涡量
- 基于黏性涡域法的二维钝体绕流模拟
orin[1]将涡量-速度方程分解为对流项和黏性扩散项两部分，而处理黏性扩散的方法有随机涡方法和确定性涡方法。常见的随机涡方法有随机走步法与重采样方法。随机涡方法在计算过程中产生随机数，虽然原理和实现方法均较简单，但由于扩散的随机性，此类方法在求解涡量时存在较大的统计误差且收敛速度较低。常见的确定性涡方法有粒子强度交换法（particle strength exchange method,PSE）[2]、涡量重分布法[3]和扩散速度法（diffusion
空气动力学学报 2023年9期2023-11-02
- 不同参数对带粗糙冰翼型绕流流场结构影响的实验研究
场的流线图、展向涡量和标准化雷诺应力分布的影响.图3为R1型粗糙冰作用下不同雷诺数的流线图.图中:X为实际流场的横坐标;Y为实际流场的纵坐标;C为翼型弦长.从图中可以看出各雷诺数条件下,气流在翼型前方的流线大体沿来流方向.气流流过翼型上表面的流动以附着流为主,未产生分离.说明实验采用的雷诺数未对气流的流动分离产生明显影响.图3 R1型粗糙冰作用下不同雷诺数的流线图Fig.3 Streamline of R1 rough ice at different R
上海交通大学学报 2023年9期2023-09-26
- 高压甲烷射流冲击预混火焰过程中涡量的变化
这一变化，微观上涡量也可用来分析流场中的气体流动.以涡量作为观测量来描述整个流场中的旋涡运动也在多个领域应用[14].涡是湍流的一种基本结构，理清涡的形成和研究如何采用可行的控制手段对涡旋起主导作用的流动实施有效控制是重要的[15].蒋时泽等[16]发现半球阵列式涡流发生器与水平线的夹角越大，尾迹区域涡的大小和分布受到前缘区域涡的影响越大.雷越[17]发现飞机起飞时侧风条件下，来流速度低、离地间隙小的情况下易生成地面涡，其吸入进气道后会造成总压损失.潘卫军
内燃机学报 2023年5期2023-09-26
- 基于动网格技术水平轴风力机叶片及尾迹流场旋涡特性
010051)以涡量为特征变量的横过程是单一性质的流体运动中2个基本动力学过程之一[1].来流风在通过旋转风轮后，由压力主导的边界层三维特性在风轮各个位置产生许多体积较小但却极为复杂的涡流结构[2]，然而这些占据了少量空间的涡结构对风力机造成了极大的影响.近年来随着试验水平的提升与仿真技术的革新，国内外对风力机流场中的涡结构进行了诸多研究.在试验测量方面，利用图像粒子测速法(particle image velocimetry， PIV)对风力机叶尖涡、中
排灌机械工程学报 2023年2期2023-02-21
- 基于非定常空化流动的离心泵涡旋结构数值分析
似结论，流道内的涡量随着流量的增加而逐渐减小，并且随着介质流动，旋涡发生破裂并逐渐减小。Posa 等[16]对比研究了在设计工况与非设计工况下带有不同扩压器的离心泵性能，发现流动分离和回流现象是由流经叶轮的压力梯度所决定的。由于非定常流场比较复杂，为了揭示流动原理，Zhang 等[17]研究了离心泵内的非定常流场，将压力脉动与涡旋结构演化相结合，证明了叶片尾缘脱落涡与压力脉动存在明显的相关性。曹等[18]研究发现局部压力较低的吸力面脱落的旋涡逐渐向上游回流
西华大学学报（自然科学版） 2023年1期2023-02-01
- 汇聚激波诱导具有正弦扰动双层重气柱界面的演化机理*
的变化规律,并对涡量进行动模态分解.结果表明: 初始扰动幅值较大的条件下,气层内界面内外均形成马赫反射结构并在中心发生多次激波聚焦,激波穿透外界面后环量增速更大,内界面“尖钉”“气泡”更早发展,内外界面幅值与混合率增速更大.气层厚度较大时,透射激波在重气柱内移动时相位发生改变,使得内界面波峰向外发展而波谷向内发展.气层厚度较小时,内界面生成“尖钉”“气泡”较晚且不明显.通过动模态分解可以发现:耦合效应弱时,低频弱增长的动模态决定了主干结构,低频弱增长的动模
物理学报 2022年21期2022-11-14
- 平面叶栅流场非定常特性分析
10°攻角通道内涡量云图对比，可以看出两种湍流模型的差别就在于RANS计算无法精确捕捉旋涡结构，RANS计算结果在各攻角的的尾迹均显示为较为细长的涡量带，与DDES计算结果有很大区别。在-10°、0°攻角下，叶栅吸力面没有发生大分离，因此除去尾迹部分，通道内其他部分马赫数、涡量云图吻合一致。当攻角继续增大时，叶栅吸力面出现大分离，然而RANS计算无法精确捕捉吸力面分离漩涡，导致两种湍流模型在整个通道内的云图都会有所差别。例如，在+10°攻角时，DDES计算
科学技术与工程 2022年26期2022-11-01
- 浸没式撞击流反应器流场涡特性的数值研究
影响撞击流反应器涡量场和涡特性的因素也有待深入研究。本文采用LES方法对浸没式撞击流反应器涡特性进行数值模拟研究。讨论不同进口速度(v0)、喷嘴间距(L/D)对流场涡量及涡能量的影响，结合Q判据分析涡的演化过程。根据流线图分析涡系的作用范围，判定流体的流动形式。然后考察不同工况下流场内的平均涡量和涡能量分布规律，得到流场的最优工况。本文的研究成果可为撞击流反应器的涡的特性提供理论依据，丰富撞击流反应器流场的内涵，为研究涡与混合关系提供理论基础和指导思路。1
