排管内湍流传热过程进行分析，研究损失随雷诺数的变化规律，探讨冷却排管的节能设计问题。     

大雷诺数流场中纤维层压力损失的计算

许多研究者对纤维层的压力损失进行了大量的研究，并取行了良好的结果。不过，这些研究均是假定气流为小雷诺数，即层流，而在工业应用中，无纺纤维层常常在大雷诺数流中运行。作者给出了大雷诺数流场中长度纤维上上无量的钢流体阻力的定义式，并用类比法求得了这种无量纲流体阻力和纤维层压力损失的计算式，最后用实验证实了这些研究结果。     

窄环形流道流体阻力与传热特性的研究

以蒸馏水为实验工质,用紫铜管对间隙为0.540～2.685 mm和间隙为0.540 mm的窄环形流道的流体分别进行了阻力和传热特性的实验研究。结果表明：窄环形通道内流体流动出现了从层流向湍流过渡提前的现象,且转捩雷诺数随着窄环隙尺寸的减小而降低。当Re〉750时,窄环形流道能够加强传热效果;而当Re〈750时,出现传热恶化现象,窄环形通道的传热系数小于理论计算的传热系数。     

复式断面明渠浅滩水深及雷诺数对湍流结构影响的大涡模拟研究

天然河流主槽和滩地间存在复杂的水体交换和混掺。利用大涡数值模拟(LES)研究复式断面明渠浅滩深度和雷诺数对湍流结构的影响,研究结果表明:明渠二次流强度和脉动强度在主槽浅滩深度比为1/2时最大;滩槽交界区二次流对顺流向流速结构有较大影响,并使紊动能发生重分布;复式断面明渠二次流强度和脉动强度随着雷诺数的增加逐渐增大并趋于稳定。     

低沸点气体液膜沿倾斜加热平板流动的稳定性

为了研究低沸点气体液膜沿倾斜加热平板流动的稳定性,首先建立低沸点气体液膜沿倾斜加热平板流动的物理模型并抽象出相应的定解问题;其次,用无量纲分析方法和线性稳定性分析方法得到小扰动振幅的Orr-Sommerfeld方程(简称O-S方程);然后,利用摄动法对O-S方程进行求解,得到低沸点气体液膜沿倾斜加热平板流动的稳定性判据及新的临界雷诺数;最后,以低沸点液氮液膜为例分析了各参数对稳定性的影响。结果表明:平板倾斜角、雷诺数、平板与液膜间的温差以及物性参数的减小都使得液膜流动稳定性增强,而波数的减小将使得流动稳定性下降。     

γ-Re_θ转捩模型在风力机翼型数值计算中的应用

很多湍流模型忽略了层流区域的存在,但实际流动在翼型某位置处开始转捩,此时模型显然偏离实质,计算结果精度较低。因此加入γ-Reθ转捩模型,将转捩动量厚度雷诺数Reθ作为经验关联函数来控制边界层内间歇因子γ的生成,再通过间歇因子来控制湍动能产生项,使湍流模型在层流区域失效。首先为了验证数值计算的准确性,采用上述方法针对风力机翼型A2121,在高雷诺数4×106下对几种典型攻角的气动性能进行计算,对比普通全湍流模型、湍流转捩模型和风洞试验的计算结果,发现湍流转捩模型结果更精确。之后在更大攻角范围-10.14°~25.09°内,采用此转捩模型数值方法进行气动仿真,发现其总体计算结果与风洞试验实验数据较吻合,验证了此数值方法的正确性和有效性。     

非球形风沙粒子的低雷诺数绕流阻力特性研究

采用有限体积法计算了均匀来流条件下圆柱体和正四面体颗粒的低雷诺数三维绕流流场,得到了颗粒在不刚来流方向下的速度分布、压力分布,分析了其阻力特性.结果表明,非球型颗粒的在风场中的绕流阻力大小受来流方向的影响明显,在特定方向阻力最大,这与绕流后的剪切层结构有关.通过比较发现,以往非球型颗粒阻力经验公式给出的只是单一来流方向时的阻力值,而非平均值.根据计算结果给出了新的拟合非球体阻力系数计算公式,可以更准确地估算非球型风沙颗粒各来流方向的平均阻力值.