Mathematical Modeling,Field Calibration and Numerical Simulation of Low-Speed Mixed Traffic Flow in Cities

Ｗｉｔｈｔｈｅｒａｐｉｄｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎａｎｄａｕｔｏｍｏｂｉｌｅｉｎｄｕｓｔｒｙ，ｔｈｅｃｏｎｆｌｉｃｔｂｅｔｗｅｅｎｍｏｔｏｒｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅａｎｄｈｉｇｈｗａｙｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｂｅｃｏｍｅｓｓ...

多频率组合波形阵风场模拟与测量研究

基于数值模拟方法选取设定FL-51风洞阵风发生器的装置参数,如发生器叶片的数量、展长、弦长及间距等。发生器采用液压摆动缸独立驱动形式,可模拟正弦波、三角波及随机波等多种波形的多频率组合运动,同时能够减少安装传动件,并提升发生器性能。通过阵风场校测结果表明:叶片能够实现摆动频率为0 Hz~15 Hz,在校测范围内发生器产生的正弦流场较均匀;在来流风速40 m/s、叶片摆动频率为10 Hz、摆角为15°时,最大阵风幅值为8.5 m/s。地面测试与流场校测结果表明:该文所提出的阵风场模拟技术可以实现低速风洞多频率多波形组合运动,为风洞试验提供复杂的阵风流场。

迪那2凝析气田集输管线腐蚀机理与防护技术

迪那2凝析气田在投产3个月后内部集输和处理厂集气装置陆续发生管线刺漏、管线壁厚减薄、阀门和设备腐蚀等问题。通过对现场腐蚀部位打开、测厚、观察和实验室分析,对生产工况取样和实验室模拟研究,表明支线来气造成主管线介质流态突变,在靠近支线一侧存在低速涡流区、且支线无缓蚀剂从而造成缓蚀剂保护膜断层,当介质流经低速涡流区时腐蚀性组分和水分聚集,形成酸性腐蚀环境,加上高温高压下CO2联合Cl-导致的局部腐蚀速率加剧,以及高流速下的冲刷腐蚀是造成迪那2区块内部集输管线腐蚀的主要原因。据此提出腐蚀对策,并建议对采集气管线材质提高防腐蚀等级,采用合金钢以解决腐蚀问题。

初探二维PIV技术在风洞实验中的应用

粒子图像测速(PIV)技术是一种用于测量流体速度及相关特性的光学方法,提供瞬时、同步的流场和无干扰测量是PIV技术的独特特征。随着数字成像、图像处理、计算机技术的发展,PIV技术的应用范围已经十分广泛。采用细长旋成体为模型,利用PIV技术对模型不同截面的流体的速度特性及运动规律进行研究。结果表明,PIV技术非常适于显示涡流、湍流等复杂的流动结构,是风洞实验中研究流动特性的一种非常有效、准确的方法。该项技术已成功地应用在北京航空航天大学流体力学教育部重点实验室D-4风洞的二维流动测量中。

4级重复级低速模拟压气机的试验与计算

低速模拟试验技术为航空发动机高压压气机设计体系的发展完善以及关键技术验证提供了重要手段。为了验证和完善低速模拟试验技术,对1台模拟某高压压气机后面级的4级重复级低速大尺寸压气机进行了详细的试验研究,并利用小尺寸高精度5孔气动探针获得了详细的转静子出口流场数据。试验结果表明:该4级压气机实现了典型的重复级流动,较好地模拟了高速原型的流动特征,随着流量系数的减小,静子尾迹均匀增厚,未出现角区失速,流场组织合理。基于试验数据对常用的CFD软件进行校验,表明CFX、Numeca和Turbo在叶片落后角、转子叶尖泄漏和静子损失等方面模拟存在不足。

低覆盖度沙蒿群丛的水平配置结构与防风固沙效果研究

针对覆盖度小于28%的沙蒿群丛,通过野外测试和风洞模拟实验,研究了行带式、等株行距和随机不均匀等3种水平配置格局的防风固沙效果及其流场特征。结果表明:①行带式配置格局具有非常显著的阻碍和降低风速的作用,流场结构稳定规则;等株行距次之;随机不均匀配置格局内局部有风速抬升现象流场结构复杂多变。②行带式配置格局带间形成“凹月”形稳定沙面并能出现结皮,流沙被完全固定,而随机不均匀分布的沙蒿群丛内有明显的风蚀现象。③行带式配置格局在带的背风侧和迎风侧分别形成4.0m和0.5m的一个风速显著降低区,成为提高防风固沙效果的核心。

