Numerical simulation of bubble breakup phenomena in anarrow flow field

Based on the boundary integral method, a 3D bubble breakup model in a narrow flow field is established, and a corresponding computation program is developed to simulate the symmetrical and asymmetrical bubble breakup. The calculated results are compared with the experimental results and agree with them very well, indicating that the numerical model is valid. Based on the basic behavior of bubbles in a narrow flow field, the symmetrical and asymmetrical bubble breakup is studied systematically using the developed program. A feasibility rule of 3D bubble breakup is presented. The dynamics of sub-bubbles after splitting is studied. The influences of characteristic parameters on bubble breakup and sub-bubble dynamics are analyzed.

具有行李承载功能的客车空调风道的开发及仿真

现有空调风道和行李架无法满足窄体客车的布置需求。本文分析空调风道和行李架的空间布置及结构设计,提出一种具有行李承载功能的客车空调风道,并对其进行流场分析与优化,以满足窄体客车的布置要求。

狭窄流域内气泡破裂现象数值模拟

基于边界积分法建立狭窄流域内气泡破裂数值模型,开发相应的计算程序,分别模拟对称破裂与非对称破裂两类典型工况并与相应实验结果进行对比,计算值与实验值吻合很好,表明三维数值模型的有效性.从狭窄流域内气泡运动的基本现象入手,基于开发的程序系统地研究气泡的对称破裂与非对称破裂,在已有数值研究成果和实验数据基础上,提出气泡破裂的可行性准则,研究分裂后子气泡的动力学特性,并分析距离参数对气泡破裂特性及子气泡动力学行为的影响,总结相应规律,旨在为相关气泡破裂特性研究提供参考.

矩形窄缝流道内窄边附近流场的实验研究和数值模拟

采用可视化实验和数值计算相结合的方法对窄缝流道内窄边附近的流场进行了研究。研究结果表明,窄边附近的流体是否发生水动力学交混行为与Re有关,层流下,窄边附近的流体不发生水动力学的交混;湍流下,窄边附近的流体发生水动力学的交混,交混转折点的Re约为1900,其交混能力随着Re的增加而增强。

窄边非加热区对窄缝流道内流场和温场影响的数值模拟

本文运用商用流体动力学软件CFX数值模拟了非加热区对窄缝流道内流场和温场的影响。研究表明,窄缝内横截面中心线上的速度呈梯形分布,窄边附近流速较低,中间高;宽边完全加热时,流体不足以带出加热板发出的热量,使得角部出现热集中现象;而在角部设计有非加热区后,角部热集中现象得到解决,并且非加热区的存在并没有降低主流的速度。

基于PVDF薄膜的流场动态压力检测方法的研究

针对检测狭小空间流场压力时,通用液体压力传感器存在体积大、频响低以及干扰流场等问题,提出一种基于聚偏氟乙烯(PVDF)薄膜的流场动态压力检测方法,该方法采用光刻工艺直接在敷镀有金属铝电极的PVDF薄膜上制作压力传感元件,该元件具有面积小、厚度薄、柔韧性好的特点,非常适合于狭小流场空间壁面压力分布的测量。试验研究表明:该方法特别适用于检测流场微小的压力波动,线性度误差为±2.3%,输出灵敏度为1.32mV/Pa。

矩形窄缝流道内窄边近壁区域流场和温场的数值模拟

矩形窄缝流道窄边附近流场和温场的分布对于优化设计宽边和窄边边角近壁区域的加热方式具有重要的意义,是设计者非常关心的问题之一。为了深入了解矩形窄缝流道内近壁区域的流场和温场的分布情况,采用商用计算流体动力学程序CFX对矩形窄缝内流场和温场进行了求解和分析,获得了矩形窄缝流道内宽窄边交界边角区域的流场和温场的分布情况,并对该区域的流场和温场及其影响因素进行了分析。

基于窄谱带模型的尾焰红外辐射计算

尾焰红外辐射的计算是飞行器红外辐射计算的重要环节。在尾焰流场工程计算模型的基础上,从燃烧的化学反应出发,解决了尾喷口处气体组分参数的计算问题,利用基于Malkmus窄谱带模型的C-G近似法得到了尾焰红外辐射的快速计算方法。仿真结果表明,该方法能够快速准确地计算出尾焰的辐射,能为红外制导导弹仿真中飞机目标红外辐射的计算提供有效途径。

膛口流场可视化测试技术

为了得到清晰膛口流场分布照片,提出了一种新的数字式CCD阴影照相系统,该系统主要由高像素CCD相机、窄脉冲激光光源和时序控制器组成。当系统收到启动信号后,通过时序控制器控制相机和激光光源按照设置好的时序触发并完成拍摄,将膛口流场照片保存到时序控制器中。利用此系统进行膛口流场成像实验,实验设备布置方便,拍摄的膛口流场照片分辨率高且可即时获得,为数值计算及相关武器研究提供直接的实验对照和参考。高像素CCD阴影照相系统是强有力的膛口流场可视化测试手段。

山区宽窄相间河道不同流量下水流结构研究

为了研究山区河流宽窄相间河段不同流量下水流结构特性,以雅安宝兴河上游河段为研究对象,概化实际河道,并建立三维水流计算模型。结果表明:1小流量下,窄段上游无明显壅水现象,宽窄相间河道显现出与顺直河道相似的特性,随着流量的增加,窄段上游壅水剧烈,宽段到窄段沿程断面平均流速呈现"增加—相对稳定—骤减—相对稳定—增加"的分布规律;2受河宽、壅水和回流影响,不同流量工况下宽段横断面的水流特性分布较窄段更加复杂,且在宽段的壅水区与非壅水区流速分布规律差异亦较大;3不同流量状况下,宽段床面剪切力剧烈变化将造成卵石沿程运动的不连续性,宽段河床呈现周期性往复发展的复归性变形,从而维持了宽段河床结构的稳定,而在窄段,河道在较大的床面剪切力长期作用下,形成了与周围环境相适应的河床结构,以消耗窄段较大的水流能量,从而保护河床的稳定。

