具有随行波表面的管道流场仿真研究及分析

对内壁具有不同尺寸的V型和半圆型随行波的管道流场进行了多个速度下的数值仿真计算,获得了各模型的微观流场及减阻规律。在建模过程中为减小计算量,采用了二维管道剖面代替三维管道模型的方法,并基于完整性和计算稳定性考虑选用了湍流RNGK-ε模型进行计算。仿真结果表明:在流动中,管道内壁随行波产生的旋涡有利于壁面的减阻,并且旋涡大小与随行波的尺寸有关,减阻效果会随着随行波尺寸的变大而减弱。在仿真速度条件下,半圆型随行波的减阻效果要优于V型随行波。

随行波仿生减阻材料几何形状的模拟数值计算

为配合研制船用喷涂聚脲仿生减阻材料,用CFD模拟数值计算所设计的材料表面的涡街随行波几何形状,确定出能稳定留驻旋涡的仿海豚皮肤表面微型凹凸起伏的具体尺寸。

半圆形随行波表面流场数值仿真及减阻机理分析

对半圆形随行波表面流场进行了数值计算及仿真,通过比较随行波表面相对于平板表面的流场变化,分析了随行波表面的减阻特性,进一步研究了随行波的减阻机理。仿真结果证明了“人工涡”的存在,即在随行波波谷内能够产生二次低速流动漩涡,这些漩涡并没有向外扩散而是在随行波内稳定下来,形成“人工涡”。

不同宽高比的V型随行波表面减阻仿真研究

为获得内壁具有不同宽高比的V型随行波的管道模型的微观流场及减阻规律,使用计算机软件对各模型进行了不同速度下的一系列数值仿真计算。在建模过程中为减小计算量,采用了二维管道剖面代替三维管道模型的方法,并选用了更适于旋转流和近壁湍流的湍流RNGK-ε模型进行计算。仿真结果表明:在流动中,管道内壁随行波产生有利于壁面减阻的旋涡,且旋涡疏密与随行波的宽高比有关。相同高度条件下,减阻效果会随着随行波宽高比的变大而增强。结果为减阻技术的工程化应用提供了重要依据。

随行波表面减阻降噪机理探索

通过对随行波表面特殊流场的数值模拟研究,探讨了随行波表面存在减阻降噪效果的内在机理。针对随行波表面流场的特点,在数值计算过程中对其计算域、计算网络及其流动参数进行了合理化的处理。模拟结果表明随行波表面存在减阻降噪效果的内在机理在于:随行波表面连续的沟槽结构使得壁面附近的流动在波谷处产生了稳定的二次流,即来流在随行波表面引发形成一排平行人工涡,从而使自由来流在平行人工涡上流动,而不与壳体表面接触,起到了类似"滚柱轴承"的作用,从而达到减阻降噪的目的。对随行波表面流场的模拟研究,对深入揭示其潜在减阻降噪机理具有一定的意义。

不同形状随行波湍流边界层减阻特性研究

针对U型,V型,半圆型三种不同形状的随行波,对它们的湍流边界层减阻特性进行了研究。通过比较其粘性底层厚度,湍流强度,壁面剪切应力,摩擦阻力系数,得出:V型和U型湍流边界层阻力特性相似,且均优于半圆型随行波;U型随行波减阻效果比顶角角度较小的V型稍好,但是如果将V型顶角增大会得到更好的减阻效果。

潜器的随行波减阻降噪贴敷层

21世纪 ,随着沿海战战略思想的强化 ,国际上正在加强各种水下航行器壳体贴敷层的研究。本文给出硬质随行波减阻降噪贴敷层的几何参数设计及原理。

随行波微结构表面圆柱涡激振动的抑振研究

涡激振动易诱发非流线型物体发生结构失稳或疲劳损坏,为抑制涡激振动而提出一种随行波微结构表面的方案。通过非定常流体数值计算方法求解分析雷诺数为10 000时普通表面圆柱和随行波微结构表面圆柱的振动特性。定义随行波微结构表面参数;采用Newmark-β法求解单自由度圆柱振动方程并编写CFD数值计算的UDF,计算采用k-ω/SST湍流模型和SIMPLEC算法,并结合动网格技术模拟圆柱的振动过程。研究结果表明:相比于普通表面的圆柱,随行波微结构表面圆柱具有较为显著的抑振效果,振动幅度减小约为92. 97%。本文研究结果可为柱体或管状结构涡激振动的抑振提供参考。

随行波表面减阻降噪的水洞实验方法

介绍了随行波表面水下减阻降噪的基本原理和应用前景，给出了随行波表面水下减阻降噪的水洞实验所需的测试仪器设备、实验原理和所应采用的平板实验模型和回转体实验模型，提出了实验模型的随行波表面的模拟方法、实验内容和主要实验步骤。实践证明：本文所提出的随行波表面减阻降噪的水洞实验方法科学合理，简单易行，可获得满意的实验结果。

