横流冲击射流涡旋结构的实验和数值研究

The objective of this dissertationis toinvestigate thei mpingingjet under the influence of crossflow.It hasbeen known that there exist jet shear layer ,i mpinge-ment on the bottom wall ,interactions between the in-duced wall jet and the ambient crossflowin near field .There are fewintensive studies of the i mpinging jet incrossflowat home and abroad due to the complexitiesof flow, such as the formation and evolution of thevortical structures ,interactions among vortices , whileresearches on th…     

采用3D-LDA测量旋转射流速度的方法研究

为了准确测量旋转射流的三维分速度,该文着重研究了激光多普勒测速仪(LDA)的三维测试技术,通过实测数据和数值模拟,对比分析了同时具有发射和接收功能的一维和二维探头的位置关系、射流外围玻璃窗的影响、非协同测量模式的选择、有效数据率等问题。研究表明,在带有玻璃观测窗口的有限空间射流测量中,两探头宜采用后向接收布局,而L型布局测得分速度有一定的偏移,需要做多次的测试获取校正参数。为准确地三维速度的测试提供参考。     

非稳态冲击射流传热特性数值研究

针对冲击射流传热问题,传统的2方程k-ε湍流模型难以准确预测,采用了3方程k-ε-f_μ湍流模型进行射流传热数值模拟。首先,通过将传热的数值计算结果与文献实验数据结果作对比,验证了所建立的数值模型在预测努塞尔数分布及其二次峰值位置的准确性。在此基础上,又研究了低温欠膨胀音速冲击射流流场冲击壁面的传热特性,得出：不同压比工况下,二次峰值的位置随着压比的增大向壁面射流流动方向移动;不同冲击距离工况下,当冲击距离在一定范围内,压比的增大对努塞尔数影响不大,仅使二次峰值的位置发生改变。     

基于SST-SAS方法的水射流数值模拟

水射流在工业生产中广泛应用,具有重要的研究价值。本文采用数值模拟方法,使用CFD软件对水射流的流场进行了模拟和分析。研究对圆形喷管进行了简化,建立了二维轴对称模型,流体介质为甘油水溶液,湍流模型基于SST-SAS模型,并与实验结果进行对比。研究发现,k-ε湍流模型在冲击射流低雷诺数区域的模拟能力不足,而SAS湍流模型在不同位置处的计算值与实验值吻合良好,表明该模型可以很好地模拟低雷诺数区域的冲击射流流场,可以为下一步研究冲击射流中冲击高度、喷嘴形状、雷诺数等因素对流动特性的影响奠定了良好的工作基础。     

雷诺数对槽道平面叶栅气动性能影响的数值研究

为了提高叶栅的气动性能,通过研究叶栅流场的流动结构改变几何参数以达到对叶栅进行流动控制的目的。该研究在原有干净叶栅的尾缘附近从下翼面到上翼面之间开了一个通槽,利用CFD商用软件数值模拟了干净叶栅和开槽叶栅在不同雷诺数下的气动性能,分析了雷诺数对二者气动性能的影响以及流场结构。研究表明:在低雷诺数下,这种槽道结构能够提高叶栅的总压损失系数同时适当的增大气流转折角;随着雷诺数的继续增加,在高雷诺数下槽道结构对叶栅的气动性能提高有限。     

基于FPGA和DMC算法的无叶风扇的设计

提出一种以FPGA处理器为核心的无叶风扇,分别做系统的硬件设计和软件设计,并把动态矩阵控制算法(DMC)应用于风扇的气压控制,达到调整风扇风速的作用。结果表明,DMC控制能够使输出气压迅速跟踪设定气压,可获得较好的稳定性和准确性,该方法能适应其它类似参数的控制。     

翅片结构对金属-聚合物散热器散热性能影响的数值模拟研究

针对芯片的冷却问题,基于热量传递平衡原理,提出了1种新型的金属-聚合物复合式散热器,该散热器利用金属基板优良的导热性能和聚合物微结构翅片优良的散热性能实现热量的高效导出和高效散出。采用FloEFD热分析软件对翅片的高度、厚度、间距等翅片结构对复合式散热器散热性能的影响进行了研究。结果表明当翅片高度为50mm时,热源温度最低;当翅片厚度和间距分别为1mm和2.5mm时,对流换热系数存在最大值,分别为32.54和31.93 W/(m~2·K),为高效、低成本的金属-聚合物散热器的推广和应用提供依据。     

