时差法测流的非均匀流场流速模型及算法实现

针对传统测流设备抗干扰能力差、效率低、超声波时差法测流设备严重依赖进口且误差大等问题,设计了非均匀流场的超声波时差法测流系统。该系统的设计过程分为系统总体方案设计、算法设计、系统硬件设计和软件平台的搭建四部分,明确了由电源转换板、数据处理板、信号处理板和超声波传感器组成的系统结构,设计了可提高测量精度的非均匀流场流速计算模型和可拆分式层级结构的电源转换板、数据处理板、信号处理板,介绍了非均匀流场流速计算算法的软件实现方式和完整的软件结构。将设计系统应用于多个水文站进行运行、试验和比测,结果表明,该系统可实现流速流量测量、数据通信和展示,对明渠和大江大河的流速流量测量误差小于4%。

基于喉部出口不均匀流场的电站凝汽器性能数值研究

壳侧入口流动条件的给定会影响凝汽器壳侧流场的数值模拟结果,为进一步改进凝汽器性能的分析手段,以两台电站凝汽器为对象,分别在壳侧入口流场均匀分布和不均匀分布两种条件下对凝汽器壳侧的蒸汽流动进行数值模拟,其中不均匀入口条件基于对凝汽器喉部流场的模拟获得,进而通过数据提取获得两台凝汽器的性能曲线,并对不同入口条件下模拟得到的凝汽器性能进行了对比,模拟结果表明:凝汽器喉部出口流场具有较强的不均匀性;壳侧入口均匀条件下模拟得到的凝汽器性能好于入口不均匀条件,建议在研究凝汽器性能时尽可能地考虑入口蒸汽流场不均匀分布的影响。

非均匀流场中随机波折射-绕射的数值计算

本文在非均匀流场中规则波折－绕射缓坡方程的基础上，引入谱的概念，建立了用方向谱表示的非均匀流场中随机波折－绕射缓坡方程，并选用文圣常等提出的解析方向谱作为靶谱，就一模型海区进行具体的数值计算，结果表明，随机波折－绕射模型要明显优于规则波的折－绕射模型。

均匀流场中螺旋桨线谱噪声的频域预报方法

为研究均匀流场中的螺旋桨远场辐射线谱噪声,在Lighthill声类比理论和FfowcsWilliam-Hawkings方程的基础上,应用带有平均流效果的格林函数,建立了螺旋桨线谱噪声的频域预报理论,突破了现有理论需要假设薄机翼和必须在投影平面对声源进行积分的界限,允许在螺旋桨真实叶表面对声源进行积分.数值计算及与实验结果的比较表明,该频域方法是有效的,并且具有相当高的预报精度.对线谱噪声指向性分析表明,最大值与螺旋桨轴垂直,并且随频率增加主瓣宽度相应减小.

非均匀流场中螺旋桨水动力及噪声特性预报研究

根据螺旋桨的型值参数,在Fluent前处理器ICEM中建立流场的网格模型,采用计算流体力学(CFD)理论,结合雷诺平均纳维-斯托克斯(RANS)方程计算了螺旋桨的水动力特性.利用滑移网格技术对非均匀来流下的螺旋桨的水动力进行大涡模拟计算,并结合FW-H噪声模块对螺旋桨的无空泡噪声进行了数值预报.流场预报结果显示,流场的非均匀性导致螺旋桨水动力系数的脉动存在一定的周期性,且整个螺旋桨的水动力系数与单个桨叶之间存在一定的倍数关系;声场结果表明,低频离散噪声远大于高频噪声,噪声衰减速度随频率增大而减小,螺旋桨轴向和径向衰减速度随着距桨盘面中心的距离增大而减小,且轴向声压级低于径向两侧.

液滴旋转模型在重力场和均匀流场中的应用

本文主要应用单液滴旋转模型,研究了重力分离空间均匀蒸汽流场中液滴行为,定性描述了均匀蒸汽流场中液滴轨迹,分析了液滴在重力场和均匀蒸汽流场中运动的影响因素。主要讨论了液滴旋转及升力的影响,为液滴旋转模型的定量分析及其应用奠定了基础。

Voigt线型两翼拟合非均匀流场吸光度的方法研究

在吸收光谱领域特别是可调谐半导体激光直接吸收光谱(dTDLAS)技术中,需要精确测量吸收光谱的积分吸光度值以精确反演出流场温度、组分浓度等参数。对于非均匀流场,单光路吸收光谱测量时,由于沿测量路径的谱线展宽随流场状态的变化而变化,见诸文献的研究主要采用Voigt或Lorentz线型对吸光度曲线拟合处理或直接对吸光度曲线数值积分获取积分吸光度值,针对方法可能引入的误差进行了模拟分析,并提出Voigt线型两翼拟合吸光度的方法来获取吸收光谱的积分吸光度值,以减小拟合误差。采用流场测量中常用的H_2O作为目标气体,选取了8条具有不同低态能级的吸收线,以实验室平焰炉为原型建立两种非均匀流场模型,并通过分段法对流场非均匀性进行等效处理。分别采用Voigt线型拟合法、数值积分法和Voigt线型两翼拟合法模拟计算两模型的积分吸光度值,通过与理论积分吸光度值对比得出各方法的误差大小,从而确定出在不同的非均匀流场情况下相适应的积分吸光度值获取方法。

