含植物河道水动力学研究进展

提出了基于河道管理、河流修复与水资源可持续发展的含植物明渠水动力学研究理念,强调了含植物明渠水动力学研究的重要意义。从含植物水流的时均阻力特性、紊流机理的物理模型试验研究及数值模拟计算研究等几方面,深入介绍了国内外关于含植物明渠水动力学研究进展。指出:必须进一步解决对柔性植物枝叶形状及柔韧度的相似模拟;建立柔性植物的刚度、水流特性及阻力特性之间的定量规律;进一步研究含植物水流各向异性的紊流特性;发展更为精细的大涡数值模型来研究水深较大的复杂的各向异性紊流等有待于深入探讨的问题。

液力耦合器三维瞬态流场大涡模拟与特性预测

采用大涡模拟、流动控制方程耦合求解法及多可动区域计算的滑动网格法,对液力耦合器内部瞬态三维流动控制方程组进行了耦合求解。对三维流场模拟结果进行深入分析,以进一步了解耦合器内部流动规律,优化设计其结构。同时,根据三维流场数值解计算了各个工况下液力耦合器叶轮转矩,进而预测其性能,将性能预测结果与实验结果进行比较,二者误差在7%以内,验证了大涡模拟方法及特性预测的准确,说明采用的液力耦合器流场的模拟方法具有良好的工程应用价值。

均匀流场中串列双圆柱水动力特性的数值实验研究

采用计算流体软件CFX-5中Large-eddy simulation(LES)模型计算了二维不可压缩均匀流中孤立圆柱及串列双圆柱的水动力特性.使用非结构化网格六面体单元和有限体积法对二维N-S方程进行求解.数值实验着重研究了高雷诺数时串列双圆柱在不同间距比时的压力分布、阻力、升力及St数随Re数的变化趋势.稳态力及St数的数值计算结果与实验结果吻合较好.

螺旋桨低频流噪声模拟方法研究

针对DTMB P4119螺旋桨在进速比为0.833时的流噪声进行研究,探讨螺旋桨低频流噪声数值模拟方法。首先采用大涡模拟方法模拟螺旋桨的非稳态流场,然后求解K-FWH方程预测低频流噪声。将计算得到的推力系数和扭矩系数与实验值比较,验证流场模拟的正确性。从流场仿真结果可以看出,螺旋桨表面存在连续的涡脱落现象。声场计算的结果表明:离散噪声远大于宽带噪声;宽带噪声主要由螺旋桨表面的涡脱落引起,宽带噪声引起螺旋桨近场总声压级的周向波动;在同一半径处总声压级沿轴向逐渐减小,在同一平面内总声压级沿径向先增加后减小。

液力缓速器瞬态两相流动大涡模拟及性能预测

为了全面掌握液力缓速器各个流动单元内速度场和压力场的分布特性,提取了全流道几何模型作为计算区域,利用CFD平台的大涡模拟法和多流动区域耦合计算的滑动网格法对液力缓速器内部气液两相流动进行了三维瞬态数值模拟,将混合模型与欧拉模型交替运用在其多相流模型中,获得了不同充液率下液力缓速器内流场结构的变化及两相体积分数分布情况,分析了流场内二次流、脱流及涡旋的产生机理,并计算了缓速器的外特性.结果表明:数值计算结果与试验结果吻合很好,误差在8%以内;流场计算十分准确,运用的大涡模拟方法可以有效地模拟液力缓速器流场内的真实液流结构,其结果可以用来指导液力缓速器的设计及其结构优化.

液力缓速器部分充液流场大涡模拟及特性预测

利用CFD平台的大涡模拟法和滑动网格法对液力缓速器内部气液两相流动进行三维瞬态数值模拟,将混合模型与欧拉模型交替运用在其多相流模型中,得到速度场和压力场的分布特性,总结不同充液率下液力缓速器内流场结构的变化及两相体积分布情况。基于流场数值解计算了液力缓速器不同工况下的制动转矩,进而预测其性能,性能预测结果与试验结果吻合较好,误差在8%以内,表明流场计算是较准确的,其结果可用于液力缓速器的设计及其结构优化。

超临界雷诺数下旋转圆柱绕流的三维大涡

超临界雷诺数状态下,圆柱下游紊流边界层的分离会导致RANS算法在求解过程中遇到一定的困难,而在工程实际中,特别是在海洋能发电塔架、风力机钝尾缘处发生的钝头体绕流均处于超临界雷诺数状态。因此,文章基于Fluent模拟软件使用大涡模拟(LES)方法,对超临界雷诺数为3.5×106时,不同比转速的旋转圆柱进行三维数值模拟,并分析其水动力学特性。文章将模拟结果与相关文献的研究结果进行比较,验证了模拟结果的准确性。研究结果表明,由马格努斯效应产生的升力对旋转圆柱下游卡门涡街的发展具有抑制作用,当比转速大于10时,旋转圆柱下游不再发生有规律的卡门涡街。

液力缓速器三维瞬态流场大涡模拟及特性计算

为深入了解液力缓速器内部复杂的三维流动,采用大涡模拟和多可动区域计算的滑动网格法,利用FLUENT软件对液力缓速器全充液工况内部三维瞬态流场进行数值模拟。对计算得到的三维流场分布特性进行深入研究,分析流动现象成因,为提高液力缓速器性能奠定理论基础。基于流场数值解对制动扭矩进行了计算,将计算结果与实验结果进行对比分析,二者误差在5%以内,说明采用的数值模拟方法是准确有效的。

制动工况桃腔偶合器三维涡特征分析及仿真评价

基于大涡模拟采用不同亚格子湍流模型仿真桃腔液力偶合器制动工况下流场,采用Q准则涡识别方法提取涡轮三维多尺度涡结构特征。通过粒子图像测速流场可视化试验验证及评价仿真结果的准确性和可靠性。从三维涡与二维流场提取两方面综合来看:WMLES S-Ω模型对叶片近壁面三维多尺度涡仿真信息丰富,小尺度涡捕获准确;WALE模型对叶片与外环交汇角隅区小尺度涡识别准确;WMLES S-Ω模型对主流区二维流场仿真结果真实,能呈现角隅区二次流现象;WMLES模型对叶片近壁面二维流场仿真数值分布与试验值吻合。研究结果可为液力偶合器流场仿真提供一定的理论与技术指导。