化工学报 2022年8期2022-09-13
- 半球阵列式涡流发生器湍流尾迹流动特性研究
定义，流场中局部涡量集中的区域我们统称为涡旋，这些涡旋的形状可以是柱状或者层状的，在二维的情况下，经典的拉普拉斯方程解决的点涡系会存在奇异性文献[2]为了解决奇异性提出复合涡模型，流场分为了涡核内和涡核外区域，Rankine涡的所对应的涡量分布为：这是涡核内的涡量，在涡核外为零，但是Rankine涡在涡核边界处其速度和压强分布并不是光滑的过渡，因为Rankine涡为无粘涡模型。文献[3]在考虑N-S方程粘性扩散效应时，提出了Ossen涡模型，在柱坐标下，其
机械设计与制造 2022年6期2022-06-28
- 基于周向涡量的农用通风机叶片表面凹槽分析
了流场特征变量与涡量之间的关系。应用周向涡量分析方法对流场进行了诊断和分析，并以此优化了压缩机的结构。目前适用于我国的畜禽舍农用轴流风机叶片的优化设计研究较少，国内风机厂家的风机叶片设计大多依靠经验和模仿国外先进的叶片优化技术。本研究基于一款MODEL YJD90S-4镀锌铁皮农用轴流风机，拟采用风室试验、逆向建模、CFD数值模拟、引入周向涡量分析法，在原型风机叶片模型基础上进行凹槽参数化建模，并对其进行数值模拟计算，对比分析凹槽叶片对风机性能的影响，以期
中国农业大学学报 2022年5期2022-05-17
- 侧风条件下的翼尖涡数值模拟研究
布特征以及Q准则涡量分布。可以看到在无侧风条件下，四涡系结构中两翼尖涡向内侧卷起，在3倍翼展后向下方移动；两翼根部涡系涡核向下移动并向外侧轻微卷起。经实验，翼尖涡Q准则涡量曲线用二阶高斯曲线拟合效果最好，其特征为自1倍翼展后快速下降，翼根涡涡环量在向后传递过程中与机翼中段涡系，尾翼涡系融合有所上升，在约4倍翼展处达到近区尾流内涡量峰值，随后快速下降至与翼尖涡同一水平。图2 无侧风条件下四涡系结构在XOY、XOZ、YOZ平面下坐标及Q准则涡量分布(从上至下)
兵器装备工程学报 2022年3期2022-04-08
- 管内插螺旋液固两相流流场特征影响因素试验
ot后处理，得到涡量、径向速度、湍动能等物理量。图1 试验装置及PIV成像原理Fig.1 Experimental setup and PIV imaging principle 1.2 试验材料及参数自来水作为循环管路的介质。其颗粒材料为亚克力，密度为1.2 g/cm3，外径分别为1.5、2、3、4和5 mm，分别对应的沉降速度为0.094、0.109、0.134、0.154 9和0.174 m/s。其颗粒体积分数(φ=1%、2%、3%、4%、5%)是粒
中国石油大学学报（自然科学版） 2022年6期2022-02-03
- 不可压磁流体力学方程组的高精度数值解法
D方程组中密度-涡量-流函数形式的模型方程组经过高阶紧致差分离散后得到了空间四阶精度, 时间二阶精度的紧致差分格式.为了验证本文提出的高精度紧致差分方法的精确性和可靠性, 对有解析解的二维非定常不可压MHD方程组的初边值问题进行数值实验, 数值结果证明本文所建立的高阶紧致格式精确有效并且无条件稳定.高阶紧致格式更适用于求解低磁雷诺数下不可压粘性MHD问题, 本文正是基于这点进行了深入的研究.2.不可压磁流体力学控制方程在磁流体力学近似下, Maxwell方
应用数学 2022年1期2022-01-19
- 基于声源识别技术的非接触式区域流体涡量测量方法
速给出局部区域总涡量随时间变化的过程。声波作为流体运动的一种特殊形式，与流体的一般运动相比具有传播速度快、传播距离远的特点。在流动介质中，当满足一些特定条件的情况［6］，主要包括：①声波波长尺寸远小于流动结构的尺度；②声的振幅较小即声波引起的流体微元速度变化相对流场速度较小时，可以认为流场与声场之间的作用是单向的，流场影响声场而声场对流场的作用可以忽略［7］。因此，可以用声场的变化情况反推流场信息。本文基于近年来快速发展的声源识别技术［8-9］，采用流动与
实验室研究与探索 2021年11期2022-01-06
- 侧风影响下航空器尾涡LES 数值模拟
研究了侧风对尾涡涡量以及尾涡在侧向、垂直方向上移动距离和扩散速度的影响。栾天[8]采用雷诺平均数值模拟研究了决断高度下侧风对尾涡演化特性的影响。潘卫军等[9]将风洞水洞实验以及激光雷达和微波雷达观测实验结果进行了对比分析，可为建立尾流动态间隔标准提高参考。目前国内外文献均未研究不同侧风条件下尾涡涡量大小与位置偏移的演变规律。本文建立了空客 A330-200 机翼的构型以及流体域的几何模型，通过进行边界条件设置，采用大涡模拟探究了不同侧风条件下尾涡的演变趋势
西华大学学报（自然科学版） 2021年6期2021-11-20
- 涡轮单排气膜孔与前缘结状凸起耦合数值研究
