竖向紊流积分尺度影响下的流线型箱梁断面抖振升力空间分布特性及理论建模

为研究竖向紊流积分尺度对于流线型箱梁抖振升力空间分布特性的影响,开展了刚性节段模型测压试验。该文选用竖向紊流积分尺度相差较大的三类流场,用于研究无量纲尺度Lw/B(竖向紊流积分尺度与桥梁宽度之比)对抖振升力空间分布特性的影响规律,提出考虑紊流三维效应影响的流线型箱梁断面三维抖振升力广义模型。结果表明:Lw/B为影响流线型箱梁断面抖振升力空间分布特性的关键控制参数,桥梁紊流三维效应随着Lw/B的降低而显著提高。同时,因风嘴、斜腹板等气动措施显著降低了流线型箱梁断面迎风侧气流的流动分离,使得不同竖向紊流积分尺度下其抖振升力二维气动导纳基本保持不变,表明由竖向紊流积分尺度对该型桥梁抖振升力荷载的高频畸变影响可以忽略,可为流线型箱梁断面结构气动外形优化提供参考。

正弦波形壁面紊流临界分离流动特性的数值研究

波形壁面对波纹管内流动的影响十分显著,其中流动分离对波纹管的流动阻力和传热特性有重要和本质的影响。针对波形比对产生流动分离的影响问题,采用SSTκ-ω紊流模型对不同波形比的正弦型波纹管内流动进行数值模拟,描述了波纹管流的流动特性,分析了波纹管波形比和雷诺数对流动分离的影响。结果表明,在不同波形比的波纹管流中均存在一个流动分离的临界雷诺数,当雷诺数小于临界雷诺数时,波纹管内不会发生流动分离现象;最后拟合得到流动分离临界雷诺数关于波形比的分布公式。研究结果可在一定程度上为波形壁面的工业设计提供参考。

线性与非线性紊流模型及其在丁坝绕流中的应用

本文采用线性与非线性三维紊流数值模型对丁坝绕流进行了仿真分析。采用的线形紊流模型为Zhu Shih修正的k ε模型,非线性紊流模型为Shih等提出的k ε模型。计算分析了单一丁坝和丁坝群两种不同布置方式下绕流流场的紊动特征,并与实验结果进行了比较。结果表明,非线性模型对平均流场的描述要优于线性模型。文章对非线性模型能提高模拟精度的原因进行了分析。

风力机风场模型的研究及紊流风场的MATLAB数值模拟

讨论了风剪、塔影和尾流对风场平均速度的影响,介绍了随机理论中离散随机序列与其功率谱、傅立叶谱的关系,研究了紊流风场模型中常用的几种典型的速度功率谱密度模型如Harris速度谱、Kaimal速度谱、Von Karman速度谱等模型。根据随机理论,确定利用速度谱求风速的紊流部分的算法,并用MATLAB编程实现了风力机紊流风场的数值模拟。

RNGk-ε模型在超空化流动计算中的应用评价

为深入了解两相共存超空化的非定常特性,分别采用标准RNGk-ε模型及其修正模型,计算了绕水翼的超空化流动,并通过与实验结果的对比对各个模型进行了评价。计算结果表明:标准RNGk-ε模型及其修正模型均可以模拟绕水翼的超空化流动状况,能比较准确地模拟两相共存超空化阶段汽相和水汽混合相界面的反向波动过程;模型常数的不同主要表现为对空穴内逆压梯度的影响,并由此导致了计算获得的最大空穴长度以及两相界面反向波动速度的差异;超空化区域内水汽两相的变化与压强分布均存在对应关系,压强的变化导致了水汽两相界面的反向波动。

Von Karman模型三维大气紊流仿真理论与方法

基于三维紊流场相关函数矩阵,用蒙特卡罗法仿真生成Von Karman模型三维空间大气紊流场,实现了对复杂的Von Karman模型的精确推导和应用,仿真流场的相关特性在理论上可以任意逼近Von Karman理论模型.通过提高白噪声序列的白化程度及优化蒙特卡罗算法的方法提高了仿真精度和效率.数值仿真结果证明:所生成的空间大气紊流场符合模型特性,具有较好的统计特性和仿真精度,满足实时飞行仿真对紊流场数据的要求.

