长江口动量系数分布特征研究

基于长江口1996年3月和9月共23个测点实测水流资料,计算了动量系数的时空变化,并应用线性回归法,计算了特征时间段内的平均动量系数,获得了长江口动量系数时空分布的基本特征:时间上,涨潮大于落潮,洪季大于枯季,而大、中、小潮则依次递增;空间上,自口外向口内,北支呈逐渐增大,而南支呈先增大后减小、口门附近最大的基本特征。由动量系数分析了潮流的摩阻特性,为数值模拟合理选取曼宁系数提供参考。

长江河口动量系数时空变化规律研究

利用近期实测资料,对长江河口肖山—口门区域的动量系数进行时间和空间分布规律研究;在此基础上,得出动量系数边滩和深槽分布的差异性,并建立了经验曲线.主要结论:动量系数近口段和河口段一般为洪季大于枯季,但北槽进口枯季大于洪季;洪季肖山—石化下大潮大于小潮,枯季时肖山—狼山沙为大潮大于小潮,徐六泾—石化下为大潮小于小潮;洪季以潮流界作为界限,潮流界以下向海方向动量系数表现为增加趋势;在空间上,北港大于南港,北槽大于南槽;引起这一差异的主要原因为不同时间和空间径流和潮流水动力差异所致.以-15 m水深划分近口段边滩和深槽,边滩区域动量系数随水深增大而增加,深槽区域动量系数变化不大.

弯道的动量和能量系数

本文从动量系数（β）和能量系数（α）的定义出发，根据Ｅｎｇｅｌｕｎｄ弯道流速分布理论，导出弯道的β和α的表达式．它们均可表示为一个只与弯道宽径比Ｄ（Ｂ／Ｒｃ）有关的系数和顺直河道的β或α的乘积，同时讨论了采用β＝α＝１的偏差情况，有助于提高水力计算的精度．

六种近地层湍流动量输送系数计算方案对比分析

选取30多年来近地层湍流通量研究中具有代表性的六种参数化方案,应用GAME/Tibet试验中那曲通量观测站的实测资料,对比分析了各方案计算所得的湍流动量输送系数(CM)之间的差异。结果表明:六种参数化方案计算得到的湍流动量输送系数之间存在较大差异。对于那曲观测站稀疏短草下垫面而言,稳定条件下当理查孙数小于0.1时,除Businger71方案存在显著低估以外,其他各方案均能较好估算湍流动量输送系数;不稳定条件下,Dyer74方案对湍流动量输送系数的估算效果最好,其次为Wang02,Launiainen95和Louis82方案,Businger71方案误差较大。

黑河中上游不同下垫面动量总体输送系数和地表粗糙度对比分析

利用廓线法计算了黑河中上游地区盈科农田站、冰沟稀疏草地站、阿柔牧场站和大冬树山垭口积雪观测站的总体输送系数和地表粗糙度。结果表明,地表粗糙度与植被覆盖度和高度以及下垫面的性质有关,夏季地表粗糙度大小是农田站最大,其次是牧场站和稀疏草地站,高寒草甸站最小。下垫面状况还影响动量总体输送系数对稳定度的依赖程度,地表粗糙度大的地区强于地表粗糙度小的地区。

射流泵流速比与动量修正系数的数值研究

基于已设计的同一液体射流泵试验装置,采用脉冲和恒定工作液体射流,应用数值计算方法研究了脉冲与恒定液体射流泵基本性能方程的参数,并定量分析了流速比M、动量修正系数k1与k2随面积比的变化规律及其对液体射流泵性能的影响,提出了优化结构、率定几何参数的建议。

漫滩水流动量修正系数特性分析与模拟

以明渠深度平均二维水流模型为基础,研究了漫滩水流的动量修正系数。结果表明,漫滩瞬时动量修正系数迅速增大,随后快速减小;滩槽宽度比越大,动量修正系数变化程度越大,而传统断面平均法的计算结果恒为1,与实际情况存在较大差异,不能用于水流漫滩的模拟。为了反映动量修正系数的实际变化规律,提出了水流漫滩时断面动量修正系数新的计算方法,最后采用模型试验和天然河道实测资料对该方法进行了检验。

复杂断面水力计算中的动量校正系数

针对恒定、均匀、紊动水流，分析了用划分单元求和方法计算复杂断面动量而产生的动量校正系数．三种典型断面的计算结果表明：动量校正系数大于１；校正系数是宽深比值的函数，随宽深比值增大，动量校正系数减小，随单元数增加校正系数增大；忽略单元间的侧向剪切力是动量校正系数大于１的原因．