基于数值信息法的煤巷支护综合设计研究

针对山西大同某煤矿辅助巷道支护结构的锚杆与锚索的设计,采用理论设计、数值模拟、观测设计、工程类比几种方法的综合设计进行方案选择、设计优化。此方案不仅在经济方面,而且在技术、安全方面都满足要求,对类似的工程起到借鉴的作用。     

无压流旋流除砂器速度场的数值模拟

主要讨论了无压状态下旋流除砂器的速度场.针对速度场问题,利用CFD数值模拟软件(Fluent),采用三维模型进行了模拟.得出在入口角度、进(出)水口位置、长、宽、高、圆环直径等几何数据不变时,不同高度差情况下工作圆心内速度的变化关系.进而从理论上分析高度差对除砂效率的影响,确定最大除砂效率下的高度差,为进一步研究打下基础.     

边坡降雨入渗的饱和-非饱和有限元数值分析

针对降雨入渗时边坡的稳定问题,运用饱和-非饱和渗流有限元法模拟降雨条件下土质边坡渗流场的变化情况.研究了降雨入渗情况下边坡内非饱和渗流场的变化以及渗流场的变化对边坡失稳的影响机理,结合工程边坡算例,进行了边坡内渗流场的数值模拟,得出了有意义的结论.     

基于OpenFOAM的燃烧数值模拟研究

〖JP2〗现有商业计算软件对燃烧室内的燃烧流场进行计算时存在精度不高、非开源、不可扩展等问题,难以满足工程设计需要。在前期完成冷态雾化模拟基础上,开发了基于开源计算平台OpenFOAM的燃油雾化燃烧求解系统,构建〖JP〗大涡求解器,对加州大学伯克利分校测量的液雾两相燃烧实验进行了数值模拟。通过计算得出液滴温度维持在350K左右,表明模拟效果较符合燃烧流场温度变化,系统能较好地展示湍流燃烧流动的反应特性,符合工程研究需要。     

基于振型数据的塔架结构损伤数值模拟分析

近年来对结构的损伤分析方法甚多,本文利用ANSYS有限元软件对塔架结构的损伤进行数值模拟分析,基于结构损伤前后的振型数据,实现了对一平面塔架结构的较精确的损伤状态评估。数值模拟结果表明对塔架结构的损伤评估具有一定现实意义。     

激波结构的研究--用立方样条数值模拟Kdv-Burgers激波结构的发展

使用王璞和R·Kahawita教授在河口动力学的数值模拟研究中得到的化简后的立方样条求解偏微分方程的 3× 3矩阵系统求解方法 (1- 3)数值模拟求解了一维的非线性Kdv -Burgers模型方程 ,讨论了耗散与弥散对此激波结构的影响 ,结果和文献[4] 一致。说明了对于Kdv方程不存在扭型弧立波 ;对于Burgers方程不存在钟型孤立波 ;对于Kdv -Burgers方程则兼有二者特点存在扭钟型 (振荡型 )弧立激波 ;这个结论对于文献[5] 是一个数值上的支持。在计算过程中 ,再次显示了立方样条在求解偏微分方程 (特别是流体力学问题 )中所具有的 :(1)任选网格保持高精度 ;(2 )极易处理边条 ;(3)具有的三对角型方程组计算快捷等优点。     

旋转冲压压缩转子试验系统中排气支板的研究

为了对旋转冲压压缩转子试验系统中排气支板进行研究,采用Fluent流体计算软件对不同支板转角以及在支板段加装分流叶片时旋转冲压压缩转子试验系统通流部分进行数值模拟。结果表明:支板转角为30°时,在效率保持不变的情况下,旋转冲压压缩转子压比相比原型提高了1.23%,支板段总压恢复系数提高了5.56%。支板在转角为20°时其进出口的密流最大,流通能力最强。当支板加装1片分流叶片时,旋转冲压压缩转子的压比及效率分别比原型提高了0.18%和2.6%,此时支板段的总压恢复系数比原型提高了5.54%,支板进出口的密流最大,流通能力最强。     

