粗糙带圆柱尾迹流场中翼型噪声的数值研究

通过数值模拟方法研究了不同高度粗糙带圆柱下尾迹变化,以及粗糙带对圆柱和翼型的气动性能和噪声的影响。高粗糙带下的圆柱升阻力系数更大,低粗糙带则影响较小,粗糙带对翼型的升阻力系数影响较小,高粗糙带在一定区域会提高翼型的表面时间平均压力系数。并且高粗糙带会改变圆柱表面的边界层分离后的流动和低速回流区的范围,增强扰动影响后方翼型流场。FW-H方程积分不同表面得到远场位置声压级,在90˚位置高粗糙带会增加圆柱和翼型噪声,在60˚位置积分面只有翼型时,高粗糙带圆柱后方翼型的噪声反而更小。还比较了局部流场和全局流场的压力脉动均方根值,表明高粗糙带圆柱后方流场有更强的声源强度,最后分析了瞬时涡结构和湍流强度的变化,表明高粗糙带对后方尾迹具体扰动。

粗糙带对某型号飞机简化模型机头流态的影响

在水洞中应用染色液流动显示技术对某型号飞机简化模型机头流态进行了研究 ,详细观察了机头两侧粗糙带和“只”字型粗糙带对机头流态的影响 .实验结果表明 ,风洞实验所得力矩曲线受雷诺数影响大的攻角范围与机头涡破裂后打在座舱上的攻角及机头涡在座舱前严重掺混的攻角相联系 .水洞实验中 ,来流速度为2 0cm s、粗糙高度为 0 .8mm时流态随攻角的变化规律可用来解释风洞实验结果中力矩曲线的分散性 .

非对称粗糙带对单圆柱流致振动特性影响研究

本文采用非定常RANS方法和Spalart-Allmaras湍流模型,结合FLUENT软件动网格技术和用户自定义函数功能编写程序,对大范围雷诺数下非对称粗糙带单圆柱流致振动进行数值模拟,并与实验数据对比,讨论了非对称粗糙带单圆柱流致振动的振幅、频率、尾涡模式和功率等。其主要结论有:非对称粗糙带单圆柱流致振动捕捉到了正负向不同的振幅值,粗糙带侧振幅值小;非对称粗糙带单圆柱振幅比曲线捕捉到了初始分支、上分支、上分支-驰振过渡分支和驰振分支;相对于光滑圆柱,非对称粗糙带对上分支有明显的拓宽作用;随雷诺数增大,尾涡模式由2S过渡为非对称的2P且尾涡被逐渐拉长;同对称粗糙带圆柱相比,非对称粗糙带圆柱流致振动在上分支有更大的输出功率;数值模拟得到的非对称粗糙带单圆柱流致振动最大输出功率为6.62 W,实验所得最大输出功率为7.29 W。

用转捩模型预测转捩及确定最佳粗糙带高度

采用SST k-ω二方程湍流模型,附加γ-Reθ转捩模型对不同迎角下的NACA0012翼型绕流进行了转捩预测,计算预测的转捩位置与实验结果符合较好,说明γ-Reθ转捩模型对转捩位置具有较好的预测能力。进一步用模型对带有粗糙带的翼型进行转捩预测,获得了不同雷诺数下刚好激发转捩又不引起过大局部压力扰动和附加阻力的最低粗糙带高度,对固定转捩风洞实验有指导意义。

