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基于人工神经网络的离心泵叶轮边界涡量流预测 被引量:10
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作者 赵斌娟 刘琦 +3 位作者 付燕霞 赵尤飞 廖文言 谢昀彤 《排灌机械工程学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第2期127-132,共6页
根据边界涡量动力学理论,从边界涡量流在离心泵叶轮内表面的分布情况,可获知叶轮的受力状况,进而改进叶轮设计.以BP神经网络和径向基神经网络为建模手段,以叶轮内表面的边界涡量流为预测目标,通过高精度的CFD计算获得70个离心泵叶轮内... 根据边界涡量动力学理论,从边界涡量流在离心泵叶轮内表面的分布情况,可获知叶轮的受力状况,进而改进叶轮设计.以BP神经网络和径向基神经网络为建模手段,以叶轮内表面的边界涡量流为预测目标,通过高精度的CFD计算获得70个离心泵叶轮内表面的BVF分布,建立可用于训练人工神经网络的初始样本集;再利用63个初始样本建立离心泵叶轮几何参数和边界涡量流的非线性映射关系,并用剩余的7个校对样本进行测试.根据神经网络预测结果和数值模拟计算结果的误差分析,确定最适用于离心泵叶轮边界涡量流预测的神经网络类型.研究表明:径向基(RBF)神经网络的预测精度高于BP神经网络,其训练时间更短、运行稳定性更高;径向基函数的宽度对RBF神经网络的预测性能有较大影响,当径向基函数宽度取0.3时,RBF神经网络的预测性能最佳,预测误差仅0.0203;RBF神经网络预测所得叶轮内表面的边界涡量流分布,可以作为评价叶轮水力设计优劣的重要指标,进而指导叶轮机械的优化设计. 展开更多
关键词 离心泵叶轮 边界涡量流 径向基神经网络 BP神经网络 径向基函数宽度
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基于边界涡量流的二维叶型优化建模与求解
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作者 杨小娟 刘若阳 佘志坤 《航空工程进展》 CSCD 2015年第4期405-411,共7页
针对二维叶片整体造型优化问题,提出一种基于边界涡量流的二维叶型优化模型,并对该模型进行求解。建立以含参数的Bezier曲线定义的二维叶型型线为边界、以边界涡量流正峰值的最小化为目标函数的优化模型,通过分析边界涡量流的生成机制,... 针对二维叶片整体造型优化问题,提出一种基于边界涡量流的二维叶型优化模型,并对该模型进行求解。建立以含参数的Bezier曲线定义的二维叶型型线为边界、以边界涡量流正峰值的最小化为目标函数的优化模型,通过分析边界涡量流的生成机制,把叶型型线边界信息代入边界涡量流中,将边界涡量流用叶型型线参数和型线上的气动参数表示,进而获得新的目标函数表达式。该目标函数表达式可直接对叶型型线参数求导,仅使用简单的定步长梯度算法即可对优化模型求解。结果表明:优化后的叶型型线上的边界涡量流的正峰值显著降低。 展开更多
关键词 二维叶型 边界涡量流 BEZIER曲线 梯度算法
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基于涡量动力学与Lie导数方法的二维扇环形旋转流场的研究
3
作者 史无双 傅渊 +1 位作者 张大鹏 谢锡麟 《复旦学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2023年第2期148-164,共17页
理论方面,本文提出速度场物质导数的Lie导数与Lie导数补的分解,并将其用于辨识二维流场的剪切与旋转区域,可作为辨识漩涡/旋转区域的一种新方法;应用基于曲面主方向的正交系的非完整基理论发展可变形壁面上的涡量动力学,获得了壁面上涡... 理论方面,本文提出速度场物质导数的Lie导数与Lie导数补的分解,并将其用于辨识二维流场的剪切与旋转区域,可作为辨识漩涡/旋转区域的一种新方法;应用基于曲面主方向的正交系的非完整基理论发展可变形壁面上的涡量动力学,获得了壁面上涡量与涡量流的新表达式,这种表达式充分揭示了力学与几何之间的关系。数值方面,基于显含时间的曲线坐标系的涡量-流函数方法,研究二维封闭腔体做匀角速度旋转时腔内不可压缩流场的时空演化,腔体形态包括规则扇环形、波纹壁扇环形、可变形壁面扇环形。基于流场分析,归纳了腔体内部大尺度漩涡的生成机理与流场随时间的演化特征。 展开更多
关键词 旋转扇环形 Lie导数与Lie导数补 可变形边界 边界 剪切带与剪切环 结构
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混流式转轮内部流场的涡动力学分析 被引量:9
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作者 张梁 刘树红 +1 位作者 张乐福 吴玉林 《水力发电学报》 EI CSCD 北大核心 2007年第6期106-110,共5页