度以及无量纲轴向涡量分布。无量纲轴向涡量采用叶栅进口速度以及气膜孔直径无量纲化图5 Case2的无量纲温度以及轴向涡量分布(4)从无量纲温度角度分析，改型叶片中波峰下游处出现大面积无冷气覆盖区域，但是在波谷下游区域，冷气覆盖效果较好；对比原型叶片中，气膜孔下游的覆盖效果介于改型叶片的波峰以及波谷之间。随着流向发展，改型叶片的T*=0.7的等温线对于不同展向位置的气膜孔分布并不一样，当气膜孔位于波峰区域，该等温线只能达到80%轴向弦长处；当气膜孔位于波谷位置
节能技术 2021年4期2021-09-14
- 爆轰胞格尺寸的统计分析
轨迹的捕捉采用正涡量和负涡量，这样避免了三波点统计时的干扰。以上研究表明，爆轰胞格尺寸的测量，尤其是不规则胞格，需要采用统计处理来摆脱人眼的主观性。本文采用两种统计方法：概率密度函数法和自相关函数法，对规则程度不同的数值胞格进行了统计分析，并对两种统计方法进行了比较。由于爆轰的稳定性对活化能比较敏感，本研究通过调整活化能的大小来形成规则程度不同的爆轰胞格。1 物理模型和算法1.1 控制方程和胞格的捕捉对于气相爆轰波而言，国内外普遍采用Euler方程进行数值
空气动力学学报 2021年2期2021-05-04
- 轴流泵叶顶泄漏涡形成演化机理与涡空化分析
度梯度是形成泄漏涡量和湍流动能及雷诺应力的原因。文献[13-14]分析了不同流量下轴流泵泄漏涡演变轨迹，发现大流量下弦长起点向后延迟，并且轨迹与弦长夹角变小，同时在低空化数下还发现了垂直空化涡结构。文献[15-16]对混流泵TLV振荡特征频率进行了分析，发现转速与分离角、振荡频率呈正相关。文献[17]对推进泵不同叶顶间隙水动力特性进行研究，发现间隙不改变推力和扭矩振荡频率，但会影响振幅。目前，对TLV的研究大多集中在涡成形以后引起的物理效应，比如振荡频率、
农业机械学报 2021年2期2021-03-20
- 含沙空化对轴流泵内涡量分布的影响
建立了一套完整的涡量动力学理论，指出涡量包括边界涡量( BVF) 和周向涡量( CV) 两个重要参数。署恒涛[8]等基于涡量分析方法对轴流风扇结构进行优化设计，发现合理设计风扇叶片压力面空气导向筋的形状、轴向高度及其厚度，可有效提高风扇气动性能。对于轴流泵内旋涡的研究主要集中于叶顶间隙涡，如张德胜[9]等通过叶顶区的三维涡量分布，揭示了叶顶泄漏涡的三维卷吸过程，表明了叶顶泄漏涡的空间结构。彭凯[10]等在 OpenFOAM 数值平台下，分别采用MRF方法和
中国农村水利水电 2021年2期2021-03-05
- 纵向磁场抑制Richtmyer-Meshkov不稳定性机理*
场梯度, 在内外涡量层上形成磁张力. 磁张力的形成, 对界面流体产生一个与速度剪切相反的力矩, 抑制了界面的失稳及主涡的卷起. 另外, 磁张力沿界面分布的不均匀, 改变磁感线在界面上的聚集程度, 放大磁能量, 最终增强磁场对气柱界面不稳定性的抑制作用.1 引 言激波冲击密度界面过程中, 诱导界面失稳并最终向湍流转捩的现象, 称为Richmyer- Meshkov(RM)不稳定性[1,2]. RM 不稳定性广泛存在于超燃冲压发动机、惯性约束核聚变、天体物理、
物理学报 2020年18期2020-10-13
- 不可压理想流体在有角点区域边界上的速度估计
在性结果，与弱解涡量“梯度” (Lipschitz 差商) 的增长估计. 关键是通过优化Kiselev和Zlatoš[1]的方法，我们得到一个角点附近边界上流体的下界估计. 详细地，对反对称涡量，角点处内角越大，下界估计越大. 在文献[1] 中，作者讨论了一个有尖点的双球场区域，它的一半是光滑的，证明了边界上流体微团速度的一个正的下界. 采用的方法是在格林函数下面垫一个正的调和函数，用Hopf引理估计Biot-Savart核及速度，证明在该有尖点区域上存在
湖北大学学报(自然科学版) 2020年5期2020-09-11
- Liutex-涡定义和第三代涡识别方法
而速度的旋度或者涡量是一个数学定义，二者并没有天然的必然联系，但长期以来很多教科书，都将涡(Vortex)和涡量管(Vorticity Tube)混淆，认为涡的强度(Vortex Strength)就是涡量(Vorticity)，这就是所谓的“涡涡不分”或者“涡就是涡”(Vortex is Vorticity)。追根究底，“涡就是涡”的概念来源于Helmholtz。1858年Helmholtz[3]提出涡量丝、涡量线和涡量管的概念以及Helmholtz三定
空气动力学学报 2020年3期2020-08-08
- 强声激励下旋流火焰周期性流动结构的实验研究
有涡结构的轨迹、涡量、环量、尺寸等信息，并对这些固有涡结构进行分析，以帮助理解强声波激励下流场的动态特性。同时采用高速自发光技术测量火焰结构，得到流场与火焰结构的相互作用信息。1 实验方法贫燃旋流预混火焰在图1(a)所示的开放单级旋流燃烧器上获得。燃料(甲烷)和氧化剂(空气)流量由2个质量流量控制器分别控制，以得到设定的总流量50 L/min(标准状态)和当量比0.8，随后气体经过2 m长的掺混管道充分混合后进入旋流燃烧器，经过4 mm石英珠堆积段和蜂窝板
