非均匀流环境中悬浮隧道锚索动力响应分析

为研究非均匀流作用下悬浮隧道锚索动力响应,建立了锚索-管体耦合振动理论模型。基于Hamilton原理建立了指数型流场环境中悬浮隧道锚索-管体系统振动方程组,求解得到锚索的动力响应,分析了最大流速和锚索-管体频率比对动力响应的影响。结果表明:在非均匀流中,悬浮隧道锚索表现出多频振动的特点;随着流速的增大,锚索最大位移值并不随之增大,但会激发锚索高阶模态参与振动并发生主振模态的转换。当涡激升力频率接近锚索的某阶模态频率时,锚索会出现涡激共振,锚索最大位移值一般出现在主振模态的峰值处。锚索-管体频率比为2时,锚索会受到涡激振动和参数共振的联合作用。

关于排水立管水膜流均匀流、非均匀流基本方程之确定

推导确定了排水立管水膜流均匀流基本方程和非均匀流基本方程(不等式),填补了有关研究空白。

非均匀流作用下悬浮隧道管体动力响应分析

为研究非均匀流作用下悬浮隧道管体的动力响应规律,在ABAQUS中建立悬浮隧道整体有限元模型.考虑沿管体纵向的流速不均匀分布,在UAMP子程序中采用Morison方程计算流体力,实现流固耦合效应的简化模拟,得到非均匀流作用下悬浮隧道管体的动力响应,并对流速大小和分布的影响进行参数研究.结果表明:由于管体自振频率与涡激频率相差较大,一般不会引发涡激共振.非均匀流中流体激励频率范围大,管体呈现多频振动的特征.管体的位移包络线形状与流速分布基本一致,最大位移出现在流速最大处.随着流速增大,管体顺流向会率先产生共振,在设计时应予以考虑.

光滑壁面明渠非均匀流水力特性

在分析激光测速试验资料的基础上,对比了明渠均匀紊流和非均匀紊流在紊流分区结构、流速分布、紊流强度和壁面切应力等方面的水力特性,指出两种流态流速分布公式存在差异,非均匀流的脉动流速、壁面切应力都较均匀流为小,并给出了用新的无量纲参数表达的适用于均匀流和非均匀流的统一的流速公式以及垂线平均流速及其位置的计算公式.

不恒定非均匀流场中随机波的折绕射联合数学模型

根据考虑流影响的缓坡方程 ,运用波动叠加原理 ,导出了一种适合大范围缓变地形情况下 ,不恒定非均匀流场中随机波的折绕射联合的数值模式 .应用该模式进行了概化的半椭圆斜坡海底及渤海湾西部海域不恒定非均匀流场中随机波传播的折绕射联合的数值计算 。

壅水情况下非均匀流糙率系数研究

非均匀流的水力特性不同于均匀流,水力特性的变化有可能引起糙率的变化。本文采用数值模拟的方法,运用立面二维数学模型对壅水情况下的明渠非均匀流进行模拟,研究非均匀流情况下水力特性和糙率系数的关系。研究表明:壅水情况下,非均匀流能量损失沿程减小,但糙率系数却是沿程增大的。非均匀流中能量损失及糙率系数之间的这种关系是不同于均匀流的,这是非均匀流不同于均匀流的特点之一。根据数值计算结果,拟合得到了较为实用的壅水情况下明渠非均匀流糙率的计算式。将该式用于水库回水水面线计算得到的结果与采用均匀流糙率的计算结果差别较明显,说明采用非均匀流糙率进行水库回水水面线计算是必要的。

非均匀流场中变速运动颗粒所受Basset力的性质及其数值计算

本文对固液两相流动研究中颗粒所受Ｂａｓｓｅｔ力的性质不明确性进行了深入探讨．首先导出了Ｂａｓｓｅｔ力的表达式．然后应用典型基函数试验法对其性质进行了解析，最后研究了Ｂａｓｓｅｔ力的数值计算方法，并应用于计算颗粒在二维垂直平面射流驻点附近区域的运动．