本文通过理论分析,推导了水轮机叶片所受力矩的涡动力学表达式,阐述了用涡动力学分析从全局和局部诊断水轮机内部流动的原理。用数值方法对混流式水轮机的转轮内部流场进行了计算,采用了全三维全流道的湍流计算方法,基于标准k-ε湍流模... 本文通过理论分析,推导了水轮机叶片所受力矩的涡动力学表达式,阐述了用涡动力学分析从全局和局部诊断水轮机内部流动的原理。用数值方法对混流式水轮机的转轮内部流场进行了计算,采用了全三维全流道的湍流计算方法,基于标准k-ε湍流模型和SIMPLEC数值方法,从导叶进口到尾水管出口,包含所有流道在内的整体一次完成计算。根据得到的流场数据,对转轮内部流场进行了涡动力学分析,得到了叶片表面的BVF分布和表面摩擦力线的分布,进行了全局和局部流场诊断,通过和用压力、速度等传统分析方法的对比,结合试验数据,验证了涡动力学分析方法的实用性。 展开更多
关键词 体力学 动力学 边界涡量流 式转轮
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BVF在吹气控制压气机叶栅分离流中的应用 被引量:8
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作者 郭明 郑晓宇 +1 位作者 周盛 李秋实 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第8期1498-1503,共6页
结合边界涡量流(BVF),对叶片开缝吹气的方法控制扩压叶栅流动分离进行了数值模拟.结果表明,叶片开缝可有效的吹除附面层内的低速气流,从而弱化或消除流动分离,提升性能.对叶栅开缝位置、开缝角度及缝隙宽度等影响因素的组合研究,获得了... 结合边界涡量流(BVF),对叶片开缝吹气的方法控制扩压叶栅流动分离进行了数值模拟.结果表明,叶片开缝可有效的吹除附面层内的低速气流,从而弱化或消除流动分离,提升性能.对叶栅开缝位置、开缝角度及缝隙宽度等影响因素的组合研究,获得了最佳开缝方案.BVF气动分析显示,叶片吸力面上高的BVF正峰值是大尺度分离发生的预兆,最佳开缝位置在BVF正峰值之后,分离点前后的一段区域,通过选择合适的位置,可取得在最大工况范围的最佳效果. 展开更多
关键词 压气机叶栅 分离控制 叶片开缝 边界涡量流
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固体边界:复杂黏性流动之源 被引量:3
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作者 毛峰 刘罗勤 +2 位作者 邹舒帆 康林林 吴介之 《气动研究与试验》 2023年第4期1-24,共24页
在固体边界上,黏性流动中的纵横过程通过黏附条件发生交叉耦合,导致这些过程从无到有的产生,形成流场内部复杂结构与过程的源头。深入理解这些边界耦合对于优化构型设计和流动与噪声控制有重要的实践意义。在刚性物面上,压力梯度和加速... 在固体边界上,黏性流动中的纵横过程通过黏附条件发生交叉耦合,导致这些过程从无到有的产生,形成流场内部复杂结构与过程的源头。深入理解这些边界耦合对于优化构型设计和流动与噪声控制有重要的实践意义。在刚性物面上,压力梯度和加速度的切向分量是最主要的边界涡量源,有关理论已在工程实践中发挥了作用;而边界拟涡能流和熵梯度则反过来成为可压缩流的边界胀量源。本文阐述纵横过程在物面上产生机制的一般理论,并讨论几个在不同领域中通过实验、理论和计算结合研究的内流纵横过程闭环耦合的案例。除了这些耦合机制导致的纵横过程的边界源之外,深入研究边界上不同物理量之间的相互关联,还能从已知或可测的边界“脚印”推断未知或难测的边界“脚印”,如从压敏漆测得的物面压力梯度推断摩擦力场。这些研究有助于澄清近壁湍流结构与噪声的形成机制。 展开更多
关键词 Lagrange佯谬 边界涡量流 边界 边界 边界熵梯度 摩擦力场 动分离 动态失速 共振 水锤理论 火箭燃烧室稳定性
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高效率离心泵水力设计及BVF诊断 被引量:10
7
作者 张永学 陈龙 +2 位作者 周鑫 江翠伟 苏敏 《排灌机械工程学报》 EI 北大核心 2013年第6期479-483,489,共6页
引入边界涡量流(BVF)理论对叶片进行诊断,探究叶片表面BVF分布与水力性能的关系,为将来改进设计提供诊断依据.选用IS150-125-250型离心泵(参考离心泵)基本参数,基于速度系数法和二元理论自编程序,设计出新的离心泵叶轮.与参考叶轮相比,... 引入边界涡量流(BVF)理论对叶片进行诊断,探究叶片表面BVF分布与水力性能的关系,为将来改进设计提供诊断依据.选用IS150-125-250型离心泵(参考离心泵)基本参数,基于速度系数法和二元理论自编程序,设计出新的离心泵叶轮.与参考叶轮相比,新设计的叶轮进口端空间弯扭特征明显.采用RANS控制方程组和标准k-ε湍流模型对设计离心泵和参考离心泵全流道内流场进行数值模拟,对比分析两者含设计工况点在内的13个工况点的水力性能.同时根据设计离心泵和参考离心泵叶轮内流场计算结果,基于BVF诊断方法,对两叶轮叶片压力面和吸力面BVF分布进行对比分析.结果表明:相比参考离心泵,设计离心泵在小流量工况下扬程和效率较高,最高效率可提高5.3%.参考离心泵叶片表面BVF峰值较大,而设计离心泵叶片表面BVF分布更均匀,变化也更平坦,说明设计离心泵叶轮能更有效地抑制流动分离等不良流动的发生,改善了离心泵的水力性能. 展开更多