矩形窄缝通道入口堵流的PIV实验研究

板式燃料元件堆芯结构紧凑,传热效率高,但燃料板间窄缝通道易发生堵塞事故,造成局部传热欠佳。针对矩形窄缝通道入口堵流,利用粒子图像测速技术(PIV)开展常温常压不同雷诺数下(2400~9600)25%堵塞份额的流场测量实验。分析堵塞体下游时均速度场、涡量场、脉动速度场,探讨入口堵流对窄缝通道内流场特性的影响和雷诺数效应。研究发现,入口堵流下游流场可分为主流区、剪切层、回流区、低速区、再附区、恢复区。与主流区相比,其他区域流速低,剪切流动在回流区内产生一对漩涡,再附区后流动逐渐趋向于稳定,高湍流脉动速度与高雷诺剪切应力主要分布于剪切层和漩涡中,流动雷诺数效应显著,随着雷诺数增大,回流区、低速区高湍流强度区域面积增大,再附区、再发展区向下游移动。

高速永磁电机定转子小间隙三维流场计算

为了考察高速、超高速下这种"定转子环形间隙+定子槽"并联冷却结构的流场特性,针对一台额定转速120 000 r/min的超高速永磁电机,采用计算流体动力学方法对定转子小间隙三维流场进行了研究,分别考虑了定子槽、轴向冷却流,以及转速对电机定转子小间隙流场的影响。结果表明:定子开槽后,原先存在于定转子环形间隙内的泰勒涡消失了,另外高转速、轴向流加强了环形间隙区气流与定子槽区气流的混合程度。研究结果为高速永磁电机转子热设计提供了重要参考依据。

舰船狭长空间电缆火灾热流场特性数值研究

为研究舰船狭长空间内电缆发生火灾后的热流场特性规律,建立适用于狭长空间的火灾计算数学物理模型。对控制方程组进行简化和变形,用数值程序求解,得到狭长空间电缆火灾发生后烟气蔓延特性规律,舱内温度场分布以及随时间的变化,不同位置的火灾特征参数变化的差异性,以及典型工况下特征参数的阈值;探讨设备发热对火灾热流场的影响。通过分析火灾热流场特性变化规律,为狭长空间火灾探测设计提供参考。

周期力场下窄通道内汽泡滑移实验研究

为了探索海洋条件下的沸腾换热机理,完善海洋条件下两相流动模型,采用高速摄影设备对摇摆状态周期力场下矩形窄通道内的汽泡滑移进行了实验研究。实验结果表明,在摇摆运动的影响下,汽泡的滑移速度发生了周期性波动,波动的周期与摇摆运动周期基本一致;摇摆运动所引起的附加惯性力以及系统流量的波动对汽泡滑移速度波动影响不大,摇摆运动所引起的汽泡直径变化是影响汽泡滑移速度波动的主要原因。

扇贝剥离设备喷嘴内部流场的仿真分析与参数优化

本课题依托国家海洋公益性行业科技专项。由于采用水射流技术进行扇贝剥离加工有加工质量好;闭壳肌剥离完整;清洁卫生;加工原料易获得等诸多优点,故利用水射流技术对海湾扇贝闭壳肌剥离进行研究分析,以期得出一种新型的扇贝闭壳肌加工模式。由于喷嘴为该剥离设备的关键部件,而喷嘴参数变化会对流场速度分布产生影响。因此本文利用扇贝剥离加工的窄角扇形喷嘴内部流场的二维数学模型,将加工用窄角扇形喷嘴网格模型用quad-dominated(四边形占优)形式进行划分。并通过FLUENT流体计算软件,采用标准κ-ε湍流模型对窄角扇形喷嘴内部流场进行了仿真,通过分析喷嘴锥角、出口直径、出口长度等变化对出口处流场速度分布影响,得出适用于水射流加工扇贝的喷嘴的最优参数组合。

小网窄带防护林叠加防风效果风洞实验

小网窄带防护林在干旱区防护林构建中发挥着重要作用,研究小网窄带防护林叠加防风效果对指导防风固沙林空间配置与结构优化具有重要意义。选取两种典型小网窄带防护林网,对连续6个林网叠加的防护林开展基于流场分析防风效果的风洞模拟试验。结果表明:小网窄带防护林叠加后随着林网数量的增加各林网内的风速逐渐减小且在中间林网位置趋于稳定,乔木纯林林网在第3林网基本达到稳定,乔灌混交林网在第2林网达到稳定;两种防护林各林网内风速均符合正态分布特征,风速稳定后多为右偏态高狭峰;16 m·s-1风速下,乔木纯林网叠加(0~252 cm)的防风效能分布范围为16%~74%,整体在60%防风效能下发挥着良好防风效果,乔灌混交林林网叠加的防风效能分布范围为15%~89%,整体在70%防风效能下发挥着良好防风效果;16 m·s-1风速下,乔木纯林林网叠加(0~42H,H=6 cm)的风速加速率为0.25~0.94,乔灌混交林林网叠加的风速加速率为0.1~0.94;根据风速加速率的分布特征划分出4个不同的风速分布区,分析还发现灌木对林带枝下高范围的近地层气流影响显著,对削弱近地层风速起到了重要作用。