复式河槽动量输运系数研究

复式河槽动量输运系数在计算复式河槽过流能力、滩槽交界面平均表观剪切应力和滩槽床面平均剪切应力等方面有着十分重要的作用。本文首先根据刘沛清和Knight滩槽交界面垂向平均表观剪切应力关系式 ,导出复式河槽动量输运系数的表达式 ;接着运用英国科学工程研究协会洪水水槽设施 (SERC FCF)的大量的系列水槽实验成果 ,分析了动量输运系数随相对水深及滩槽宽度比的变化关系 ;最后根据获得的动量输运系数关系 ,利用刘沛清方法计算复式河槽过流能力。计算结果表明 :本文中的动量输运系数随相对水深及滩槽宽度比的变化关系是可行的。

复式断面明渠流能量及动量校正系数研究

在复式断面明渠流中,能量及动量校正系数对水力学计算结果的精确性有直接影响。为研究水深比(滩地水深与主槽水深之比)及滩地植被密度对复式断面明渠流能量及动量校正系数的影响,采用基于壁面建模的大涡模拟(WMLES)方法的三维数值模型,对5种水深比和3种植被密度工况进行数值模拟研究。结果表明:由于流速分布不均匀,主槽和滩地的能量及动量校正系数有明显差异,其值均大于1。随着水深比的增大,复式断面的流速分布趋向均匀,能量和动量校正系数随之减小,能量校正系数的变化范围为1.07~1.19,动量校正系数的变化范围为1.03~1.07。此外,随着滩地植被密度的增大,滩地与主槽的流速差值变大,能量和动量校正系数随之增大,能量校正系数的变化范围为1.09~1.59,动量校正系数的变化范围为1.04~1.21。最后,通过回归分析发现能量校正系数与动量校正系数存在线性关系,所得计算式可用于相同工况条件下能量及动量校正系数的预测。

微纳气体流动中动量协调系数的分子动力学模拟

协调系数反映气体与壁面动量和能量交换规律,获得准确的协调系数以及明晰影响协调系数的因素十分重要.使用分子动力学方法提出了一种协调系数的统计方法,在等温泊肃叶流动中,探讨了不同温度及流速下切向和法向动量协调系数的变化规律.结果表明,切向动量协调系数对温度敏感,随着温度的上升其值逐渐减小并趋向于稳定,而流速不同时变化不大;法向动量协调系数受温度和流速影响很小,在等温流动中趋向于1.

不同液固动量交换系数模型对颗粒流化行为数值模拟的适应性

基于Euler-Euler法,采用包括Syamlal-O’Brien模型、Wen-Yu模型、Gidaspow模型、Gibilaro模型和Huilin-Gidaspow模型在内5个液固动量交换系数模型模拟粒径为0.25～0.35mm石英砂颗粒流化过程。结合颗粒流化试验结果,对比不同液固动量交换系数模型预测的床层高度准确度。研究结果表明:Huilin-Gidaspow和Gidaspow模型准确度最高,其均方根误差都为5.01,Syamlal-O’Brien模型准确度最低,其均方根误差为47.14。Huilin-Gidaspow模型预测的颗粒相流态存在由中心向上,再由四周下降的循环流,与实际情况相符,而Gidaspow模型模拟结果不存在颗粒相循环流。

珠海凤凰山森林下垫面干季和湿季气象要素的对比分析与动量和感热交换系数的参数化研究

利用珠海凤凰山陆气相互作用观测塔站2014年11月至2016年5月的观测数据,对比分析了干湿季森林下垫面能量通量和气象要素的变化特征,分析了在不同稳定度下3个风向范围(315°~45°、45°~135°和135°~225°)的动量和感热交换系数随冠层表面风速的变化特征,并对动量和感热交换系数进行了参数化研究。结果表明:干季感热和潜热通量值相当,湿季潜热远大于感热。干季和湿季的夜晚都出现负感热现象,感热从大气向森林输送。相对湿度的变化幅度大,与该地气象状况密切相关,相对湿度的垂直梯度夜晚较大,白天较小。干季的气温垂直梯度比湿季的明显。风速在冬季变化平缓,夏季变化剧烈,低层风速随高度变化梯度明显,高层较紊乱。各高度风向差异不大。中性和近中性状态下,在风向为315°~45°、45°~135°和135°~225°时,动量交换系数Cdn分别为0.05、0.0055和0.022,感热交换系数Chn分别为0.0055、0.003和0.004。在稳定和不稳定状态下,动量交换系数Cd、感热交换系数Ch随冠层表面风速v明显发生变化,稳定条件下,Cd、Ch随v的增大而增大;不稳定条件下,Cd、Ch随v的增大而减小。分不同风向对森林冠层Cd、Ch在稳定和不稳定条件下与v的关系进行了拟合,得到了参数化公式。