关键词 离心泵 二元理论 水力设计 数值模拟 边界涡量流诊断
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贯流式水轮机桨叶涡动力学优化设计 被引量:5
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作者 李凤超 樊红刚 +1 位作者 王正伟 陈乃祥 《清华大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第6期836-839,共4页
为了优化贯流式水轮机桨叶的叶型,引入边界涡量动力学理论。对初始设计的导叶和桨叶叶型进行全流道三维湍流模拟,分析了桨叶表面上边界涡量流分布状态,找到了局部流动不良的部位。通过调整设计中给定的速度矩分布规律,对桨叶叶型进行优... 为了优化贯流式水轮机桨叶的叶型,引入边界涡量动力学理论。对初始设计的导叶和桨叶叶型进行全流道三维湍流模拟,分析了桨叶表面上边界涡量流分布状态,找到了局部流动不良的部位。通过调整设计中给定的速度矩分布规律,对桨叶叶型进行优化。叶型改进后,桨叶轮毂附近和进口边附近边界涡量流分布明显改善,转轮效率提高。计算表明:桨叶表面上边界涡量流分布状态更有效地反映了转轮的流动性能,能够为叶型优化提供可靠的依据。 展开更多
关键词 水力机械 式水轮机 优化设计 边界动力学 边界涡量流
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燃气轮机压气机涡量动力学理论及分析方法 被引量:10
9
作者 吴宏 蒋洪德 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第4期903-910,共8页
阐述了压气机涡量动力学理论及分析方法,建立了压气机总性能参数与两个重要的涡量参数(边界涡量流(BVF)和周向涡量)的直接数学物理关系,研究了基于BVF和周向涡量的分析优化方法.将该方法应用于燃气轮机多级轴流压气机中进行涡量动力学分... 阐述了压气机涡量动力学理论及分析方法,建立了压气机总性能参数与两个重要的涡量参数(边界涡量流(BVF)和周向涡量)的直接数学物理关系,研究了基于BVF和周向涡量的分析优化方法.将该方法应用于燃气轮机多级轴流压气机中进行涡量动力学分析,从涡量角度指出了改进的方向.结果表明:周向涡量能反映近壁面的高损失区,使周向涡量峰值束缚在近壁区有利于降低端区损失,在通流设计中可通过优化环量分布控制周向涡量分布,算例中基于周向涡量优化可使跨声压气机转子效率提高1.13%;边界涡量流BVF能反映旋涡的壁面根源,通过优化BVF的分布可控制涡量壁面根源,有利于抑制旋涡和流动分离,基于BVF优化可使转子效率提高1.12%. 展开更多
关键词 压气机 气动分析与优化 动力学 边界涡量流 周向
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BVF诊断在非定常转静匹配中的应用 被引量:1
10
作者 饶杰 袁巍 +2 位作者 李秋实 弓志强 陆利蓬 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第7期1082-1086,共5页
对一台高负荷跨声速单级风扇进行了非定常数值模拟.并将BVF(boundary vorticity flux,边界涡量流)诊断方法应用于非定常条件下的转静干涉研究中.结果表明BVF不仅能够清晰地捕捉到转静干涉对流场的影响,指出转子叶排的尾迹干扰是引发下... 对一台高负荷跨声速单级风扇进行了非定常数值模拟.并将BVF(boundary vorticity flux,边界涡量流)诊断方法应用于非定常条件下的转静干涉研究中.结果表明BVF不仅能够清晰地捕捉到转静干涉对流场的影响,指出转子叶排的尾迹干扰是引发下游叶排通道流场非定常特性的最主要因素,还能够根据叶片表面出现的一些细节,结合静压、熵等分析方法,找出动叶的叶尖和静叶的叶根在转静匹配中存在的问题.表明BVF诊断方法能够反映出转静匹配的状态好坏,并指出改进设计的方向,是一种能够有效找出对流场产生负面影响的根源,并指出削弱甚至消除这些负面影响办法的新型诊断方法. 展开更多
关键词 航空 航天推进系统 风扇 非定常 边界涡量流 转静干涉
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基于BVF流场诊断的高比转速离心泵叶轮优化 被引量:6
11
作者 张瑶 罗先武 +2 位作者 丁华 王鑫 许洪元 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第5期765-768,共4页