离心泵叶片吸力面粗糙带抑制空化效果研究

提出一种在叶片前缘吸力面布置粗糙带抑制空化的方法。选用低比转数离心泵作为研究对象,利用修正的SST kω湍流模型和Kubota空化模型对离心泵全流域进行空化数值模拟。通过对比不同空化数下有、无粗糙带结构离心泵叶轮内的流场结构、湍动能分布、速度矢量、空泡体积变化和监测点压力脉动结果,分析粗糙带结构对离心泵工作性能的影响和空化抑制效果。结果表明:粗糙带结构对离心泵扬程和效率的影响较小,不会对离心泵工作性能造成较大影响;布置粗糙带后,叶轮内的流场分布得到改善,漩涡强度减弱,流动变得平稳;粗糙带结构有效抑制了空泡的初生,减弱了初生阶段湍流带来的能量耗散,对空化严重阶段的空泡体积也有一定的抑制效果;粗糙带结构对叶轮进口处、叶轮外缘和蜗壳隔舌处的主频压力振幅影响较小,对粗糙带结构之后且靠近该结构流域的压力脉动产生不同程度的扰动。

风力机翼型风洞实验中粗糙带形式的选择研究

由于模型尺寸与实验风速的限制,低速翼型风洞实验雷诺数通常小于实际值,造成翼面转捩点偏后,翼型表面流动与实际不相符。为了尽量真实模拟实际流动,风洞实验一般采用粗糙带在翼型表面前缘进行固定转捩。实践表明,粗糙带的种类及其参数对实验结果有重要的影响,需要非常仔细地选择。另外,由于风力机叶片长期在野外工作,污染造成表面粗糙度增加,这部分的影响一直没有得到很好的研究。本文采用风洞实验的方法,对ZZR、ZZT、T和H型等四种粗糙带在风力机翼型风洞实验中的作用及附加影响进行了研究。研究结果表明,在风力机翼型实验中,ZZT型具有转捩效果好和附加阻力小的特点,H型则对昆虫尸体的影响有较好的模拟效果。

二维粗糙带作用下的高超声速平板流场波前畸变

二维粗糙带是常用的加速流场转捩的流动控制方式,理论分析并用风洞实验研究二维粗糙带作用下的高超声速平板边界层引起的波前畸变特性。采用波前检测系统测量高超声速边界层流场的波前畸变,对比有无粗糙带情况下的流场波前分布。研究结果表明,在高超声速平板边界层发生转捩以前,高精度波前测量系统不仅可以给出高速流场的波前分布,同时还可以计算对应的密度场。实验结果还表明,马赫数为5的边界层流场明显失稳时波前畸变有大幅度提高;同时通过对比有无粗糙带时波前畸变特点发现,平板壁面加粗糙带后尽管边界层的流态未发生变化,但相同位置的平均波前、波前均方根和峰谷值明显增大。

布置粗糙带的垂直轴风力机输出特性研究

为提高垂直轴风力机的风能利用率,改善其输出特性,文章首先在NACA0012翼型压力面后部布置粗糙带,以粗糙元高度、间距高度比以及叶片安装角作为3个影响因素进行正交设计;然后通过风洞实验和数值模拟相结合的方法进行对比验证。验证结果表明:粗糙元高度对风力机功率系数的影响比间距高度比大;粗糙带可显著提升风力机的扭矩系数,最高可提升33%;粗糙带可有效提高风力机的起动性能,当风速为6 m/s时,与光滑翼型风力机相比,平均静态扭矩系数可提高49%。

基于仿真金属流线的冷锻表面粗糙带预测及改进

采用仿真金属流线的形态特征解释了某螺栓的法兰平面产生粗糙带的原因,通过理论分析,提出了一种改善粗糙度的预成形设计方法。仿真结果表明,仿真金属流线可以预测冷锻件表面的粗糙位置,相比于法兰平面与模具接触面间产生的剪切应力,金属流线的局部凸起对表面粗糙度影响较大。依据改进后的方法进行了试验,结果表明,试验结果与仿真结果基本一致,改进后的金属流线细密,法兰平面周围组织呈颗粒状均匀分布。法兰量产结果表明,改进后的设计方法不仅消除了粗糙带,同时提高了模具的使用寿命。