实验流体力学 2020年3期2020-07-22
- 水下气体射流的涡扩散理论模型
过程中生成了大量涡量进入射流，因此射流可以认为是一个涡量集中区域。从这个角度来看，射流也可以用涡量扩散方程来描述，本文对此进行了初步探索。1 力学模型为了改善航行性能，水下运动航行体的表面上会布置一些通气口，如图1所示。图1 水下航行体上的气体射流示意图Fig.1 Schematic diagram of gas jet on underwater vehicle图1中可见，气体以较低速度从中射出，并在航行体表面上形成一层气泡膜，从而达到减阻等目的。图2是
数字海洋与水下攻防 2020年1期2020-04-20
- 挡板对某双层U型管流动特征的影响
范围大。2.2 涡量分布如图5所示，隔板与挡板靠近高流速的区域比靠近低流速的区域高涡量区域的范围更大，且涡旋尾部延伸较长。2高涡量区之间低涡量的形态沿X方向上下波动。如图5（b）所示，当d=10mm时，挡板处于隔板高涡量区范围内，涡尾沿Z轴方向变宽。隔板附近高涡量区与挡板附近的高涡量区连成一体。如图5（c）所示，当d=20mm时，隔板出口下方高涡量区域尾部上下波动幅度更大，尾部形成一个微小的高涡量区，隔板与挡板附近上方的高涡量区分离，隔板中间的低涡量区域与
能源与环境 2020年1期2020-03-16
- 关于旋涡定义的思考
本动力学过程：以涡量为特征变量的横过程即剪切过程，和以胀量或热力学变量(压力、密度、焓、熵)为特征变量的纵过程即胀压过程(Wu et al. 2015)[1]。纵过程的特征结构很清晰：声波、激波以及势流，它们有明确的数学定义。纵场理论的难点在于其特征量不唯一，对这些结构的数学描述与源的辨识也不唯一。横过程则与此恰恰相反。其特征量和数学描述唯一，但偏偏其最重要的基本结构——旋涡或涡，没有公认的定义。这已成为流体力学的一个老大难问题。本文在回顾经典定义演化过程
空气动力学学报 2020年1期2020-03-13
- 低雷诺数下钝体三维尾迹中的涡量符号律*
究具有特定符号的涡量分布特征.通过分析两类钝体结构, 基本的直柱体和受到几何扰动的柱体, 总结并得到了更为广泛适用的涡量符号律.通过对比并分析这两类钝体结构, 结合理论证明的结果, 进一步厘清了对产生涡量符号律的这两类钝体结构之间的内在物理关联, 即引起自然失稳的小扰动在惯性力作用下产生的表面涡量只能向下游演化发展, 而几何扰动则根据扰动位置, 产生的表面涡量可以向扰动上游或下游演化发展.从而可以推测所有钝体结构尾迹中的各种型式的涡脱落模态, 从涡量符号律
物理学报 2020年3期2020-02-16
- 低雷诺数下翼尖涡统计特性实验研究
翼尖涡涡核半径、涡量峰值随流向站位的变动规律。本文对翼尖涡统计参数的研究可为翼尖涡尾流场的数值计算以及翼尖涡控制技术提供参考。1 实验模型和设备实验在北京航空航天大学低速回流式水洞中进行。该水洞实验段长12 m，横截面为1.2 m×1.0 m。水洞自由来流速度V∞可在0～50 cm/s的范围内无级调节, 实验段湍流度不超过0.8%。该水洞进行过大量条带稳定性方面的实验研究，流场品质满足旋涡稳定性实验要求[12-13]。实验模型为三维椭圆机翼，如图1所示，机
实验流体力学 2019年5期2019-11-07
- 基于DDES的离心泵蜗壳内部涡动力学研究
量的大小；Ω表示涡量张量的大小；卡门常数κ=0.41；rd表示湍流尺度与壁面距离的比值。rd≪1时，fd=1，该区域运行LES算法，fd=0时，该区域运行RANS方法。2.2 建模及网格划分计算域由进口段、叶轮、蜗壳、出水段组成，使用Pro/E三维建模。网格划分采用ICEM 软件，为提高计算精度，整体采用六面体结构化网格，整体质量在0.5以上，角度18°以上。对叶片壁面网格进行加密，首层网格厚度为0.05 mm，共10层，比率为1.1，通过网格无关性验证，
西华大学学报（自然科学版） 2019年4期2019-07-11
- 基于涡动力学的离心泵内部流动诊断
则化螺旋度、最大涡量法、Q准则、Δ准则、λ2准则、螺旋度法、涡流参数法等[9]。张翔[10]采用正则化螺旋度法对不锈钢冲压焊接离心泵流向涡运动结构和叶轮内的流动分离进行了诊断，结果显示叶轮流道内的涡旋和流动分离不强烈，泵内流动呈现一种“有序”的结构。小流量工况下，泵内的“有序”的结构将不复存在。曹璞钰[11]采用涡旋判别Q准则通过研究管道式离心泵吸入式流动不稳定发现，吸入室中的弯管流动和消旋板绕流构成了进口畸变流，存在双龙卷风式分离涡，该涡旋形成的涡空化引
中国农村水利水电 2019年4期2019-04-25
- 局部开孔深腔流噪声发声机理研究
