陷落腔剪切层自持振荡的数值计算分析

该文主要研究陷落腔剪切层自持振荡的水动力特性,以不可压缩Navier-Stokes方程为控制方程,利用计算流体力学软件CFX中的高级湍流模型Larger eddy simulation(LES),使用simple算法进行数值仿真计算。数值计算结果表明:随着腔中的大涡沿着随边向上爬升并趋于稳定,在腔口导边处不断有附着涡脱出,而后又很快的破碎;得出不同雷诺数下腔口剪切层处的压力系数沿周向的分布规律及剪切层自持振荡的频率特性,总结出剪切层处的各阶振荡频率随着雷诺数的不同趋于常数;将数值计算得出的结果与物理实验的数据进行对比分析,从而验证了数值计算的可靠性。

喷口自由剪切层自激振荡优势频率的预测

研究了喷口边缘自由剪切层在下游扰流物干涉下产生自激振荡的机理 ,并进行了相应的实验。基于对空腔流自由剪切层自激振荡各阶模态的频率方程的合理改进 ,使之能预测喷口边缘自由剪切层在下游扰流物干涉下所致的自激振荡的模态频率。实验结果表明 ,采用改进后的空腔流自由剪切层自激振荡的频率方程能较好地预测喷口自由剪切层自激振荡所致噪声的优势频率 ,并能用于工程计算。另外 ,作者在考虑声与流动耦合的复杂性时提出 :声压与涡脱落相互作用的力阻抗所致的时延 2 πα中的 α与当地马赫数有关 ,而并非为常数 0 .2 5。声的传播是弹性介质中疏密波的传播 ,脱落涡的传播是流动介质中涡质量的传播 ,声与流动耦合的力阻抗的抗性取决于它们两者在耦合时所占有的主次地位 ,由实验数据表明 ,当 Ma∞ <0 .3 4时 ,力阻抗的抗性会由质量抗转变为弹性抗 ,即 α会由正值变为负值。

陷落腔跨度对剪切层自持振荡特性的影响

针对均匀流场中不同跨度的三维陷落腔因流分离而产生的剪切层自持振荡问题,开展了系列实验研究。在来流为0°攻角,Re=2.06×10-5～1.16×10-6时分析了腔体跨度变化对三维陷落腔剪切层自持振荡特性的影响。实验中测量了三维腔体剪切层处腔体侧壁的周向流体压力,分析了腔口剪切层处流体压力的分布规律及其自持振荡特性。实验结果表明:均匀流作用下,腔体跨度的增大使剪切层处稳态压力系数Cp增大,使剪切层随边处Cp′增大,但腔体跨度的增加会使剪切层自持振荡频率明显降低。

流动诱导空腔振荡频率方程的改进

研究了流动诱导空腔振荡的机理 ,并做了相应的实验。基于流动诱导空腔振荡的机理和小尺寸空腔 (长深比L / D =4 ,2 )的实验 ,对预测流动诱导空腔自由剪切层自激振荡模态的频率方程和声学模态的频率方程作了合理改进 ,实验结果表明 ,这一改进提高了流动诱导空腔剪切层自激振荡模态和声学模态的预测精度 ,并能用于工程计算。

船底月池流激振荡特性研究

本文研究了船底月池内流体固有振荡特性,给出了船底月池内流体固有振荡频率计算公式。同时开展了船底月池流激振荡试验研究,测量得到了月池口流体剪切层自持振荡的Strouhal数,根据试验结果分析得出了波浪激励下月池内流体的运动特性。在此基础上预报了实船月池的流激振荡特性。研究成果为实船月池的设计提供了理论和试验基础。

凹腔长深比对超声速燃烧室内振荡现象的影响

为研究不同长深比的凹腔对超声速燃烧室内的流动状况及自激振荡现象的影响,采用数值模拟方法改变凹腔长深比由2至6研究入口来流马赫数为1.58的超声速燃烧室内的压力振荡现象,计算捕捉到了超声速燃烧室中的压力脉动和凹腔剪切层拟序结构的演化过程以及振荡频率和声压级的变化.研究发现:凹腔内剪切层状态决定凹腔前后缘激波的强弱;随着长深比增加,振荡增强、声压级变大,而振荡频率整体向低频转变;长深比不同时振荡主频也在变化.剪切层波动与声波传播相互耦合是导致自激振荡现象的主要原因.

经验模态分解(EMD)法及其在流噪声实验研究中的应用

经验模态分解(EMD)法是近年来发展起来的一种新的信号分析方法,其创新之处在于通过对信号的分解可以得到一个个与一定物理意义相对应的本征模态函数(IMF),对每一个IMF作Hilbert变化后,可以得到其时-频关系曲线,该分析方法不仅可以分析线性稳态信号,还可用于非线性非稳态信号.该文将其用于有自由液面的陷落式圆腔流噪声实验研究中,采用对比研究的实验方法,判别出与腔体产生的流噪声相对应的本征模态函数(IMF),从而得到了所需的流噪声结果。该方法使用的成功为流噪声的研究提供了一个新的实验研究方法.

Study on Non-Newtonian Behaviors of Lennard-Jones Fluids via Molecular Dynamics Simulations

用 nonequilibrium 分子的动力学模拟，我们学习 Lennard-Jones 潜力管理的单原子的液体的非牛顿的 rheological 行为。两稳定的 Couette 并且摆动砍流动被调查。砍变瘦并且正常压力效果在稳定的 Couette 流动模拟被观察。光线的分发功能被计算在不同砍展出分子的显微镜的结构的变化由于的率砍。我们观察那为一更大砍评价当吸引力更弱时，在分子之间的排斥是更强大的，并且上述现象能被势能的分析也证实。由适用一摆动砍到系统，几调查结果值得这里提及：首先， shear 之间的阶段差别强调率与频率增加并且砍。第二，复杂粘性的真实部分首先增加然后当想象的部分趋于 monotonically 增加时，减少，它与增加的频率导致想象的部分的比例的增加到真实部分。第三，有弹性的模量到的比率粘滞模量也与频率增加。这些现象都为 Lennard-Jones 液体在高摆动频率在粘性上显示粘弹性的外观和弹性的支配。