非均匀流场中螺旋桨线谱噪声指向性分析

为了对非均匀流场中螺旋桨线谱噪声的指向性特征进行分析,在Ffowcs William-Hawkings方程的基础上,建立了非均匀流场中螺旋桨线谱噪声的频域预报理论,该理论可对声源在真实桨叶表面进行积分。讨论了螺旋桨叶数、来流谐波阶数以及叶片表面力对线谱噪声指向性的影响。结果表明,特征耦合系数是线谱噪声指向性分布形态的决定因素,并且当特征耦合系数等于零时,辐射噪声主要由轴向力和主要谐波所贡献;当特征耦合系数不为零时,轴向力和主要谐波的贡献只集中于桨轴方向,而桨盘面处的噪声贡献则来源于周向力和与叶片数目相等的谐波。

均匀流场拉条模型颤振导数识别试验研究

拉条模型作为介于全桥气弹模型和节段模型之间的一种气弹模型,在以往的研究中,常用来比较分析节段模型和全桥气弹模型试验结果的差异而使用,而没有利用该模型进行主梁断面颤振导数识别的研究报道。本文则引入模态参数识别方法进行拉条模型颤振导数识别,并设计了一个平板断面的拉条模型,在均匀流场下进行了颤振导数识别试验研究,与理想平板颤振导数理论解进行了比较,试验结果与理论解的吻合说明了拉条模型颤振导数识别方法的可靠性。

风洞非均匀流场中的一体化高超声速飞行器缩比模型气动性能研究

准确预测气动推进性能是吸气式高超声速飞行器研究的重要挑战之一。针对CARDC吸气式高超声速实验室(AHL)自主设计的一体化高超声速飞行器风洞试验模型,通过数值模拟计算,研究了CARDC600mm脉冲燃烧风洞的流场,并与试验结果做了对比,确定了试验模型在风洞中的合理安装位置,分析了带舵面飞行器在进气道打开、发动机不工作情况下的气动性能,对比研究了试验模型部分处于风洞流场非均匀区时,风洞结果对模型气动性能产生的影响,对比了数值计算结果和风洞试验结果。结果为利用风洞试验结果准确分析飞行器气动性能提供了重要依据。

补燃室中非均匀流场对冲压发动机推力的影响分析

在双下侧冲压发动机地面连管试验中发现实测推力与一维流计算数据相差较大,为探究差异根源,以数值仿真为基础,对比分析了补燃室中均匀流场和非均匀流场对冲压喷管推力特性的影响。分析结果表明,流场的非均匀性导致计算截面上的实际滞止参数与理论计算数据有差异,因此,在这种条件下,不能直接利用一维流理论进行计算;同时,文中在仿真及试验基础上给出了非均匀性对推力影响的工程估算方法。

非缓坡非均匀流场中多向不规则波传播数学模型的建立

根据线性波动的叠加原理和波浪方向谱理论,在文献[1]的非缓坡非均匀流场的规则波基本方程的基础上,推导出了非缓坡非均匀流场中的多向不规则波传播变形的偏微分方程,并使用有限差分方法建立了数学模型。该模型避开了求解波动势函数的困难,直接求解波动能量的空间分布,可采用简单的有限差分数值方法求解,对空间步长没有限制,适合非缓坡复杂地形及存在流场的情况下大面积波浪场(波高和波向)的计算。

脉冲电气浮过程中非均匀流场模拟及分析

针对浮选过程中传统电气浮存在大范围剧烈环流,造成泡絮混合物生长和浮上的干扰较大,导致能量利用率低的问题,提出了采用方形脉冲通电的脉冲电气浮的方式,产生非均匀流场,以减轻环流对泡絮混合物的影响,提高能量利用效率.采用Ansys13.0中的Fluent模块对脉冲电气浮气液两相流场进行了模拟.研究结果表明,与常规电气浮相比,脉冲电气浮非均匀湍流场的能量分布更为合理,微气泡上浮过程中产生的环流程度较小,有利于泡絮混合物的形成和浮选过程.在相同电流密度的前提下,脉冲电气浮的耗电量仅为传统电气浮1/4～1/3,且能达到与传统电气浮近似相同的浮选效果,能量利用效率较高.