梭式窑空气动力模型中紊流流动与对流传热的数值模拟研究

为深入了解梭式窑对流换热规律和产生换热不均匀的原因 ,利用CFD软件FLUENTTM5 .4.8,构造了非保形结构化 -非结构化混合网格 ,采用标准紊动能 -紊动能耗散率 (K -ε)模型 ,对梭式窑空气动力模型内部紊流流动与传热进行了数值模拟研究。得出了烧嘴射流的发展过程以及烟气速度场和温度场的分布特征。分析了料垛之间以及料垛局部换热的不均匀分布特征和成因。结果表明 :外围料垛换热较强、内部料垛换热较弱 ,造成料垛间换热不均匀。料垛间隙的周期性分布导致料垛周向换热不均匀 ,三层烧嘴作用范围不同导致料垛纵向换热不均匀 ,有关数值模拟结果与文献实验数据符合较好。在此基础上 ,提出了调整料垛码法、烧嘴位置和流量匹配等改善对流换热均匀性的措施 。

潮汐河口二维动床紊流模型

给出了正交曲线坐标系下平面二维非恒定动床紊流模型基本方程组，即水流运动方程及潮汐水流不平衡输沙方程。对计算中的有关问题提出了处理方法，如基本资料及代表潮过程选取、糙率的确定、悬沙粒径及沉速、挟沙能力恢复饱和系数及河床冲淤判别条件等。以甬江口为例，计算了镇海弯道至大游山口门约５ｋｍ河段潮汐水流潮位及流速过程、丁坝作用下的回流域及疏浚与整治相结合的河床变形，计算结果与野外资料吻合良好。在此基础上，计算了宁波大桥桥墩作用下的水流结构变化及对镇海港航道的冲淤影响。

三维引射流动数值模拟及紊流模型选择

针对引射流动三维湍流流动的特点,应用k-ε、S-A以及k-ω湍流模型分别对三维引射流动进行了数值模拟.比较引射流量的数值结果与实验结果表明,湍流模型的选取对数值结果具有较大影响,采用k-ω模型进行模拟可以较为准确地预测引射流量.

应用不同紊流模型的二维横向射流传热数值模拟研究

为了研究紊流横向射流的流动与传热特征 ,基于控制容积法和协调一致的求解压力耦合方程的半隐方法 (SIMPLEC) ,应用标准k ε模型、重整化群 (RNG)k ε模型和易实现的 (Realizable)k ε模型 ,对射流与主流动量通量比为 0 .5～ 10 0的二维横向射流传热进行了数值模拟 .通过考察二维横向射流的平均流动和紊流特性 ,分析了回流区对射流下游壁面换热的影响 ,从流动机理角度解释了壁面换热峰值点位于重接触点近上游的现象 ,并结合横向射流特征讨论了 3种紊流模型的优劣 .计算结果表明 ,RNGk ε和Realizablek ε模型 ,尤其是Realizablek ε模型的预测值比标准k ε模型的预测值更为准确 .

一种改进的紊流风模型及其仿真算法

从提高飞机飞行动力学系统仿真的逼真性出发,提出了一种新的大气紊流模型,并研究了模型的仿真实现技术。该模型是在Dryden模型的基础上改进的。通过比较Dryden模型与Von Karman模型的功率谱,提出了改进的紊流风模型的形式,采用参数优化方法对模型参数进行优化,得到了一种更为接近Von Karman频谱的紊流风模型。在此基础上推导出该模型仿真实现的计算公式,从而形成对该模型的仿真算法。通过在频域的分析比较和时域的仿真计算验证了模型的合理性和算法的正确性。本文给出的紊流风模型及其仿真实现算法,可用于飞行模拟器的实时仿真,也能用于飞行动力学系统的非实时数字仿真计算。

水沙两相浑水模型的紊流封闭及初步验证

一些学者采用两相浑水模型模拟挟沙水流运动,但其紊流封闭仍借用经验公式、单相紊流模型或双流体紊流模型,未形成两相浑水理论框架下的紊流模式。本文基于双流体紊流模型推导出固液两相浑水紊动能和紊动耗散的偏微分方程,给出固相偏移紊动能的渐近解,以表示固相紊动能与固液两相浑水紊动能的相对差,继而推导出固相紊动耗散的代数表达式,完成对固液两相浑水模型的紊流封闭。固液两相浑水紊流模型能够考虑相间作用和颗粒碰撞等物理机制,保留了双流体紊流模型能够分别计算固、液相各自紊动信息的特点,又将偏微分方程数量减少一半。采用河流动力学绝对含沙量分布的计算方法,并引入各向紊动强度分配系数进行修正后,利用实验资料对两相浑水紊流模型进行验证,计算结果同实测值符合较好,结果表明本文模型能反映出随着泥沙浓度增加,挟沙水流紊动抑制加剧的现象。