低比转速离心泵内部流场的数值模拟

利用计算流体力学软件Fluent对低比转速离心泵叶轮内的三维流动进行了数值模拟,不同工况下模拟所得到的结果与实际情况非常吻合。通过对压力场的分析提出了判断叶轮内是否发生空化初生和计算水泵必需空化余量△hr的简洁方法;通过对速度场的分析,从另外一个角度印证了加大流量的设计方法。同时也为分析水泵性能、优选设计方案,提供了一个可靠的途径。

可移动微型低速风洞的设计与试验

针对大型风洞造价昂贵,开机成本高且实验段风速稳定性较差,对低成本热敏风速传感器、集沙仪、皮托管等设备的测量、检验及标定等工作带来不便等问题,结合风洞设计原理,采用小体积多叶风机及高性能变频调速器,设计了一种能够快速准确地提供稳定风源的低成本可移动微型低速风洞,并通过增加大角度扩散段的方法提高收缩比。该风洞为圆形闭口低速风洞,总体尺寸长2.63m,入口直径60mm,实验段直径0.12m、长0.3m,稳定段直径为0.3 6 m、长0.3 6 m;采用铝箔厚0.0 6 mm的六边形蜂窝器和3层阻尼网对气流进行整流,获得相对稳定均匀的流场。实验表明:该风洞入口风速为0~38.6m/s,实验段风速0~17.6m/s,风速精度达0.2m/s;实验段内部气流均匀性和稳定性较好,中心截面处边界层厚2.26mm,沿气流方向静压梯度小,流场稳定部分占其截面积的70%以上,满足实验设计要求。

某型民机着陆构型粘性气动力计算

采用ICEM对某型民机着陆构型进行多块结构化点对点网格剖分,运用基于N-S方程的WISE MAN PLUS软件对该构型低速粘性复杂流场进行数值模拟。在进场条件下,计算的升力和试验值误差在3.8%以内,俯仰力矩和试验误差在3.6%以内;计算与试验失速迎角差别在1°左右,最大升力系数较试验小6.3%。同时还给出了一些流场显示结果,对复杂流场进行了机理分析。计算与风洞试验结果符合较好,满足工程需要。

HY-750开口回流低速风洞

介绍了HY 75 0风洞的结构、动力系统和测试系统的组成及特点。对风洞流场进行了校测 ,结果表明 ,风洞流场品质较好 ,主要指标优于××标准规定 ,标模实验精度也达到了标准规定的合格指标。从风洞使用情况看 ,交流变频矢量控制技术在风洞中使用是可行的 ,软件平台Labview在风洞测试系统的应用也是成功的。该风洞不仅能满足测力、测压、流场演示等教学需要 ,还将在科学研究和型号研制。

超低比转数离心泵叶轮切割的三维流场数值模拟

为研究超低比转数离心泵叶轮直径切割量与泵性能变化的关系,选取IS 50-32-250型离心泵为研究对象,利用商业软件Fluent对不同叶轮外径下泵的三维流场进行数值模拟,计算出不同叶轮切割量下的叶轮和泵体流场中压力场和速度场的分布。通过对不同叶轮切割量的计算结果分析比较,得出超低比转数离心泵叶轮切割量对泵的效率产生很大影响:叶轮切割量为0.03时,泵的效率突然升高;切割量为0.09时,效率稍有下降;切割量为0.15时,效率突然产生大幅度下降。实际切割中切割量不能大于0.15,否则性能严重下降。

荧光微丝在低速风洞试验中应用的关键技术研究

荧光微丝法是将含有荧光物质的直径极小的丝线粘贴布置于模型表面,在紫外线照射下呈现出明显的荧光效果,以此来显示模型表面流场的试验方法,能减小丝线对流场的干扰进而更加真实地反映流场特征。基于在西北工业大学NF-3低速风洞中进行的某大型民机增升装置风洞试验,完成了低速风洞中使用荧光微丝法进行表面流动显示的关键技术研究,包括荧光微丝的制成及粘贴方式、光源的选择及拍摄技术等。模型机翼上表面丝线在不同迎角下的流谱清晰直观、区别明显、易于判读,可较为精细地反映流经翼面的气流状态和范围,并可清晰反映表面流谱随模型姿态角的连续变化情况。同一工况下与荧光油流流谱相一致,说明可较准确地显示流场。与测力试验结果的对比可以看出,荧光微丝流谱结果与测力结果相对应,可以更好地用于流场分析。