翼型表面随行波结构流动控制的数值研究

针对翼型表面的流动分离,采用数值模拟方法研究随行波结构流动控制的机制。为了验证计算方法的可靠性,将翼型表面静压曲线与实验测试结果进行对比,发现两者吻合程度较好。数值计算结果表明,适当增加随行波的相对弦长长度,有助于改善翼型的气动性能。当攻角小于3°时,随行波位于分离点之前,沟槽内形成顺时针旋转的二次涡,有助于加速边界层低速条带;在大攻角下,随行波位于分离点之后,顺时针卷起的分离涡在沟槽内形成逆时针旋转的二次涡,与分离涡互为反向涡对,减小了尾缘分离区范围。翼型表面随行波能有效地控制边界层流动。

结构化砂轮拓扑磨削阵列随行波表面研究

随行波表面是结构化表面中一种重要的表面,其具有优良的减阻性能。为磨削出阵列随行波凹坑表面,提出平面拓扑映射磨削结构化表面的方法。基于点集拓扑学理论,对随行波单元和排布进行拓扑特征分析并提取特征参量,结合凹坑表面磨削创成机制,建立在磨削过程中砂轮与工件的拓扑空间映射关系,设计出磨粒簇结构化砂轮,使用MATLAB软件对随行波表面磨削过程进行仿真分析,获得相关参数的影响规律,并通过磨削试验实现结构化表面的磨削。结果表明:使用拓扑学理论设计的结构化砂轮能够实现阵列随行波凹坑表面的磨削,且在磨削后随行波凹坑表面的拓扑属性保持不变,拓扑特征参数随着磨削用量的变化发生相应的变化。

高速列车表面随行波微细结构减阻技术研究

针对高速列车车头流线型区域、转向架区域隔墙部位、风挡区域端墙部位共3个具备减阻潜力的部位布置了不同形状、尺寸及布置方式的随行波微细结构,通过仿真计算和风洞试验,获得了利用表面随行波微细结构进行减阻应用的可行性方案。仿真和试验结果表明,流线型部位不宜采用随行波微细结构;转向架区域隔墙部位和风挡区域端墙部位等处进行凹坑型表面随行波微细结构改形处理后具有良好的减阻效果。

外圆鱼鳞结构化表面的研磨研究

为了在外圆工件表面上研磨出具有随行波结构特征的鱼鳞表面结构,首先基于对自然界中鱼鳞表面形貌的特征分析,建立起外圆工件沿轴向排布的鱼鳞结构化表面数学模型;其次依据外圆研磨原理以及拓扑学理论,设计出用于研磨外圆鱼鳞表面的结构化拓扑油石;然后依据外圆研磨的磨粒运动轨迹,讨论实现外圆鱼鳞结构化表面研磨的边界条件;并对外圆研磨过程进行仿真模拟,获得了具有随行波结构的鱼鳞结构化表面。研究结果表明,利用所设计的结构化拓扑油石可以实现外圆鱼鳞结构化表面的研磨;改变研磨的振幅和频率,鱼鳞结构化表面的形状参数也会变化,但其表面拓扑属性不变。

轴向排布鱼鳞结构化表面的外圆拓扑磨削

由于鱼鳞随行波结构化表面具有较好的降低流体阻力的效应,为了在外圆工件上磨削出沿轴向排布的鱼鳞随行波结构化表面,首先基于对随行波结构和鳞片表面的特征分析建立了外圆工件的沿轴向排布的鱼鳞随行波结构化表面模型;然后基于外圆磨削运动原理以及拓扑学理论,设计了一种用于磨削出沿轴向排布的鱼鳞随行波结构化表面的拓扑结构化砂轮,并且给出了实现这一磨削过程的运动学条件;最后,利用MATLAB软件对所设计的结构化砂轮的磨削过程进行了仿真,获得具有随行波特征的外圆轴向排布鱼鳞表面,并且通过磨削试验验证了该磨削方法的可行性。研究结果表明,使用设计的鱼鳞结构化拓扑砂轮可以在外圆工件表面磨削出具有随行波特征的鱼鳞结构化表面,不同的转速比以及磨削深度将改变被磨削鱼鳞表面的形状参数但拓扑属性保持不变。

基于小波消噪的EMD模型在GPS振动信号处理中的应用

经验模式分解和小波分解是当前有效处理非平稳信号的两种时频分析方法,它们各具有其优缺点,适用于不同的应用。从对GPS振动信号的预处理、时域和频域处理入手,结果分析表明,对GPS振动信号先进行小波滤波消除随机噪声的干扰,再应用经验模式分解更有利于变形特征信息的分离和提取,提取的信号与振动平台记录数据更加吻合。

The Nonlinear Interaction Process in the Wave Assimilation Model and Its Experiments

This paper presents a composite interaction formula based on the discrete-interaction operator of wave-wave nonlinear interaction for deriving its adjoint source function in the wave assimilation model. Assimilation experiments were performed using the significant wave heights observed by the TOPES/POSEIDON satellite, and the gradient distribution in the physical space was also analyzed preliminarily.

仿海豚皮减阻研究进展

减阻材料可广泛应用于国防、工业、生产生活,具有极大的应用价值。仿生减阻作为减阻研究新的分支,受到广泛关注。由Gray计算海豚游动阻力与肌肉力量不匹配而产生的“Gray悖论”开启了对海豚减阻机理的探索。本文介绍了基于海豚表皮的几种减阻机理,并介绍由其发展出的相应减阻材料的设计与测试,最后对仿海豚皮减阻研究的未来发展进行展望。