An Environmental Wind Tunnel Laboratory of SP

This paper briefs the background and process of setting-up andupdating of Environmental Wind Tunnel Laboratory of State Power Corporation,details the environmental wind tunnel, completed measuring instruments andequipment of the laboratory, and also describes the experimental projects thePower Environmental Protection Research Institute has completed, theexperiences gained and the services the Institute can provide in the future.[

冻融条件下不同覆盖度土壤物理结皮的风蚀特征

[目的]研究冻融条件下物理结皮的风蚀特征变化,为冻融风蚀相关研究提供理论参考。[方法]以黄土高原北部风水复合侵蚀区内神木市六道沟小流域的沙黄土为研究对象,采用室内模拟冻融、风洞试验相结合的方式,设计不同覆盖度(0%,20%,40%,60%,80%,100%)的物理结皮进行风洞吹蚀试验,探究冻融作用对不同盖度结皮的风蚀强度、输沙率和输沙高度以及摩阻风速、空气动力学粗糙度等动力学参数的影响。[结果]①风蚀强度随风速的增加显著增大(p<0.05)、随结皮盖度的增加显著减小(p<0.05),且结皮盖度越高,风蚀减蚀率越强,最高可达96.07%;冻融后物理结皮的风蚀强度较冻融前均显著增加,冻融后风蚀强度可增加0.02~1.27倍。②物理结皮覆盖显著减小了近地表的输沙率,且近地表输沙率随结皮覆盖度的增加而减小,随风速的增加而增加;冻融后近地表输沙率增加了0.7~4.3倍,输沙高度增加了2~10 cm。③摩阻风速和空气动力学粗糙度随结皮盖度变化差异不显著,冻融前摩阻风速介于0.84~1.35 m/s之间,冻融后摩阻风速在0.80~1.51 m/s内变化,冻融后物理结皮摩阻风速有所减小,但空气动力学粗糙度变化不大。[结论]黄土高原北部的冻融作用增加了土壤风蚀程度,削弱了物理结皮对风蚀的抑制作用;随着结皮盖度增加,冻融作用后风蚀强度和近地表输沙强度明显增大;物理结皮覆盖度、冻融作用对空气动力学粗糙度的影响不显著。

汽车环境风洞的设计优化研究

通过合理地改进汽车环境风洞的设计方法以及优化内部参数,可以显著提高风洞流场指标和精度。通过文献综述,得到了汽车环境风洞的设计优化方向和方法,总结了半机械化物理式风洞发展前景。根据环境风洞的主要性能评价指标,对流场指标的影响因素进行分析,并根据地板边界层消减规律,发现通过优化风洞地板边界层、提高水平抽吸强度和控制出风口与车辆的距离,可以有效提高水平抽吸效果和流场指标。

城市交通隧道汽车废气排放环境影响的实验研究

利用风洞物理模拟手段，对处于城市街区的交通隧道风井塔和峒口排放污气的环境影响作了实验研究，并基于射流理论和现场实测，建立峒口污染物散布的预测模式，该模式用于模型区环境影响评价．研究表明，（１）隧道峒口污气排放有可能造成短时局地比较严重的污染影响，废气浓度可能超标，但影响范围不大，并且与周围建筑物、环境、气温和车辆运行状况等密切相关．（２）建筑物的空气动力学效应对污染物扩散有明显影响．（３）物理模拟手段具有其独到的优越性，模式计算与风洞测量结果可以互相检验比较．

数值风洞与物理风洞对烟塔合一排烟的比较研究

热电厂"烟塔合一"排烟技术因其初期投资和运行维护费用少,排烟效果好、SO2落地浓度低等优势,特别是在机场附近的净空限高和对景观环境有特殊要求的地区具有广阔的发展空间。目前国内外广泛使用的大气污染物预测模型——德国模式在烟塔合一排烟方式的预测上尚存在许多问题,如大风下洗条件下,冷却塔附近空腔区的大小和范围、空腔区污染物最大地面浓度等难以给出准确的预测结果。为准确预测烟塔合一排烟方式的大气污染物扩散情况,一种新的大气污染物扩散预测模式——数值风洞模型以及物理风洞实验被用于模拟烟塔合一的环境影响,分析数值风洞模式和物理风洞实验在大气环境预测领域应用的适用性和优缺点。2个预测方法的结果表明:在烟塔合一排烟方式下,大气污染物最大落地浓度随风速增加而增加同时在冷却塔下风向存在负压区,污染物在该区域高浓度聚集。对2种方法进行比较,物理风洞实验由于受到物质和气象等条件的限制,无法得到精确的预测结果以及无法直观地描述空腔区的产生和变化规律。而数值风洞模拟具有更大的自由度和灵活性,预测出在夏季6 m/s风速下,冷却塔下风向最大落地浓度出现峰值,属于最不利的气象条件。同时该方法可利用图形化手段实现对空腔区产生、变化、破碎至再生成的全过程描述,从而建立了一种大气污染预测的重要手段。