非均匀流场螺旋桨空泡数值模拟

以某油船螺旋桨为研究对象,基于Rayleigh-Plesset方程,采用Schnerr-Sauer空化模型和可实现的k-ε两层湍流模型,利用计算流体力学(CFD)软件STAR-CCM+模拟了非均匀来流条件下螺旋桨的空泡形态.通过对螺旋桨叶梢区域进行有效合理的网格加密,以较少的网格数量成功捕获梢涡空泡.数值计算与试验结果对比表明:计算结果准确再现了桨叶进出伴流区域空泡初生、发展和溃灭的整个历程;每个相位角叶背片空泡形态与试验观察吻合,片空泡面积相差在5%以内;该数值方法虽然能够捕捉到梢涡空泡,但是还不能对梢涡空泡的非定常特性和空间结构进行准确预测.基于上述结果,该方法适用于非均匀流螺旋桨空泡流动模拟.

基于非均匀流浅水效应的船舶操纵建模与仿真

为更好体现和模拟山区河道的水流条件和船舶航行姿态,在明渠恒定非均匀水流模型基础上,开发了基于浅水效应的3自由度MMG船舶操纵运动数学模型。通过船舶定回转试验和Z型运动模拟结果表明,随着水深吃水比h/d的减小,船舶浅水效应越为突出,直航速度越小,定回转直径越大;同时,船舶Z型运动的摆幅越大,运动周期越长,说明船舶的舵效和操纵性能越差。结合工程实例分析表明,本文开发的基于非均匀流和浅水效应的船舶操纵运动数学模型可以应用于工程实际研究,山区河道的船舶操纵运动采用基于浅水效应的模型计算才更加合理和符合实际。

非均匀流等溢流角设计高超侧压进气道

工作在前体附面层内的高超侧壁压缩进气道，来流的非均匀性应该是进气道设计的一个重要依据。按经典的附面层理论和等溢流角设计准则设计了侧壁压缩角为６°，前缘型线为圆弧的变后掠角高超侧压式进气道模型，在Ｍａ５．３／Ｍａ４风洞中利用风洞壁面自然发展的附面层进行非均匀来流下进气道性能试验。试验发现，在相同的来流附面层条件下，圆弧前缘进气道相对于直前缘进气道喉道处的压力畸变小、进气道总压恢复高。

明渠恒定非均匀流渠道流量实时监测方法研究与探讨

阐述了明渠恒定均匀流与非均匀流的特点及流量计算的水力学原理,分析了目前明渠流量监测存在的诸多问题。将明渠恒定非均匀流渠道水位变化的基本微分方程,改写为可方便计算的差分方程。提出了利用现代技术手段先实时监测出明渠恒定非均匀流测流渠段的二个水位值,再自动利用计算机借助差分方程同步计算出测流渠段的瞬时流量和累积水量。经实际应用证明该方法自动化实时性强、设备费用低、测流精度高。

非均匀流与颗粒组成对管涌影响的试验研究

管涌的发展是个复杂的过程,受多种因素的影响,针对水流条件和试样颗粒组成两个因素进行了管涌发展的砂槽模型试验研究,观察并分析了2种典型的非均匀水流条件和3种试样颗粒组成下管涌发生发展的过程。试验结果表明,水流发散时,管涌口流量较小,管涌破坏的临界水力梯度大,侵蚀速度慢,侵蚀发生前试样内的水力梯度沿着水流发散方向逐渐减小;反之,水流汇聚时,管涌口流量大,管涌破坏的临界水力梯度小,侵蚀速度快,侵蚀发生前试样内的水力梯度沿着水流汇聚方向逐渐增大。此外,在相同的水流条件下,当试样中的细颗粒越粗时,管涌发生的临界水力梯度越大,管涌通道发展的速度也就越慢。

