喷嘴几何结构对涡线空化特性影响的数值模拟研究

为弄清喷嘴内燃油流动特性与涡线空化形态间的关系,阐明旋涡流动对涡线空化初生、发展的影响机制.本研究基于RSM湍流模型结合VOF多相流模型和修正的Zwart-Gerber-Belamri空化模型开展了不同针阀升程与喷孔高度下喷嘴内涡线空化特性数值模拟研究.结果表明:不同针阀升程下喷嘴内均产生了强烈的涡线空化,当针阀升程较低时,小尺度相干涡团加剧了喷孔内纵向涡核心区的不稳定性,影响了涡线空化形态的连续性.随着针阀升程增大,旋流区直接贯穿两个喷孔,小尺度相干涡团被抑制,喷孔内形成了稳定的强纵向涡核结构.此外,随着喷孔高度减小,喷嘴sac腔内的强烈单涡核旋流逐渐变弱,且逐步演变为反向双涡核弱旋流.

收缩螺旋涡线诱导速度的快速收敛法

给出了一种计算收缩涡线（桨尖涡和内部涡线）诱导速度所有组元的快速收敛方法，该方法是由Ｒａｎｄ和Ｃｈｉｕ的方法（计算螺旋涡线诱导速度快速收敛法）发展而来的，它以寻求上下界截断积分解析表达式为基础。其优点是能计算尾迹中任意一点的诱导速度，并且考虑了尾迹收缩。该方法不仅避免了离散涡线引起的截断误差。

轴向涡流涡线的数值计算

在泵系统轴向涡流的测试计算基础上 ,用离散涡方法计算涡系位置的演化 ,模拟泵系统入口涡量场的轴向涡流运动 ,通过数值计算得到系统涡量场的涡线。模拟计算结果与实验测试结果基本吻合 ,为泵系统流体力学特性研究提供了新方法。

涡线压缩机的热力计算

本文介绍了涡线压缩机的热力计算,包括(1)计算各种曲柄转角下各压缩室的容积、行程容积以及机内容积比,以便用来计算压缩机的内压比和涡线参数,并给以后的动力计算提供必要的数据;(2)计算内压缩比及涡线参数,以便使压缩机满足所需要的排气量及排气压力;(3)计算排气温度,以便检查压缩机的排气温度是否在允许的范围之内;(4)计算功率,以便选择电机。

涡旋压缩机的涡线研究

在对涡旋压缩机三种不同类型的涡线进行研究的基础上,指出渐开线型的涡线是比较理想的,是用的最广泛的一种。所提出的计算方法对涡旋压缩机的涡盘设计有重要参考意义。

涡线压缩机的力学模型

一、前 言 涡线压缩机是一种颇有特色的新型压缩机,目前多用于空调中。随着其单级压缩比的提高,今后在冷冻、压缩空气等领域将进一步得到发展。

涡线式压缩机的容积计算

涡线式压缩机由于容积效串高,运转平稳,嗓音低,结构简单,重量轻,体积小而受到广泛地重视。近几年我们对容积的计算方法进行了公式推导,发现其结果与有关文献资料所介绍的结论略有不同,现将我们关于涡线式压缩机的容积计算推导过程介绍如下,供读者分析讨论。

回转涡线式真空泵

1 开发背景在半导体制造、化工生产,食品、金属加工等行业,真空泵的需求量显著增加,但市场更期待有体积小、重量轻、噪声低、振动小及维修简单的真空泵。从真空泵的形式来看,历来的转子叶片式现已普及。三菱电机公司为了满足市场的需要,成功地研制出了世界上第一台回转涡线式真空泵.与转子叶片式真空泵相比,这种真空泵的单级可达真空度提高了10倍。

涡线式真空泵的研究

1前言摆动式的涡线流体机械已实际用于制冷压缩机。作者根据涡线式流体机械具有良好密封性能的原理,时真空泵进行了应用研究。从简化机械结构和真空泵使用时的负荷状态考虑,采用了由一对涡线零件绕各自中心回转的所谓回转型。对轴向间隙密封利用了端面密封和大气压力密封;对径向间隙密封利用了弹簧和大气压力密封。作者发现,在真空泵回转中,上述两种间隙的密封方向相对于空间都是不动的,所以回转式比摆动式容易密封,特别是径向间隙的密封力在真空泵回转中也能进行调节。

湍流场中涡线单元的结构分析

与描述湍流速度场的流线管单元[Wang L. On properties of fluid turbulence along streamlines. J Fluid Mech,2010, 648:183–203]的思想类似,为了描述湍流涡矢量场的结构,我们提出了一种新的结构分析方法,即涡线单元,可以用单元尺度和极值点涡量差值来表征.涡线单元与常用的涡管结构的不同可以概括为:涡线单元结构可以定量描述,并且是全空间填充的.在理论上这两个条件是保证我们可以将涡线单元的结构分析与全流场统计规律联系起来的必要前提,帮助理解和重构湍流涡量场.根据直接数值模拟数据,我们研究了涡线单元的统计与结构特性,包括尺度与手性等.根据涡线单元结构可以定量表征精细的条件统计,例如发现涡相关的动力学参数(例如拟涡能耗散率和涡拉伸率)强烈依赖于基于涡线单元结构的条件统计.这样一种结构分析方法为深入研究湍流场提供了新的手段.