行研究，根据流场涡量、压强变化以及孔后壁检测点脉动压力的周期、相位异同，结合空腔内声学模态，对局部开孔深腔模型（长深比＜1）的孔腔流噪声的发生机理进行研究。图1 孔腔模型Fig. 1 The model of open cavity1 数值求解方法1.1 大涡模拟湍流N-S方程由于方程的不封闭，因此不能进行解析求解，所以对于N-S方程的求解都采用了数值计算方法。直接数值模拟方法（DNS）、雷诺平均NS方程方法（RNS）、大涡模拟方法（LES）是目前研究湍流
舰船科学技术 2019年1期2019-01-30
- 纵向涡发生器在翅片管束中的位置优化
节等[6]研究了涡量强度强化传热的机理.Jalil等[7]对在单圆管后部加不同形状、攻角和不同安装位置涡发生器小翼对的流动进行了研究.Pesteei等[8]比较了5种不同位置的三角小翼对对单圆管翅片换热区的换热特性.James等[9]在Re为670～6 300范围内，对单圆管翅片通道、单圆管加装三角小翼涡发生器通道及仅有三角小翼对的通道内的换热性能进行了研究.Salviano等[10]利用响应面法和直接优化法对涡发生器的4个参数——位置参数x、y坐标值、攻
同济大学学报（自然科学版） 2018年12期2019-01-08
- 基于FTM方法的二维Kelvin-Helmholtz不稳定性数值模拟
]研究了相对薄的涡量层K-H不稳定性的大振幅阶段。在对非常薄的涡量层K-H不稳定性的大振幅演化求解中，将无粘性、正规化的涡片单元模型和全粘性纳维斯托克斯求解方案进行比较。结果表明，非粘性模型的零正规化标度的极限、极限的高雷诺数和较小的初始厚度的粘性计算基本一致。FTM[13-14]通过显示跟踪相分界面，具有以高精度高分辨率捕捉界面结构拓扑变化的优点。本文利用该优点模拟了二维下流体的K-H不稳定性，通过选取不同的速度梯度层厚度、速度差、边界条件和理查德森数研
计算力学学报 2018年4期2018-09-06
- 改进k-ε紊流模型在潮汐码头水流三维数值计算中的应用
局部的紊流动能和涡量进行三维数值模拟，码头局部三维水流数值模拟结果如图2、3所示。图2 不同潮汐时刻的紊流动能数值模拟结果图3 不同潮汐时刻涡量数值模拟结果从不同潮汐时刻的紊流动能分布可以看出，随着潮汐时刻的变化，高潮潮汐时刻，其紊流动能变化较大，码头边界区域紊流动能较大，而在低潮潮汐时刻，其紊流动能相对变化较小，码头局部边界处的紊流动能较小。从紊流动能的分布情况可以明显看出，其紊流动能的分布受潮汐变化影响较大，涨潮落潮期紊流动能变化幅度较大。从不同潮汐时
水利技术监督 2018年4期2018-08-29
- 井筒式泵装置水力特性数值模拟
也较大，漩涡区域涡量为大管径时的2倍以上。对叶轮进口断面轴向流速分布均匀度的分析，得到进水管较大时，叶轮进口的流速均匀度较高，但在流量超过330 L/s的工况下差异不明显。从喇叭管进口断面平均涡量的计算分析中，得到喇叭管进口断面平均涡量随着流量增大而增大，且进水管直径较大时，平均涡量小，减小超过20%。关键词：井筒式泵装置；水力特性；数值模拟；水力损失；涡量中图分类号：TV131.4文献标志码：A文章编号：16721683（2018）02018907Abs
南水北调与水利科技 2018年2期2018-07-05
- 基于LES的泵站前池表面涡及液下涡流瞬态特性分析
场信息，如速度、涡量与实验值的吻合度较高，但在瞬态参数的预测上与实验值有很大出入。相比于RANS(Reynolds-averaged Navier- Stokes equations)方法，大涡模拟(Large eddy simulation，LES)可以提供更为准确、精细的瞬态流场信息[8-9,14,17]，但在泵站进水池的数值研究中仍缺乏LES系统的验证及分析。本文采用LES及VOF方法研究泵站进水池内附底涡的时空特性，对数值计算结果进行系统验证，包括
农业机械学报 2018年5期2018-05-31
- 自由表面涡流动现象的数值模拟
，旋涡发展状态与涡量之间的关系。在自由表面涡形成过程中，流体中心区域的涡量随时间不断增大。当涡量达到一定程度时，自由液面处开始出现旋涡，并不断向下延伸直至达到稳定。同时得到了涡核半径、涡核半径处最大切向速度、涡核处环量、涡核内切面速度梯度以及流场中各个速度分量随高度和时间的变化规律。计算结果为了解自由表面涡流动现象提供了一定的参考。关键词： 自由表面涡； 层流； 涡量； 速度分量中图分类号： TH 311 文献标志码： ANumerical Simulat
能源研究与信息 2018年1期2018-05-08
- 非定常流场的分区计算方法
流场且不需要求解涡量输运方程，所以能够在保证精度的情况下极大的减少计算时间。进一步的，用该方法计算了震荡翼型所产生的非定常流场，计算结果清晰的显示了前缘涡和尾缘涡的脱落过程。1 数值计算方法1.1 基本控制方程流体的运动是由N-S方程决定的，N-S方程可以通过变换写成很多种形式，比如速度-压力形式、速度-压力形式以及涡量-流函数形式等。其中速度-涡形式的N-S方程可表示为[8]式(1)—式(3)。(1)(2)(3)其中v和ω分别是速度和涡量，ν是流体的动粘