粗糙带对绕平头回转体初生空化流动特性的影响研究

为了探讨表面粗糙度对空化初生特性的作用效果,本文针对平头回转体开展了在不同粗糙带高度条件下的初生空化流动特性的数值研究。结果表明:数值计算得到的空泡形态、回转体表面速度分布以及流场中的时均涡量分布均与实验吻合较好;与无粗糙带条件相比,增加粗糙带会改变初生空穴的分布规律和近壁面的流场结构,当粗糙带高度较小时,初生空穴的形成、溃灭位置距回转体头部及近壁面较远;增设适当高度的粗糙带可以提高近壁面流场压力,降低流场内的水蒸气含量,从而抑制空化初生,减小空化流场局部区域的压力脉动。

水翼表面粗糙带对空化抑制效果的数值研究

为研究水翼表面粗糙带对空化的抑制效果,在修改的NACA16翼型吸力面施加一粗糙带,对在不同粗糙带条件下翼型的水动力学特性和周围流场进行了数值模拟研究,得到了升阻力系数、吸力面最小压力系数和近壁面湍动能随粗糙带变化的趋势,探讨了水翼表面粗糙带对抑制表面空化的效果。结果表明,随着粗糙带宽度和高度的增大,翼型周围流场的压强显著升高并使吸力面的最低压力高于饱和蒸汽压,从而延缓了初生空化的发生。该结果为认识粗糙带对水翼抗空蚀性能的影响提供了参考。

后掠机翼人工转捩最佳粗糙带高度数值预测

介绍了基于当地变量的γ-Reθ转捩模型,并将该模型应用到后掠机翼的转捩预测和人工转捩最佳粗糙带高度以及人工转捩技术能够模拟的大气飞行雷诺数的确定中。为检验γ-Reθ转捩模型对后掠机翼转捩的预测能力,对ONERA M6机翼和DLR-F4标模机翼进行了边界层转捩预测,采用结构化网格和有限体积法求解雷诺平均Navier-Stokes(RANS)方程,得到了机翼表面的摩擦阻力系数分布,从而可以得到相应的转捩位置,预测得到的转捩位置与试验结果比较吻合,说明该模型对后掠机翼转捩预测是可信的。最后在DLR-F4标模机翼上表面固定了粗糙带,通过相同的方法得到了转捩位置,从而确定了马赫数为0.785、雷诺数为3.0×106时最佳粗糙带高度为0.11mm;通过不断增大雷诺数使自由转捩位置不断向前缘移动,验证了人工转捩对大气飞行雷诺数的模拟能力。结果表明,在最佳粗糙带高度为0.11mm下,可以实现对大气飞行高雷诺数的模拟。

离心泵叶轮后盖板粗糙带抑制空化效果分析

利用修正过的剪切应力输运(SST)k-ω湍流模型及Kubota空化模型,对不同空化数下的离心泵内流场结构进行定常与非定常空化模拟,并选取最后一个旋转周期对叶轮内流场特性进行分析,考察离心泵叶轮后盖板布置粗糙带对其内部非定常空化流动特征、压力脉动特性及抑制空化效果的影响.结果表明:叶轮后盖板布置粗糙带对离心泵外特性几乎不产生太大扰动;粗糙带提高了叶轮内流场压强,其产生较大的近场压力迫使空泡外侧形态发生改变,从而对空化产生抑制作用;空化发展初期至严重阶段,粗糙带使得周期内叶轮中空泡体积明显减小;当空泡的径向外缘尺寸发展至粗糙带位置时,该结构使得由空泡所覆盖区域内的压力脉动主频幅值有较大程度降低,且能不同程度降低蜗壳内的主频幅值,对流场结构改善效果较好,但对未覆盖区域造成了小幅扰动.