空间不均匀流场诱发螺旋桨振动的实验研究

[目的]为获得空间不均匀流场诱发的螺旋桨振动随其固有频率的变化关系,进行实验研究。[方法]实验获得两种几何外形相同而材料不同的七叶大侧斜螺旋桨在不同工况下的动应变。实验中的空间非均匀流场由螺旋桨上游400 mm处布置的4阶或6阶尾流窗产生。在尾流窗下游100 mm处布置激光多普勒测试系统,测得流场的轴向速度分布。利用贴在桨叶不同位置的应变片测试系统测得桨叶振动应变。[结果]获得了桨叶振动随螺旋桨转速与尾流窗变化的规律,在均匀来流条件、4阶和6阶不均匀来流条件下,动应变频谱的最大峰值分别出现在轴频、4倍轴频和6倍轴频处。明确了非均匀流场激励下桨叶固有模态对其振动响应的影响,当6倍轴频激励力的频率与塑料桨的固有频率一致时发生共振,桨叶振动的幅度最大。[结论]本研究表明设计人员设计螺旋桨时,除关注其水动力性能外,应考虑其固有频率的影响。

均匀流场中含自由液面的陷落腔压力分布数值研究

在有自由液面的情况下,针对横剖面为圆形和方形的陷落腔模型,在均匀流场条件下的水动力数值实验研究,取得了腔体壁面的流体定常压力和脉动压力的实验数据.利用计算流体力学软件CFX对有自由液面的陷落腔内液体的晃荡现象和压力分布进行了数值计算,分析了模型所受的定常压力随傅汝德数和腔体形状的变化趋势,在脉动力分析中利用随机过程的理论,并讨论了晃荡现象对压力分布的影响.

均匀流场中含自由液面的陷落腔脉动压力分布研究

在有自由液面的情况下，针对横剖面为圆形的陷落腔模型，在均匀流场条件下，开展水动力实验研究，模拟了大量的工况，测量了腔体壁面的流体脉动压力。本文分析了模型所受的脉动压力随傅汝德数在不同腔体位置的变化趋势，并讨论了晃荡现象对压力分布的影响。实验时发现，傅汝德数小于0．35的工况有明显的晃荡现象发生，而傅汝德数小于0．35的工况的脉动压力系数也明显大于其他工况，且变化剧烈。本文认为，流体剪切层自持振荡与腔内液体深度驻波振荡共振是产生晃荡现象的原因，本文实验中Fr〈0．35的工况对应的流速正是达到以上两种振荡频率耦合所需要的流速。本文对工程应用中的腔体尺度和形式的设计有一定的指导意义。

一种特殊情形下风洞M≥1跨声速均匀流场的建立

在中国空气动力研究与发展中心高速所FL 24(1.2m×1.2m)跨超声速风洞中,通过采用减小风洞柔壁喷管喉道截面积的方法,成功地在风洞超扩段内装有大堵塞度六自由度机构情形下建立了均匀M≥1跨声速流场。流场校测结果表明,所获得的跨声速流场均匀性指标能满足试验要求,较为成功地解决了FL 24风洞进行跨声速CTS试验的问题,具有实际应用价值。

均匀流场在铝合金冷挤压中的应用(英文)

讨论了冷挤压中常见的流场及其特点 .通过对细密沟槽铝合金冷挤压件在挤压过程中的流场的分析 ,成功地解决了该类零件在冷挤压过程中的模具开裂问题 .实践证明 ,在临界状态下 。

均匀流场水平潜流人工湿地对四环素类抗生素的去除效果

利用均匀流场水平潜流人工湿地实验系统处理含四环素类抗生素废水,考察了湿地系统对抗生素的去除率、出水口差向代谢产物的含量以及抗生素在湿地植物中的累积情况。实验结果表明:在水力停留时间为2 d、土霉素、四环素、金霉素和强力霉素进水质量浓度均为200μg/L时,出水中上述4种抗生素的平均去除率分别为98.62%、93.06%、99.13%和92.25%;出水可检出3种四环素类抗生素代谢产物,分别为差向土霉素、差向金霉素和差向四环素,质量浓度分别为(3.69±0.23)μg/L、(13.81±0.47)μg/L和(19.00±0.63)μg/L;湿地植物美人蕉的根、茎、叶中可以检测到土霉素和四环素,四环素含量的大小顺序为茎>根>叶。

均匀流场中小曲率薄膜的气动稳定性分析

对小曲率薄膜在均匀流场中的动力稳定性进行了分析。首先利用线性薄型机翼理论,将空气假定为二维的理想势流,用行波模拟薄膜振动形态推导了薄膜振动的特征方程,从而讨论了薄膜的失稳类型和失稳阶段。为了确定薄膜一阶失稳时的风速,进一步用涡旋面代替风与薄膜表面之间的微小厚度边界层来推导薄膜表面所受的气动力表达式;同时用有限形式的正弦波近似模拟薄膜一阶失稳构型,通过能量守恒原理和牛顿法迭代法求解薄膜振动的最大幅值;根据气动力与薄膜自重和惯性力之间的动力平衡关系获得了薄膜一阶失稳时的临界风速。