微型电脑应用 2018年2期2018-03-30
- 不同初始磁场对激波冲击R22重气柱过程影响的数值模拟*
形状界面的波系、涡量以及气体界面的演变。王显圣等[6]数值研究了入射激波以及反射激波与SF6重气柱作用过程。Si等[7]利用高速纹影技术对平面入射激波以及反射激波与He轻气泡以及SF6重气泡作用过程进行了实验研究，结果清晰显示了激波诱导气泡变形的过程，并对整个过程中气泡尺寸变化以及流场环量变化进行了定量分析。非理想情况下关于RM不稳定性控制方法方面的研究尚处于起步阶段，研究表明，合适的磁场对气体界面RM不稳定性的产生和发展具有一定的抑制作用，研究仍主要集中
爆炸与冲击 2018年2期2018-03-07
- 涡是搓出来的吗？
误解：黏性是产生涡量的条件，也是产生涡量的机制.实际上，黏性流体中的剪切力不能在流体内部产生涡量.而是在剪切变形的不连续处产生涡量，再由黏性扩散到流体的其他区域.准确地讲，黏性流动的涡量不是由剪切应力 “搓”出来的，而是在剪切变形的不连续处“裂”出来的.涡旋，黏性，剪切应力，扩散著名流体力学家柯奇曼曾经说过，“旋涡是流体运动的肌腱”[1].这句话是流体力学中的至理名言，深刻概括了涡旋在流体运动中的作用[2].北京航空航天大学陆士嘉教授也曾经指出，“流体的本
力学与实践 2017年6期2018-01-06
- Numerical Predictions of the PPTC Propeller Tip Vortex Cavitation in Uniform Flow
湿流中梢涡区域的涡量随周向的分布呈现单峰特性，最小涡量在涡心处，而空泡流中梢涡空泡区域的涡量随周向的分布呈现双峰特性，最小涡量不在涡心处。均流；梢涡空泡；螺旋桨；数值预报U661.73A国家自然科学基金资助项目（11332009）刘登成（1982-），男，中国船舶科学研究中心高级工程师；韦喜忠（1982-），男，中国船舶科学研究中心高级工程师。U661.73 Document code:A10.3969/j.issn.1007-7294.2017.12.0
船舶力学 2017年12期2018-01-04
- 中华鲟产卵场的三维水流特性分析
尽管也逐渐意识到涡量、湍动能等动力学参数的生态意义，但是相关研究不多，仅有的一些研究也偏向均值研究，忽视了不同空间尺度参数的差异；（2）模型方面多是运用一维、二维或准三维模型模拟产卵场的水流状况，忽视了天然水流多是紊流且三维的性质，无法很好地模拟流场的空间状况，无法很好地反映天然水流的复杂程度。同时中华鲟产卵场存在明显的产卵排精、精卵结合、孵化仔鱼等功能分区［9］，当前研究也缺乏对不同功能区水流特性差异性的细致分析。这些使得我们不能更全面、客观地认识和定位
水利学报 2017年10期2017-05-07
- 基于全模拟的水泵装置模型虹吸出水流道水力特性分析
口至出水流道出口涡量呈现下降趋势，但是在出水流道出口，由于截面面积过大导致出口截面速度分布不均且引起了涡量的增加。对该泵装置进行外特性预测得到的结果与试验数据的整体趋势基本一致，表明计算结果真实可信。关键词：泵装置模型；虹吸流道；数值模拟；水力特性；涡量中图分类号：TV131.4文献标志码：A文章编号：16721683（2016）06012807Simulation analysis of the pump device model hydraulic p
南水北调与水利科技 2016年6期2017-01-06
- 壁面组合孔喷注增强混合研究
流增强了流场展向涡量，从而在射流远场获得了更好的射流与来流混合。超声速气流；组合孔，喷注；混合增强0 引言超声速气流中喷注燃料要求快速实现燃料与气流混合及燃烧，壁面喷注由于方案简单易行，并且较支杆/板等插入式结构对来流的干扰小，引起了众多学者关注。壁面喷注最常见的方式为壁面垂直喷注［1-3］，此时喷注的燃料和超声速主流相互作用，在喷嘴前形成弓形激波，导致附面层分离，使得燃料在喷嘴上游与主流空气以亚声速混合，实现火焰稳定传播。同时，燃料射流引发周期性大尺度涡
火箭推进 2016年2期2016-11-10
- 基于格子涡(VIC)方法的烟雾仿真研究
son方程，得到涡量输运方程中从涡量到速度的转换，加快计算速度。对于粘性扩散项中的粒子涡量交换，本文使用粒子强度交换法（PSE)来求解方程。最终实现了对烟雾的仿真，细节效果保留较好，实时性可以接受，验证了该方法的有效性。涡量输运方程；格子涡（VIC)方法；快速Fourier变换（FFT)；粒子强度交换（PSE)随着计算机硬件水平的不断提高，计算机图形学近年来发展迅速，现实世界中的众多现象和景物都可以在计算机中进行仿真。然而流体一直是计算机图形学中较为困难的
贵州大学学报(自然科学版) 2016年1期2016-10-29
- 富春江船闸改扩建工程围堰过水水流流场数值模拟