非均匀流中立管涡激振动模型预测分析

文中分析了非均匀流中,张紧式海洋立管的涡激振动,采用新的加速度耦合尾流振子模型作为预测细长海洋工程柔性结构的计算工具,将预测结果中的横向位移包络线及最大幅值与实验观测值、shear7软件计算值进行了对比,可以发现模型的计算结果与实验观测结果吻合得很好。

入口非均匀流对亚燃燃烧室性能影响数值研究

为研究入口非均匀流对亚燃燃烧室性能的影响,基于进气道出口试验测量数据,构造三种典型非均匀流型,对燃烧室进行三维数值计算,研究非均匀流对马赫数分布、温度场、燃油分布及燃烧效率的影响。结果表明:基于均匀流供油律,非均匀流影响燃烧室性能的机理是受流速主导作用,低速区域当量比偏高,高速区域当量比偏低。导致扩压段边区燃烧,烧蚀外环阻塞结构,而内圈高速区域燃烧组织效果欠佳。匹配供油律后,非均匀流燃烧性能有所改善,但难以达到均匀流水平。所以,提出了改进入口流均匀性及减弱非均匀流对燃烧不良影响的措施。

考虑非均匀流场的管道声学理论及消声器研究

研究了考虑非均匀流场的刚性直管声场传递矩阵，通过将刚性直管沿轴向等分成 Ｎ 个微段，并假定每个微段内温度、气流马赫数和声速保持恒定的情况下，利用各微段间声压和体积速度的连续性条件．推导了刚性直管声场传递矩阵和扩张式消声器的插入损失数学模型，并进行了理论计算与声学特性分析．

两种高分辨率数值方法计算波前有非均匀流的变截面管内激波传播规律的比较

本文采用两种对间断解具有高分辨率的数值方法——基于推广Riemann问题解的二阶Godunov型有限差分法和分裂算子的随机选取法,计算了微波在波前有非均匀定常流的一维变截面管道中的传播和波后流场特征,得到一致结果,用数值模拟方法揭示了这类运动的一些特殊规律。对比两种方法的计算过程和结果,可以看出,二阶Godunov型方法明显优于随机选取法。

明渠非均匀流摩阻流速研究

摩阻流速反应了明渠流床面切应力的大小,是决定紊动混合系数的主要因素。确定摩阻流速的方法很多,不同方法之间计算得到的摩阻流速存在差异。本文分别对明渠加速流和减速流的摩阻流速进行了研究。从圣维南方程入手,测量公式所含水深及水深沿程变化率,得到非均匀流摩阻流速的理论公式。通过对不同工况非均匀流摩阻流速的计算,并与其他计算非均匀流摩阻流速的方法对比,得出本文提出的计算方法是可行的,为明渠非均匀流摩阻流速的计算提供了一种方法。

非均匀流水面曲线自动计算及绘图

叙述用分段求和法编程计算棱柱体、非棱柱体明渠及天然河道水面曲线并绘制CAD图形的思路及过程,并以工程的实际应用加以检验。

局部水头损失对明渠非均匀流水面曲线的影响

对于有局部阻碍的明渠恒定非均匀流,考虑局部水头损失后的水面曲线变化的研究目前比较少,局部水头损失的表达式也不统一。这不仅不便于统一确定局部水头损失系数,也不便进行考虑局部水头损失后的明渠恒定非均匀流水面曲线变化规律的定性分析。通过对缓坡明渠上的水面曲线进行试验和数值计算研究发现,当水流通过局部障碍物时,缓坡明渠水面曲线为有局部下降的a1型壅水曲线。

横向槽沟内非均匀流的试验研究

以横向槽沟中产生的非均匀流为研究对象 ,通过水槽概化模型试验 ,在实测纵向流速分布的基础上 ,分析了不同来流条件及不同槽沟边坡角度下的槽沟内水面流速、槽底流速等沿程变化规律 ,同时还得到了计算槽沟内反向平均流速及正向平均流速的经验公式。