剪切紊流中颗粒运动的数学模型和实验研究

本文利用Ｌａｇｒａｎｇｉａｎ方法建立了剪切紊流中颗粒运动的脉动频谱随机轨迹模型，其中流体脉动速度采用Ｆｏｕｒｉｅｒ级数和湍流脉动能谱来确定．数值计算结果与实验结果的对比分析表明，该模型能够很好地描述颗粒在剪切流中的运动．

高浓度固-液两相流紊流的动理学模型

采用分子动理学方法,基于固-液两相流液相分子或颗粒相颗粒的Boltzmann方程,对Boltzmann方程分别取零矩和一次矩,则得到高浓度固-液两相流紊流的连续方程和动量方程,再和较成熟的低浓度两相流连续方程和动量方程比较,取低浓度两相流控制方程中较成熟合理的有关项和高浓度时由动理学方法推导出的颗粒间碰撞项,则得到高浓度固-液两相流紊流的最终控制方程:连续方程和动量方程.

采用RNG紊流模型计算静止环境中圆形负浮力射流

基于RNG方法的k ε湍流模型,运用混合有限分析算法对静止环境中圆形负浮力射流进行数值模拟。从射流的最大入侵高度、流速矢量图、温度等值线、湍动能等值线、横断面上的流速和温度分布以及轴线上温度变化等方面与有效的试验资料进行了较为全面的对比验证。两者的良好吻合表明,基于RNG方法的紊流模型和混合有限分析法的结合能较好地模拟变密度流动。

紊流模型模拟分析旋转对提拉大直径单晶硅的影响

本文采用紊流模型对提拉大直径单晶硅时,对晶体旋转、坩埚旋转及二者共同作用三种情况下,熔体内的流线、等温线、氧的浓度分布、紊流粘性系数、紊动能等作了数值模拟,发现晶体的旋转能提高氧的径向均匀性,紊流粘性系数和紊动能随着坩埚转速的提高先增加后下降。晶体坩埚同时旋转时并不能有效降低紊流粘性系数,但能使子午面上的流动受到抑制,等温线更为平坦,有利于晶体生长。

紊流燃烧模型数值与实验研究

本文探讨了ｋ－ε－ｇ紊流燃烧模型中各模型系数变化规律，通过与实验对照确定其计算公式和合理范围，对不同常用紊流燃烧模型以及浓度脉动均方值ｇ的不同算法的模拟结果及其与实验值比较，可以认为紊流燃烧模型必须考虑浓度脉动值的影响以及用微分方程求解ｇ最佳。从而提高了ｋ－ε－ｇ模型模拟工程燃烧问题的可靠程度。

基于紊流随机理论的航槽三维流动数学模型

根据窦国仁的紊流随机理论,建立了一种模拟河口海岸水域中航槽三维流动的数学模型。采用控制体积法导出三维偏微分方程的离散格式;将水压力分解为动水压力和静水压力,用Patankar和Spalding提出的压力校正法求解动水压力,通过求解水位控制方程来得到自由表面;紊流模型采用窦国仁提出的紊流随机理论,克服了k-ε模型中采用各向同性紊动粘滞系数的不足,而k-ε模型可作为紊流随机理论的一个特例。该模型计算了各种不同挖深比,各种航槽与水流交角的航槽流速分布,利用该模型计算得到的挖槽中的流速分布与水槽及水池试验资料相吻合。利用该模型可为开敞水域中开挖航槽的选择提供依据。

风对建筑绕流数值模拟的一种扩展k-ε紊流模型

本文假设对于近似均匀的高雷诺数流动风，雷诺应力仅与平均速度梯度及两个独立的紊流尺度参量ｋ，ε有·关运用量纲分析和张量的Ｃａｙｌｅｙ＿Ｈａｍｉｌｔｏｎ定理，发展了一种新的紊流封闭模型：扩展ｋ＿ε模型·利用均匀剪切紊流风洞试验数据确定了该模型的系数，并在模型的组成以及对雷诺正应力的预测上与标准ｋ＿ε模型作了比较·采用该新的模型对一正方形截面高层建筑周围的流动风进行了数值模拟。

基于紊流模型的可控叶片减振器阻尼特性参数识别

通过对可控阻尼叶片减振器结构分析,建立基于紊流模型可控叶片减振器流量阻尼特性模型,模拟减振器内部流场结构,采用试验参数识别的方法确定模型参数,分析不同温度下减振器的阻尼特性。阐明了减振器在高温高速作用下,阻尼特性采用紊流模型综合流量参数研究的方法更为准确。最后通过仿真分析与试验结果的一致性对比,验证了所提方法的可行性和准确性。这种基于试验的参数识别方法具有普遍性,识别出的参数不仅具有数学理论推导的含意,还具备明确的物理意义,并且适用性强。