宽浅陡槽水流动量分布特性及影响分析

对宽浅陡槽水流特性及其对下游消能衔接影响进行了试验研究。首先通过对浅层急流边界层的发展、掺气特点的分析探讨,得到了宽浅陡槽水流阻力损失比一般陡槽急流大许多的能量损耗特点及相应流速系数的范围值。分析了不同水流、边界条件下宽浅陡槽水流动量分布的特性,发现宽深比<40而流量较大时,陡槽末端呈“马鞍型”动量横向分布,具有较强的稳定性与抗干扰性;宽深比>40而流量较小时,陡槽末端呈“椭圆型”动量横向分布,这种态势缺乏对外界干扰的遏制能力,稳定性很差。指出,宽浅陡槽末端水流不稳定源于浅层急流断面动量横向分布缺乏强大的两翼控制,形成微小干扰累加递增作用,最终导致末端水跃的不稳与消能不充分,并提出了调整动量分布改善下游衔接水流稳定性的措施。

带动量项的梯度下降算法的收敛性

本文对基于三层前馈神经网络的带动量项的反向传播算法进行了理论分析。在我们的模型中,学习率为常数,动量系数为一个适应性的变量。本文给出了带动量项的反向传播算法的收敛性结果及详细的证明。相比于目前已有的结果,本文中的结论更具有一般性。

非强凸和光滑条件下随机经典动量算法的收敛性

对随机经典动量算法(CM)的收敛速度问题进行深入研究,通过对传统带动量随机梯度下降算法的迭代公式进行改造,在非强凸和光滑的条件下得到了算法的收敛阶。当动量系数ρ_(t)取常数的时候,收敛阶为O(1/T+√T+1/T),当动量系数ρ_(t)取变系数的时候,通过设置不同的学习率,分别得到O(1/√T+2+1n(T+1)/√T+2)和O(1/3√T+1)的收敛速率。最后通过数值实验说明其合理性。

组合式吹吸气控制翼型动态失速数值模拟研究

改善翼型气动特性的关键问题之一是解决动态失速。提出利用翼型前缘吸气、后缘吹气的组合式吹吸气控制翼型动态失速的方法,研究俯仰振荡条件下其对翼型动态失速特性的影响和控制作用。选取NACA0012翼型为研究对象,基于转捩SST湍流模型求解非定常雷诺平均Navier-Stokes(URANS)方程,计算不同射流动量系数下的翼型气动特性,评估控制过程中的经济性。结果表明:在马赫数0.109,减缩频率0.1,平均攻角14.84°,攻角振幅9.89°条件下,当射流动量系数为0.006 5时与无吹吸气控制对比,翼型无明显失速现象,平均升力系数提高59%,平均阻力系数下降40%,负俯仰力矩峰被消除,使用组合式吹吸气进行流动控制可以抑制动态失速,改善翼型气动特性。

射流扰动下舰船多叶片螺旋桨角度的实时调整

以实时调整舰船多叶片螺旋桨角度,提升舰船多叶片螺旋桨应用性能为目的,研究射流扰动下舰船多叶片螺旋桨角度的实时调整技术。利用协同射流控制技术,以三维雷诺平均N-S方程作为控制方程,求解状态矢量、对流通矢量、耗散通矢量等;利用上述参量分析协同射流螺旋桨形态受力情况,获取射流扰动产生的作用力;基于该作用力计算喷口动量系数、气泵功率系数等,分析这些参数对协同射流的影响,基于这种影响实现舰船多叶片螺旋桨角度实施调整。实验结果显示该方法所得的数据具有较高的可靠性,利用该方法实时调整射流扰动下舰船多叶片螺旋桨角度,能够显著提升螺旋桨的性能。

环量控制对翼型气动特性的作用机理

环量控制能够显著提高升力,改善飞行器短距起降性能。首先从机理上分析了环量控制的作用原理,然后通过CFD数值仿真方法研究环量控制对翼型气动特性的影响规律,采用雷诺平均N-S方程,SST湍流模型,将射流口边界条件设为反映动量系数的速度入口,分别模拟了动量系数和迎角对升阻特性和附面层分离特性的影响规律。结果表明:在α=0°,Cμ=0.05时,升力增加327%,效费比ΔCy/ΔCμ为21.97;随着动量系数增加,前缘分离导致失速迎角提前,在中等动量系数和小迎角状态能够获得优良的升阻特性。

鸭翼展向吹气涡控技术增升特性研究

利用低速风洞测力实验，对一个机翼前缘后掠角为40°的近距耦合鸭式布局简化模型，系统研究了不同鸭翼前缘后掠角和鸭翼展向吹气量对该布局增升量值的影响，给出了不同迎角下升力系数和增升量值随鸭翼前缘后掠角和鸭翼展向吹气动量系数的变化曲线。结果表明：在一定迎角范围内（16°-50°），对于不吹气情况，鸭翼前缘后掠角越大，布局的增升量越大，说明鸭翼作为涡控制部件是合适的；当对鸭翼进行展向吹气时，吹气动量系数越大，布局的增升量也越大，说明利用鸭翼展向吹气技术达到间接控制机翼涡，延迟机翼涡的破裂，增加机翼的升力是完全可行的。