城市大气污染扩散监测模型的理论与试验研究

结合城市大气污染的具体情况 ,在理论分析的基础上 ,通过风洞实验对特定条件下的城市大气污染模型进行了模拟试验研究 ,建立了适合一定条件下城市大气污染物扩散的数学和物理模型 ,在此基础上对试验数据进行了分析和处理 ,得到了特定条件下城市大气污染的一般规律 。

风沙环境风洞研究进展综述

风沙物理学经过半个多世纪的发展,在许多领域取得突破性进展。风洞试验作为风沙物理学发展的技术支撑,在试验手段和内容上都有了长足的进步。文章对于国内外风洞研究给出全面、系统的总结,指出国内在风洞研究中创新之处,对未来的风洞研究的发展趋势作了展望和预测。

第14届亚洲物理奥林匹克竞赛实验试题与中国队学生实验能力分析

介绍了第14届亚洲物理奥林匹克竞赛实验试题,并针对参赛学生在竞赛中的失分情况分析了竞赛评分规则,指出了实验数据处理方法中的重点和存在的问题.

标枪的气动力特性和几何、物理参数测量

本文介绍国内外男女用的几种品牌标枪的气动力特性、几何和物理参数测量。测量结果表明,同类标枪在总长、质量、重心、面心方面差异不大,一般在1%以内,但转动惯量相差较大,约为3～5%。标枪的气动阻力、升力随迎角增加而增加。标枪的最大升阻比在迎角20°左右,其值约为2。标枪重心前移后,其压力中心始终位在重心之后,因此,标枪气动力性能产生很大变化。

风洞虚拟飞行试验中的飞行控制系统快速原型设计与部署技术

利用风洞虚拟飞行技术可在风洞中开展飞行器的飞行控制验证与评估研究。飞行控制子系统是虚拟飞行试验技术的核心,采用控制系统快速原型技术,可实现嵌入式实时飞行控制代码自动生成和快速部署,从而大幅降低飞行控制系统集成难度,有效提高风洞虚拟飞行试验效率。本文概述了Φ3.2m风洞虚拟飞行试验系统组成和现状,详细介绍了基于该系统的飞行控制系统快速原型开发平台和部署方法,通过某飞机缩比模型全数字仿真、半实物仿真和风洞虚拟飞行试验,验证了该技术具有良好的通用性和开放性等特点,可以满足不同型号飞行器风洞虚拟飞行试验飞行控制系统集成需求。

基于物理风洞与神经网络算法的建筑群体形态生成设计方法研究

近年来,随着我国城市高层、高密度建筑群的发展,城市通风、热岛效应、空气污染以及行人热舒适度等已经成为研究城市高层建筑群体设计的重要课题。同时,环境性能化模拟与实验工具的不断发展,针对城市风环境影响进行初期概念设计决策的作用愈加凸显。本文首先介绍了以物理风洞为模拟工具的实验平台,包括数据采集、性能可视化设计方法探索;然后开发了一套针对高密度城市高层建筑群体的机械生形装置,打通建筑几何生成与城市风环境数据参数的关联;在此基础上,提出了一种将神经网络算法应用于高层建筑群场景的建筑几何生成设计优化算法。由此,实现城市设计导向的、基于城市高密度风环境性能化的、高层建筑形体预测与生成方法研究。

基于物理机制模型的民机机体噪声预测

为实现民机总体方案快速评估与优化迭代设计,文章对民机增升装置前缘缝翼及后缘襟翼分别建立了基于民机噪声物理机制的预测模型,在此基础上搭建了机体噪声预测体系,开发了相应的预测工具UNICRAFT.为评估预测工具UNICRAFT的计算精度和效率,文章分别针对翼吊式布局,前缘缝翼/Fowler式襟翼形式,以及尾吊式布局,前缘缝翼\双缝子翼加后退式襟翼形式的增升装置进行了计算校核验证,通过与声学风洞试验结果对比分析,验证了本文发展的预测工具及预测体系的有效性,能够实现飞机级噪声水平的高效预测.