高比转速离心泵由于流道较宽,叶片扭曲较大,基于一元理论的传统离心泵叶片设计方法并不适用。本文对一种采用速度系数法设计的高比转速(n_s=271)潜水泥泵叶轮进行了泵内三维流场的数值模拟;根据泵内流动计算结果,基于涡动力学的边界涡量... 高比转速离心泵由于流道较宽,叶片扭曲较大,基于一元理论的传统离心泵叶片设计方法并不适用。本文对一种采用速度系数法设计的高比转速(n_s=271)潜水泥泵叶轮进行了泵内三维流场的数值模拟;根据泵内流动计算结果,基于涡动力学的边界涡量流(BVF)诊断方法,通过调整叶片设计参数和轴面流线对泵的叶轮进行了优化。结果表明;优化后的泵水力性能得到了较大改善;借助BVF的流场诊断方法可有效地捕捉到泵内不良流动的根源,从而为改善叶片设计指引方向。 展开更多
关键词 高比转速离心泵 边界涡量流 进口角 水力性能
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汽轮机叶顶间隙泄漏流动诱导汽流激振的研究
12
作者 李盼 曹丽华 +2 位作者 司和勇 胡鹏飞 薛川 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第11期2914-2925,共12页
为了揭示叶顶间隙泄漏流动诱导汽流激振的规律,进一步提高汽轮机运行的安全性,本文采用数值模拟的方法,分析了汽轮机叶顶汽封腔室流场的细观特征,并将边界涡量流引入到叶顶汽封流场内,研究叶顶不均匀流场内的泄漏涡与汽流激振力之间的... 为了揭示叶顶间隙泄漏流动诱导汽流激振的规律,进一步提高汽轮机运行的安全性,本文采用数值模拟的方法,分析了汽轮机叶顶汽封腔室流场的细观特征,并将边界涡量流引入到叶顶汽封流场内,研究叶顶不均匀流场内的泄漏涡与汽流激振力之间的关联性。结果表明:当转子偏心运行时,汽封腔室涡的影响范围和旋涡强度不同,导致了围带面边界涡量流分布的变化,进而引起了围带面切向力的变化并诱导叶顶横向汽流激振力产生变化;而叶顶汽封间隙内的不均匀流场使围带面周向压力差发生变化,引起了叶顶径向汽流激振力的变化。当转子的偏心距相同时,叶顶汽封间隙流场的不同导致平齿汽封形式的叶顶横向汽流激振力最大,侧齿汽封形式的叶顶径向汽流激振力最大。动叶顶部装设平齿汽封更容易增加转子的不稳定性,而装设侧齿汽封对转子偏心涡动有一定的修正作用。 展开更多
关键词 汽轮机 叶顶汽封 边界涡量流 激振力 数值模拟
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Experimental investigation of Reynolds stress complex eddy viscosity model for coherent structure dynamics 被引量:9
13
作者 JIA YongXia TANG ZhanQi JIANG Nan 《Science China(Physics,Mechanics & Astronomy)》 SCIE EI CAS 2011年第7期1319-1327,共9页
Time sequence signals of streamwise and normal velocity components,as well as velocity strain rate,at different vertical locations in the turbulent boundary layer over a smooth flat plate in a wind tunnel have been fi... Time sequence signals of streamwise and normal velocity components,as well as velocity strain rate,at different vertical locations in the turbulent boundary layer over a smooth flat plate in a wind tunnel have been finely examined by the use of double-sensor hot-wire anemometry.The local module maximum for wavelet coefficient of longitudinal velocity component,as a detecting index,is employed to educe the ejection and sweep process of the coherent structure burst in the turbulent boundary layer from the random fluctuating background.The coherent waveforms of Reynolds stress residual contribution term for random fluctuations to coherent structure,as well as the velocity strain