气膜孔的位置对涡结构和气膜冷却效率的影响

在燃气轮机中,气膜冷却技术能有效地从高温燃气中保护涡轮叶片,如何提高气膜冷却效率是气膜冷却研究的热点问题。使用大涡模拟(LES)模型分析了平板气膜孔在吹风比为0.5工况时气膜孔下游的速度分布,并与实验进行对比验证。在相同吹风比下,通过模拟叶片上不同气膜孔的位置相应的入口速度分布,研究其对气膜冷却效率的影响,以及对气膜冷却过程中占主导地位涡结构的形成和发展的重要影响。随着气膜孔的位置靠后,湍流边界层随之增厚,滚子涡和肾型涡对生成加快,涡强增大,涡核脱离壁面,从而影响气膜冷却效率。湍流边界层的变化对流向和展向的气膜冷却效率和冷却覆盖范围有明显的影响。

应用CFD软件模拟双层通风幕墙节能性对比——在强制通风且有热对流情况下

应用CFD软件对双层通风幕墙的内流场进行了分析研究,得到了包括内流场图、温度分布图、出风口流速表和温度表等参数,通过改变双层通风幕墙的间距,考察幕墙间距对幕墙整体节能性能的影响并提出改进意见。

基于CFD技术的动态游泳运动水动力特性分析

为了了解和改善游泳动作效率,提出一种基于计算流体动力学(CFD)技术的三维动态游泳数值模拟方法,以海豚泳为例,对游泳的水动力特性进行探讨。遵循人体关节运动规律,提出游泳运动员模型刚体化的假设,建立多体运动游泳数值计算模型,并通过三维不可压缩Navier-Stokes方程结合RNG k-ε湍流模型进行求解,探讨了海豚泳游动过程中的整体与各躯体部位(上肢、胸部、腰部、大腿、小腿、脚掌)的水动力特征。研究结果表明,在海豚泳中,推进力的产生与膝关节伸展运动密切相关;在向上打腿和向下打腿的过程中,脚掌均为主要的推进力来源部位,小腿和大腿的运动,是净阻力的主要来源,腰部上下摆动所做的正功要大于负功。结论可应用于指导游泳运动员入水和转身后海豚泳技术动作的改进。

不规则海浪谱造波及波浪由深至浅传播的演化研究

该文通过试验方法研究了中山大学深浅水水池波浪传播过程,对规则波和不规则波在不同水深、周期条件下的波浪在深浅水传播变化特征进行了描述。结果表明:在不规则波作用下,随着波浪在浅水的继续推进,波浪的能量频域分布出现显著的2倍频谱峰值;无论是否波浪破碎,浅水区波谱的波浪的主频仍与入射波的频谱峰值保持一致,但谱形变宽,产生一些高频的波浪;涌浪传播到浅水区,能量在频域内重新分配,激发出基本频率的整数倍频。研究成果可以为工程实际以及波浪在深浅水地形传播的数模研究等提供试验数据和参考。

波浪与水面浮体相互作用中共振现象的数值模拟研究

该文基于不可压缩黏性流体的N-S方程和VOF方法,采用CFD软件FLUENT,对波浪与水面浮体相互作用中的共振现象,进行了数值模拟研究。首先研究了波浪越过潜堤后的波浪变化,验证了模型的准确性;而后基于动量源项造波方法,建立了前端消波的数值模型,并探讨了水上漂浮的两物体在波浪作用下的共振问题。结果表明:共振频率与共振峰值和实验数据吻合良好。另外还探讨了浮体的浸没水深对共振频率和共振峰值的影响。

基于刚体运动的蝶泳打腿动作水动力特性研究

游泳的水动力特性分析是认识游泳运动和改进技术性能的关键。该文从人体游泳运动规律出发,提出游泳运动员模型刚体化的假设,将人体形态变形运动转化成各个独立肢体的刚体方位变化运动,采用基于多刚体运动的动网格方法(Dynamic mesh method),建立多体运动游泳数值计算模型。通过三维不可压缩Navier-Stokes方程结合RNG k-ε湍流模型进行求解,并采用VOF方法追踪自由水面变化情况,分析了游动姿势及水深对蝶泳打腿水动力学性能的影响。研究结果表明:基于刚体运动的游泳数值模拟方法能够较好地模拟计算复杂的动态游泳问题;近水面运动时,游动产生的兴波阻力抵消了部分推进力,导致推进效率下降;对于俯卧游姿过大的膝关节屈曲角度并不一定利于游泳表现,侧式游姿在近水面游动时,相较俯卧式与仰式游姿拥有较好的控浪性能;为减低兴波阻力的影响,出发与转身后的游动水深建议大于0.7 m。