风洞用高参数热风阀多物理场耦合数值分析

介绍了风洞热风阀在风洞系统中承受高温及高压的工况条件及其相关的技术要求。建立和描述了风洞阀门的物理及数学模型,确定了模型的边界条件。分别采用有限容积法及有限元法对风洞阀的流场、温度场及其应力应变场进行了耦合计算。给出了阀内空气最大流速、阀座表面平均温度、阀体局部点最大应力的计算过程和结果及其阀体加工时所采用的工艺规则。

采用数值与物理风洞确定烟塔合一类项目环境防护距离

烟塔合一排烟方式具有很多独特的优势。由于该排烟方式原理较为复杂,所以很难确定烟塔合一类项目的环境防护距离。研究采用数值风洞与物理风洞方法预测冷却塔下风向空腔区范围,同时采用数值风洞预测冷却塔下风向酸沉降范围。预测结果表明,采用数值风洞与物理风洞方法所预测的冷却塔空腔区范围基本一致,数值风洞预测的酸沉降范围小于空腔区范围,可以根据空腔区范围确定烟塔合一防护距离。因此,采用数值风洞与物理风洞两种模式预测冷却塔空腔区的范围是必要且可行的,可以为烟塔合一类项目环境防护距离的制定提供依据。

低成本小型纹影风洞

根据相似性原则设计了低成本小型纹影风洞.采用储气式供风系统;扩散段的扩散角为10.7°,缩短了扩散长度;稳定段采用等截面长直通道,并且安装蜂窝器和阻尼网;收缩段的收缩比为9倍,收缩线为双三次曲线;试验段采用矩形截面,观察窗为石英玻璃;观测系统以纹影仪为主,频闪仪和烟雾系统为辅.该风洞的雷诺数高、湍流度低、气流稳定而且均匀.

国家电力公司环境风洞实验室

介绍国家电力公司环境风洞实验室的建设改造背景和过程,详细描述了实验室的环境风洞、配套仪器和设备,还介绍了电力环境保护研究所从已完成的实验项目中所获得的经验及今后可提供的服务。

风洞热阀阀体结构设计与数值分析

介绍了数值分析方法在风洞热阀研制过程中的应用,设计了设有隔热层和水冷箱的阀体结构,运用热流固耦合数值分析方法计算了流场、温度场和应力场的分布情况,验证了设计的阀体结构先进、合理,能够满足高温、高压工况的使用要求。

土壤粉尘释放能力与土壤性质关系的初步研究

土壤粉尘释放能力是决定区域粉尘释放强度的关键因素,但一直缺少适合的土壤性质指标进行表征。采用野外取样分析与风洞实验手段,就土壤粉尘释放能力与土壤性质的关系进行初步研究。结果表明:各种与风蚀相关的土壤基本理化性质中,只有粉沙和沙粒含量对土壤粉尘释放能力的影响较显著,土壤粉尘释放能力随土壤中粉沙和沙粒含量增加具有先增大后降低的趋势,支持了有关学者提出的中等质地土壤具有最强粉尘释放能力的观点。土壤粉尘释放能力与土壤干团聚体粒度组成关系紧密,具有随土壤可蚀性颗粒中粒径<0.05 mm细颗粒含量(C<_(0.05/<0.85))增加呈线性规律显著增加,随土壤可蚀性颗粒中粒径0.1~0.5 mm跃移颗粒含量(C_(0.1-0.5/<0.85))增加呈幂函数规律显著降低的趋势。各项土壤理化性质指标中,土壤干团聚体中粒径<0.05 mm细颗粒含量(C<0.05)不仅能够反映各种土壤基本理化性质对土壤粉尘释放能力的综合影响,而且与决定土壤粉尘释放能力的两个正向指标——土壤可蚀性颗粒含量(C_(<0.85))和C_(<0.05/<0.85)均呈显著的线性正相关关系,应是表征团聚体发育土壤表面粉尘释放能力较合适的土壤性质指标,这得到土壤样品分析结果的初步证实,但还需要进一步的实验验证。

大型风洞设计建设中的结构力学问题

在我国大飞机、高速飞行器等研制需求背景下,急需设计建造大型低温高雷诺数连续式跨声速风洞。风洞结构形式复杂,运行工况多变,所涉及的与结构力学相关的科学问题十分突出。本文在国家自然科学基金委员会第185期"双清论坛"研讨成果的基础上,阐述了与大型风洞结构相关的多物理场耦合作用、气动弹性实验模型结构设计、流固耦合诱发结构振动、结构优化设计方法和特种装备动力学方面的进展和成就,凝练了风洞设计建设中的结构力学关键科学问题。

燃煤电厂烟塔合一排烟风洞试验与数值模拟对比分析

近年来,燃煤电厂烟塔合一烟气排烟对近距离环境影响的不确定性,使其在国内的推广过程受到一定限制。准确判断烟塔合一排烟的环境影响,对于我国现有燃煤电厂烟气污染物的排放有着巨大的工程价值和明显的现实意义。利用国家环境保护某重点实验室中风洞试验平台,对燃煤电厂烟塔合一烟气污染物在近距离的扩散和传输行为,进行物理风洞试验以及数值模拟计算,并进行对比分析。结果表明:德国Austal2000模式的浓度预测并不精确;数值风洞也有其差异性,而物理风洞的结果在很大程度上符合现有的理论及国内工程实际。