流态、流速分布、涡量分布及压力分布规律，为围堰防护设计与施工安全提供依据．围堰；数值模拟；流态；流速；涡量富春江水电站位于浙江桐庐县富春江七里垅峡谷出口处，距上游建德和兰溪分别为53 km和100 km．电站枢纽自左至右为发电厂房、溢洪闸坝段、船闸及右岸挡水坝段等，富春江船闸上下游均具备水运条件，300 t级船舶可达上游建德、兰溪，下游500 t级船舶可达杭州，并连接京杭运河与杭甬运河．富春江船闸改扩建时，采用施工围堰将老船闸及下游施工区域进行围护，利于枯
三峡大学学报(自然科学版) 2016年4期2016-09-21
- 暗物质晕和重子物质的自旋、速度剪切场及涡量的相关性分析∗
旋、速度剪切场及涡量的相关性分析∗刘利利1,2†(1中国科学院紫金山天文台南京210008)(2中国科学院大学北京100049)在宇宙学流体力学模拟的基础上,通过对速度剪切场、涡量与暗物质晕自旋方向的相关性,以及重子与暗物质之间关系的研究,发现:(1)在小于0.2h−1Mpc的尺度上,重子物质涡量与暗物质涡量的差异比较明显;(2)重子物质的涡量与速度剪切张量的相关性比暗物质要强;(3)小质量暗物质晕的自旋方向平行于其所在的纤维结构的方向,而大质量暗物质晕的
天文学报 2016年3期2016-06-27
- 绕水翼非定常空化流动的涡动力学分析
果进行验证；采用涡量法分析了空化的发生和发展对涡量输运过程的影响。结果表明：基于当地涡旋修正的湍流模型可以准确地模拟水翼周围非定常空化流场结构；水翼空化流场具有强烈的非定常特性，空化的发展和流场中的涡结构有着紧密的联系；反向射流的作用会导致附着空穴尾缘附近速度梯度的非定常变化，是导致涡量产生和消失的重要因素；空化区域内部水气两相的质量交换会导致流场内体积变化率的变化，使得空化区域内部流体的非正压性显著增强，上述两者导致空化区域内部的涡量分布呈现强烈的非定常
船舶力学 2015年8期2015-04-26
- 激波冲击火焰的涡量特性研究*
激波冲击火焰的涡量特性研究*朱跃进1,2,董 刚2(1.江苏大学能源与动力工程学院,江苏 镇江 212013; 2.南京理工大学瞬态物理重点实验室,江苏 南京 210094)激波冲击火焰的现象涉及一系列复杂的物理化学过程，其中涡量的生成与演化对控制火焰发展起重要作用。为系统分析激波冲击火焰过程中的涡量特性，采用二维带化学反应的Navier-Stokes方程对平面入射激波及其反射激波与球形火焰作用的现象进行了数值研究，通过引入并行计算达到高网格分辨率的要求
爆炸与冲击 2015年6期2015-04-12
- 出口集合管盲板腐蚀分析及优化结构影响研究
强。量等值线图。涡量（vorticity）是一个描述旋涡运动常用的物理量。流体速度的旋度为流场的涡量［4-6］,涡量的单位是秒分之一（s-1）。涡量通常被用来描述涡旋的大小和方向,涡量定义为速度场的旋度。在流体中只要有“涡量源”,就会产生涡旋。涡量等于角速度的两倍,由角速度和线速度的关系可知,当涡量值增大时线速度也会随之增大。出口集合管盲端壁面附近右下侧部位涡量值明显比其他部位大,最大值能够达到240s-1,并且相对比较集中。图5是不同处理量下的板图和涡量
腐蚀与防护 2015年6期2015-03-08
- 航态对大型船舶甲板气流场的影响
的分析，提出基于涡量及涡量离散度的气流场分析法。1 计算模型与工况1.1 数学模型1.1.1 控制方程本文以纳维—斯托克斯方程（Navier-Stokes方程）［9-10］作为求解不可压缩牛顿流体运动的控制方程，其形式如下：式中：ρ 为流体密度；Fbx，Fby，Fbz分别为单位质量流体上的质量力在x，y，z 等3 个方向上的分量；u,v，w 为3 个方向上的速度分量；pij为流体内应力张量的分量；t为时间。质量守恒方程：1.1.2 湍流模型一般湍流模型有3
中国舰船研究 2015年3期2015-02-07
- 涡量流函数法模拟方腔内粘性不可压流动
德067000）涡量流函数法模拟方腔内粘性不可压流动李江飞，李岩芳，谢冬梅，段兴华，张 康，胡 凯，逯国强，李宏磊（承德石油高等专科学校热能工程系，河北承德067000）通过对涡量控制方程进行无量纲化推导和离散，用联合迭代方法求解二维方腔流动这一不可压缩黏性典型流动的解析解.基于Matlab编程，采用涡量流函数法求解二维方腔流动，计算采用有限体积算法，对流项采用QUICK格式，扩散项采用二阶中心差分格式，并采用延迟修正技术的离散格式对该问题进行数值求解，得
宜宾学院学报 2015年12期2015-01-18
- 基于CFD的加热炉出口集合管盲板结构优化研究
结构的速度等值线涡量(vorticity)是一个描述旋涡运动大小和方向常用的物理量，流体速度的旋度为流场的涡量[4～6]，其单位是秒分之一(s-1)。在流体中只要有涡量源就会产生涡旋。涡量等于角速度的两倍，由角速度和线速度的关系可知，当涡量值增大时线速度也会随之增大。图4、5是以168t/h处理量为例的涡量云图和涡量等值线。出口集合管盲端壁面附近右下侧部位涡量值明显比其他部位大，最大值能够达到240s-1，并且相对比较集中。通过分析盲板法兰不同处理量下涡量