基于材料特征的超声数值模拟仿真模型实验研究

研究并实现了基于材料特征的超声仿真系统,并在图形测量及处理方面都取得了满意的成果.为进一步证明所提出的数值模拟模型的适用性,在同一时域下将数值模拟模型获得的信号与实际测量数据进行了对比.实验结果显示,材料的声波传播可以进行数值模拟仿真.此外,建立的数值模拟模型可获得比实际测量数据更多的超声数据及规律,并能够在实际材料模...     

仿生叶片对多翼离心风机噪声影响的数值研究

为了研究应用仿生叶片对多翼离心风机噪声特性的影响,首先,采用CFD(computational fluid dynamics)方法数值预测了标准NACA0012翼型和仿生翼型的远场噪声,通过2种翼型噪声预测结果的对比,明确了仿生翼型的降噪效果;进而,尝试将这2种翼型运用于多翼离心风机中,对风机整体气动性能及噪声进行了数值模拟,针对带有NACA0012翼型的多翼离心风机,实验测量其性能和噪声,以验证文中数值计算方法的有效性;最后,根据数值计算结果阐述了多翼离心风机中仿生翼型的节能降噪机理。研究结果表明:仿生翼型能够在不改变风机气动性能的情况下,有效降低风机气动噪声;同时,噪声频谱分析也表明,采用仿生叶片能有效降低多翼离心风机的旋转噪声和涡流噪声。     

基于ANSYS的土石坝渗流数值模拟研究

基于有限元原理,采用ANSYS软件中的热处理模块,建立了坝体数值分析模型,针对湖南省长沙县五龙山土石坝的渗流过程进行了数值模拟,得到了在三种工况下坝体加固前后的渗流速度、渗流量、渗透坡降、逸出点高程、渗透比降等特征值,通过比较可知:在正常蓄水位、设计水位及校核洪水位条件下,采用粘土防渗墙进行坝体的加固,其渗流速度、单宽渗流量、逸出点高程以及逸出点渗透比降均小于坝体加固前计算相应值,平均渗透坡降高于加固前计算相应值。计算结果表明采用粘土防渗处理方法进行坝体加固,对保证土石坝的渗流稳定和坝体安全具有重要的工程实践意义。     

基于Delaunay网格和Voronoi图的油藏数值模拟方法研究

为优选油藏数值模拟计算的最佳方法,基于Delaunay三角网格和Voronoi图建立了二维油-水2相油藏的有限体积模型。结果表明:基于Delaunay网格计算得到的饱和度场能更好地反映储层各向异性对其分布的影响,计算精度更高,但是由于井筒附近的网格尺度太小,导致计算速度变慢;基于Voronoi图的有限体积模型计算精度比Delaunay网格上计算精度差,但是计算速度比Delaunay网格计算速度要快3个数量级。可见考虑井筒影响的Delaunay网格的有限体积模型能够较好地适用于单井或井组规模的油藏精细模拟,不考虑井筒影响的Voronoi图的有限体积模型适合于多井大规模油藏模拟。     

木星-火星-航天器系统的零速度曲面和转移轨道的数值研究

针对木星-火星-航天器系统,根据欧拉-拉格朗日方程建立了航天器的动力学方程,并通过数值模拟,研究了系统的零速度曲面和Jacobi常数的几何结构的关系,设计了一条可用于多任务轨道的从火星至木星的转移轨道。     

基于DEFORM的半轴套管体镦粗-反挤压数值模拟

应用 DEFORM 软件,对 JX1030半轴套管体镦粗—反挤压成形过程进行了模拟分析。观察到镦粗—反挤压过程中凹模大头直径的改变出现的"扩径"和"缩径"现象,分析了形成原因,提出了相应的解决措施。研究结果能够用来指导工艺实践,从而缩短产品开发周期,提高产品质量。