固定转捩实验中粗糙带破损对翼型气动特性的影响研究

本文以RAE2822翼型前缘7%位置3mm宽的金刚砂粗糙带为例,研究了粗糙带破损对翼型压力分布的影响。实验结果表明:粗糙带破损会引起激波位置小幅移动,而对翼型后缘压力分布影响很小。当Ma=0.5时,粗糙带破损对升力系数的影响很小;在α≥4°以后粗糙带破损对阻力系数和俯仰力矩系数的影响逐渐增大,且破损位置距翼型中心对称面越远,影响越小。当Ma=0.75时,粗糙带破损对升力系数与阻力系数的影响直到α≥4°后开始逐渐增大,并且随着破损位置远离中心对称面而减弱;俯仰力矩系数对粗糙带破损较为敏感,且粗糙带破损的位置距离中心对称面越远、尺寸越小则影响越小。

一维带限Weierstrass分形粗糙面透射波散射系数特征研究

采用一维归一化带限Weierstrass函数模拟一维分形粗糙面,根据微扰法研究了粗糙面下方介质2中的电磁散射,结合分形粗糙面的自相关函数和功率谱导出了不同极化状态下一维带限Weierstrass分形粗糙面透射波散射系数计算公式.通过数值计算得出了不同极化状态下一维带限Weierstrass分形粗糙面透射系数的分形特征、基本特征、分区特征和随频率变化特征.结果表明分维、粗糙面高度起伏均方根和入射波频率对分形粗糙面透射波散射系数有显著影响,在其他条件不变的情况下,分维越大、粗糙面高度起伏均方根越大、入射波频率越大,透射系数就越大.

不锈钢冷连轧板带的表面粗糙度建模

针对不锈钢冷连轧生产工艺的特点,在引入转印率和遗传因子概念的基础上,通过深入的理论分析,推导出带钢表面粗糙度理论模型.首先通过SUS430不锈钢冷轧润滑实验进行表面粗糙度研究,定量分析压下率、来料厚度、带钢变形抗力和乳化液工艺参数等对转印率和遗传因子的影响,给出了轧辊粗糙度衰减函数方程,并对末机架入口带钢表面粗糙度进行近似求解,最终建立了不锈钢冷连轧成品板面粗糙度数学模型,并将其应用到冷连轧生产实践中.统计结果表明,粗糙度模型计算值与实测值的相对误差小于6.34%,该模型具有较高的精度和较好的泛化能力.

一维带限Weierstrass分形粗糙地面电磁散射的FDTD研究

采用一维带限Weierstrass分形函数模拟了实际的粗糙地面,应用时域有限差分方法研究了一维分形粗糙地面电磁散射特性,计算了分形粗糙地面散射的双站散射系数,得出了散射系数随散射角和入射波频率变化的曲线,讨论了高度起伏均方根、分维数、土壤湿度、入射波频率、入射角等参数对散射系数的影响,得到了一维带限Weierstrass分形粗糙地面电磁散射的特性。数值计算结果表明各参数对散射系数均有显著影响,入射波不同极化方式下的散射系数也有明显的变化。

无界集上带粗糙核的分数次积分算子及其交换子在消失广义变指标Morrey空间的有界性

本文研究了无界集上带粗糙核的分数次积分算子及其交换子在消失广义变指标Morrey的空间有界性.利用变指标函数的性质和算子TΩ,α及其交换子[b,TΩ,α]在变指标Lebesgue空间的逐点估计,获得了无界集上带粗糙核的分数次积分算子TΩ,α及其交换子[b,TΩ,α]在消失广义变指标Morrey空间的有界性,推广了已有的结果.

一维带限Weierstrass分形粗糙海面电磁后向散射的微扰法研究

运用微扰法研究了平面电磁波入射随机粗糙海面的后向散射问题,结合一维带限Weier-strass分形粗糙海面的功率谱,导出了一维带限Weierstrass分形粗糙海面后向散射截面的数学表达式,进一步得出了不同极化状态下后向散射系数的计算公式。通过数值计算得到了两种情形下后向散射系数随入射角的变化曲线,讨论了粗糙面高度起伏均方根、分维、空间基频、标度区间、海水温度、入射波频率对后向散射系数的影响。得到了一维带限Weierstrass分形粗糙海面后向散射系数的基本特征、分形特征、随频率变化特征。