化工机械 2015年3期2015-01-12
- 基于PIV技术不同形式防波堤周围涡旋场特性研究
验数据。1.2 涡量的定义涡量是一个矢量，在数值上等于速度矢量的旋度，其定义如下：式中：Ω为流场中量测点上的涡量值，U、W分别为水质点的水平速度与垂直速度，而其计算的方法则是利用中心差分而得：图7 实验布置示意图其中：Ωp为位置在（i，k）时之涡度值，i，k分别代表x，z方向的阵列码。Ωp为正值时，表示涡流逆时针旋转；Ωp为负值时，表示涡流顺时针旋转。2 实验数据处理及分析利用PIV技术方法，本实验对6种工况进行断面波浪实验，每种工况采集45个瞬时（间隔0
海洋通报 2014年2期2014-08-14
- 组合小翼和翼梢喷流对翼尖涡的影响实验研究
／C=3时，瞬态涡量峰值的平均值相比单独用“+0-”构型控制时减小37%，比没有任何控制时减小79%。组合构型的控制效果取决于喷流控制能否促使翼尖涡主涡与小涡涡系尽早、尽快地相互作用以及主涡涡核的偏移方向。翼尖涡；流动控制；翼梢组合小翼；喷流0 引 言翼尖涡通常对飞行器及其飞行安全存在负面影响。翼尖涡能诱导下洗流动，增大飞机的诱导阻力；翼尖涡能量越大，距升力面的距离越近，引起的诱导阻力就越大。翼尖涡也会对后方飞机的飞行安全造成影响。飞机起飞、降落阶段处于大
实验流体力学 2014年6期2014-07-10
- The application of numerical simulation of delta wing with blunt leading edge using RANS／LES hybrid method
实验下的不同截面涡量分布Fig.11 The vorticity distribution of RANS in different slices图11 RANS下的不同截面涡量分布Fig.12 The vorticity distribution of DES in different slices图12 DES下的不同截面涡量分布At high angle of attack，the boundary layer departs from the wa
空气动力学学报 2014年6期2014-04-06
- 绕圆头回转体通气超空化流动的实验研究
翼尾流区域的瞬时涡量;文献［7 -9］把通气空化产生的空泡作为示踪粒子，采用PIV 技术，对通气空化尾迹进行分析，得到尾流区域的时均速度分布和瞬时涡量分布，并且对PIV 采集到的图像进行灰度处理得到尾流区域各个位置的含气率。李向宾等［10-11］利用PIV 系统，把自然空化产生的空泡作为示踪粒子，对绕Tulin 水翼的速度场行了测量，得到了水翼在片状空化、云状空化以及超空化阶段的时均速度、时均涡量分布，并对超空化阶段尾流区域的瞬时速度、瞬时涡量以及瞬时速度
兵工学报 2014年4期2014-02-23
- 绕不同头型回转体初生空化的实验研究
流场的速度分布、涡量分布等测量结果。试验采用了如图3所示的回转体模型，其中图(a)是平头回转体的实物图，其横截面直径为20mm；图(b)是锥头回转体的实物图，其半锥角为45°，横截面最大直径为20mm。图2 PIV测速系统示意图Fig.2 Arrangement of the PIV system图3 试验回转体模型Fig.3 Experimental model实验中，空化数定义为：雷诺数定义为：式中 p∞，U∞，ρ，ν和 pv分别为回转体头部中心上游0
实验流体力学 2013年2期2013-09-21
- 大型铝电解槽电解质流场涡结构的数值模拟
的特点，提出使用涡量和旋转强度来对其涡结构进行定量解析，并以某300 kA槽电解质流场为研究对象，使用CFX12软件平台进行数值模拟。结果表明：极间水平截面和阳极间缝垂直截面的旋转强度最大值分别为1.611和1.961 s−1，其绝对涡量最大值分别为4.002和3.391 s−1；阳极气泡的搅动使阳极周围电解质中成对出现反向对称小涡；而电磁力的不均匀性导致部分阳极底部出现不对称大涡；阳极中缝和间缝相交位置的绝对涡量超过4 s−1，在该位置布置下料点有利于氧
中国有色金属学报 2012年7期2012-09-29
- Investigation of flow characteristics over the fuselage airbrake
速板背风侧流线及涡量图，x′／H＝0.6，δB＝60°，α＝4°～16°，Re＝3.4×1052.2.2 Nonlinear increasing region of the hinge momentIn the nonlinear increasing region （16°～32°），withαincreasing，the windward hinge moment decreases linearly and the leeward hinge mo
实验流体力学 2012年1期2012-04-15