低比转速离心泵内部流场数值模拟

采用三维定常雷诺时均Navier-Stokes方程和Spalart-Allmaras湍流模型,对复合叶轮离心泵内部三维流场进行整机定常数值模拟,得到了复合叶轮离心泵内部流场的速度分布和压力分布。分析在不同流量点下复合叶轮和蜗壳内部流场,揭示离心泵内部的重要流动特征,证实了过流部件间相互作用引起的离心泵内部流场的不对称性。数值模拟结果表明,复合叶轮离心泵的整机数值模拟分析能够较准确地预测出离心泵内部的流场结构及性能参数。

柱形偏置短叶片低比转数离心泵数值模拟研究

选取比转数为66的IS50-32-125型离心泵为研究对象,并对其加装了柱形偏置短叶片。采用数值模拟的方法对两种泵的内部流场和外性能进行研究,发现:加装柱形偏置短叶片的离心泵能够有效改善离心泵内的流动状况,减小叶轮内部的压力波动,从而减小流动损失;柱形短叶片的存在增大了排挤系数,对长叶片背面的液流起到补功作用,能够有效控制长叶片背面流体的分离和脱流,并在叶轮出口部位具有较为理想的流动状态;加装柱形短叶片的离心泵扬程和水力效率,在设计工况下分别提高了13%和3%。

液体火箭发动机用超低比转速离心泵优化设计

在采用加大流量法等优化措施的同时,运用FLUENT流体计算软件及GAMBIT前处理软件,采用三维K-ε双模型方程对泵内部流场进行模拟仿真,再从优化泵内流动特性的角度出发,确定合理的优化措施,设计了一台高扬程、高转速、高效率、能在大流量范围稳定工作的液体火箭发动机用超低比转速离心泵。对比试验验证表明,这种结合内流场特性的优化设计是可行的,而且快速高效。

低速风洞洞体设计

介绍了低速风洞洞体各部分几何特性对风洞流场品质的影响,并应用流体仿真软件对设计的低速风洞流场品质进行了验证。

叶片式连续回转电液伺服马达流场数值分析

针对叶片式连续回转电液伺服马达的内泄漏影响其低速性能的问题,基于流体力学理论,采用有限元数值分析方法研究连续回转马达内部流场分布情况。应用UG软件建立了马达内流场的三维模型,通过ICEM CFD进行网格划分,生成了高质量的O型网格。导入流体分析软件ANSYS CFX中,并设置合理的边界条件,经仿真计算得到了不同的压差及间隙下马达的内泄漏量分布规律。结果表明:高低压腔之间的压差越大,通过叶顶间隙的流体的流速也越大,并且内泄漏随着压差的增加而增加,为研究马达内泄漏对其低速性能的影响奠定了基础。

省级检定业务风洞流场特性研究

针对甘肃省气象计量检定站改造后的HDF-500直流低速风洞,对其流场特性进行研究。通过对风洞试验段内气流流速的测量结果计算和分析,表明该风洞的试验段风速与变频器频率呈线性关系,且气流流速范围达到改造的要求。改造后风洞的气流稳定性、均匀性、气流偏角和噪音均符合性能要求,具备开展检定业务的基本条件。

水下循迹航行器水动力学性能数值研究

为了研究低速水下循迹监测航行器的水动力学性能数值计算问题,采用FLUENT软件和SST剪切应力输运模型,通过雷诺时均N-S方程分析流速一定的情况下,取不同攻角、不同水平舵角作为来流条件,研究未安装推进器以及安装推进器且其安装位置不同时,航行器的升力系数、俯仰力矩系数、表面压力分布和流场速度的变化规律。结果表明:在未安装推进器以及推进器的安装位置不同时,随着攻角的变化,升力系数呈线性变化,俯仰力矩系数呈非线性变化;随着水平舵角的变化,升力系数和俯仰力矩系数呈线性变化。当推进器安装在航行器头部时,对航行器流场压力和流场速度变化影响最大;当安装在航行器尾部时,对二者影响最小。对于低速航行器,应尽量将推进器安装在中间靠后位置,以提高航行器的水动力性能。升力系数的试验结果与数值仿真结果之间最大相差7. 51%,阻力系数的试验结果与数值仿真结果最大相差5. 84%,均吻合较好。研究结果可以为低速水下循迹航行器的优化设计和发展提供理论参考。

一种大尺寸三维空间微风速流场测量方法

封闭三维空间的流场分布对通风系统设计至关重要。针对某特殊设备内大尺寸三维空间的微风速流场,给出了基于接触式的测量方案,设计了一种三维移动测量平台及其软件系统。该平台搭载风速传感器阵列,能自动运动至预先设定的网格点进行风速测量.进而得到三维空间的风速流场分布。采用k均值-RBF网络对低风速传感器进行了标定,与最小二乘法相比,该方案测量精度更高,保证了风速测量的可靠性。实验结果表明该测量方案和系统可行、有效,且成本较低。