rate of coherent structure,are extracted by the conditional phase average technique.Based on the theoretical analysis of eddy viscosity coefficient in complex eddy viscosity model for coherent structure,the macro-relaxation effect between Reynolds stress residual contribution term of random fluctuations to coherent structure and the velocity strain rate of coherent structure is studied and the variations of the phase difference between them across the turbulent boundary layer are investigated experimentally.The rationality of complex eddy viscosity model for coherent structure is confirmed through the investigation. 展开更多
关键词 turbulent boundary layer coherent structure complex eddy viscosity model Reynolds stress phase difference
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Entrance Effects in Microchannel Gas Flow
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作者 T.Lewandowski S.Jebauer +1 位作者 J.Czerwinska P.Doerffer 《Journal of Thermal Science》 SCIE EI CAS CSCD 2009年第4期345-352,共8页
Motivation of this work has its origin in the boundary layer control for aeronautics and turbomachinery. For thatpurpose boundary layer can be modified by perforated plates with holes of specific sizes. The questions ... Motivation of this work has its origin in the boundary layer control for aeronautics and turbomachinery. For thatpurpose boundary layer can be modified by perforated plates with holes of specific sizes. The questions whichrise in such configuration are related to the existence of optimal size of the holes and the influence of microscalephenomena on the global flow patterns. This paper concentrates on the issue of the entrance effects on the microchannelflow. It is shown that mass flow rate is only insignificantly influenced by slip effects. Global parameterssuch as pressure difference and geometrical shape in more pronounced way alter flow behavior. In this paper weconcentrate on the numerical investigation of the microchannel flow for Kn < 0.01 and Re < 500. The channellength is finite. Hence, entrance and outlet effects on microchannel flow can be studied. 展开更多
关键词 perforated plates microchanneis gas flow simulations
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