圆柱尾迹涡的三维演化及结构特征

应用无粘涡丝运动学理论和局部诱导近似(LIA)方法,以Lagrange观点跟踪涡丝在背景流场中运动,用数值方法研究了中等Re数(≈10~3)下圆柱分离尾迹中Kármán涡和涡辫区涡丝的三维演化的机制和动力学过程,及其结构特征。背景流场考虑为尾迹时间平均速度流场和Kármán涡街流场。初始展向小扰动为指数形式和谐波形式。结果指出:Kármán涡和涡辫区中的涡丝具有展向不稳定性,形成流向涡量。在尾迹的初期输运过程中,表现出有序的大、小尺度涡结构。并进一步分析了其产生的机理。

泵系统轴向涡流的测试计算

在试验研究的基础上，对泵系统轴向涡流进行了分析计算，给出了平面涡流、柱面涡流和轴向涡流的涡线计算公式，并绘出了它们的涡线。

一次飑线内MVs和后向入流对地面大风形成影响的模拟研究

通过实况资料以及WRF模式对广西地区的一次飑线过程进行数值模拟,根据模拟结果对飑线内中尺度涡旋MVs(Mesoscale Vortices,MVs)和后向入流与地面大风的成因关系进行了分析。通过涡度收支和涡线分析得出,弓状回波中存在东西涡旋对,其生成主要是散度项造成,中间相对弱的反气旋涡旋是涡线拱起产生的水平涡度向垂直涡度转换引起。通过计算正负涡旋对引起的旋转风从而量化了涡旋对对地面大风的贡献。结果发现,本次过程中涡旋对引起的旋转风在地面大风中占有较大比重,约40%~50%。当去除涡旋对引起的旋转风时,地面大风的强度减弱,位置偏移。由三维流线可以看出后向入流的下沉是产生地面大风的另一个影响因子。通过对浮力加速度和动力加速度进行诊断发现,后向入流的下沉主要是由于负的浮力加速度引起,水平方向的密度不均匀是负浮力加速度产生的主要因子,但在风速突然加强时,动力加速度也有明显的影响。

赫姆霍兹对流体涡旋运动的开创性研究

着重讨论赫姆霍兹在特定的历史背景下，最先对流体涡旋运动进行研究并创建了流体涡旋理论。他所给出的涡线、涡丝等概念至今仍在流体力学中沿用，以他的名字命名的赫姆霍兹定理和赫姆霍兹速度分解定理更是流体涡旋理论中重要的基本定理，现代流体涡旋理论正是在他的研究基础上发展起来的。并进一步指出：赫姆霍兹的理论无论在物理上还是数学上都具有重要意义，而且对开尔文等人后来的研究工作产生了重要影响。

有旋与无旋流场中Bernoulli方程守恒探讨

基于Euler运动微分方程 ,以Lamb运动微分方程的形式作进一步分析研究 ,探讨了Bernoulli积分和Euler积分的物理意义 。

基于Q判据的不同排气管直径旋风分离器内部涡分析

为了研究排气管直径对旋风分离器内部流场的影响,采用雷诺应力模型对4种不同排气管直径的旋风分离器进行气相流场的数值模拟,同时引入Q判据识别内部空间涡的结构。结果表明,利用Q判据做出的涡等值面,可以较为直观地看出涡结构的变化趋势。在一定范围内,减小排气管的相对直径,可以使旋风分离器内部流动更加稳定;但当排气管直径过小时,内部湍动作用会加剧,能量损失加大。在壁面处,有封闭的涡线形成,能量损失加剧;改善壁面处的涡平衡,可以有效抑制封闭涡线的形成,从而减小能量损失,提高分离效率。此外,涡核摆动并不是随着排气管直径的增大就越剧烈,而是存在一个极值,在极值处涡核摆动整体最小;适当地调整排气管直径,有利于涡结构的平衡,提高流体的稳定性,从而提高分离效率。

用Lattice Boltzmann方法计算矩形柱的绕流问题

采用二维9速度Lattice Boltzmann模型,数值模拟流体流过矩形截面柱体的绕流问题.在边界处,采用二阶精度的插值边界处理方法,计算了流动的Strouhal数及柱体受到的升力和阻力系数,给出了流场的流线和等涡线图.使来流方向与矩形柱的长边方向平行,计算结果表明,改变矩形的长/宽比,流场的Strouhal数随长/宽比呈线性变化.

船体操纵运动水动力计算中的小展弦比机翼理论之改进及其应用

本文改进了用于计算船体操纵运动水动力的小展弦比矩形平板机翼理论,建立了自由涡线的流出角沿弦向变化的升力面模型,以此,对多个船体模型的定常操纵运动水动力作了数值计算,并探讨了浅水中的双体船的操纵运动水动力的理论计算。