通气空泡重力效应三维数值仿真研究

超空泡形态对水下航行体的受力及操纵性有很大影响,大量通气超空泡水洞实验表明重力是影响空泡几何形状的主要原因之一.该文基于有限体积法,采用分相流模型和SST(Shear Stress Transport)湍流模型,考虑了水-气两相间的相互作用及重力效应,对圆盘空化器以不同俯仰角运动时产生的通气超空泡进行了三维数值模拟.得到了重力对通气超空泡形态以及尾流结构影响的规律性结果.     

加速度对自然超空泡特性影响的数值仿真研究

利用商业CFD软件对小空泡数下的自然超空泡形态和减阻效果进行了数值仿真研究,通过对软件自定义函数的研究,将边界条件中的来流速度改写为时间的函数并嵌入到软件中,得到了非定常情况下加速度对自然超空泡形态和减阻效果的影响规律。当加速度为正值时,在空泡数相同的条件下空泡的厚度和长度都要比定常条件下的值偏小,而加速度为负值时则刚好相反。模型的粘性阻力系数与加速度没有直接的联系,它主要与超空泡的形态和模型壁面上的含汽率有关。最后将加速度为-100m/s2时的仿真结果与实验结果进行了比较,误差最大不超过35%。     

数值模拟通气角度对超空泡形态特性影响分析

基于混合网格,运用N-S方程及k-ε湍流模型对均质超空泡流场求解。应用全空泡模型对在后体角度<通气角度α≤90o变化范围的通气超空泡进行模拟。仿真结果与实验结果二者变化规律相一致,即仅改变通气角度其余仿真条件相同的条件下超空泡长度随着通气角度的增加而减小,超空泡最大直径变化与其相反。     

非定常通气超空泡分叉突变特性研究

针对非定常通气超空泡的不稳定性,采用分叉与突变理论分析通气超空泡失稳现象发生的机理。基于Logvinovich空泡截面膨胀独立性原理及通气质量平衡方程,得出联系非定常通气超空泡长度及空化数的积分方程。根据积分思想,将积分方程分解为两个第一类Volterra积分求解,得出线性小扰动系统,对静态分叉引发的状态突变进行定性分析,并通过数值仿真进行了验证。理论分析及数值仿真结果表明,非定常通气超空泡在平衡点处呈现的跨临界分叉将导致非定常通气超空泡在分叉点处产生突变。此现象揭示了稳定通气超空泡在临界值处改变通气参数所导致的空泡失稳的机理,有助于超空泡航行体稳定航行控制系统的设计。     

超空泡航行体阻力系数的数值模拟研究

采用数值模拟的方法,仿真获得不同空泡形态下超空泡航行体的粘性阻力系数和压差阻力系数,利用这些系数,基于普通流线型航行体的阻力系数估算公式,进行重新拟合修正,形成超空泡航行体的阻力系数估算公式。将无空泡情况下的阻力系数估算公式代入自编的水下航行体弹道仿真软件,计算得到的超空泡航行体全沾湿状态下的水下弹道理论预报结果,与利用模型试验中的实测数据得到的弹道曲线一致性较好,说明数值模拟对超空泡航行体阻力系数的估算基本准确。     

模型结构对通气超空泡影响的实验研究

在水洞中开展了模型结构对通气超空泡形态和水动力影响的系列模型实验研究。结果表明:空化器、通气碗、锥柱结合的模型主体、尾部收缩段以及模型支撑的截面形状和方式都会对空泡形态和模型水动力产生影响。在相同空泡数下,空化器直径越大,超空泡长度越大,并且在相同直径下,圆盘空化器比圆锥空化器产生的超空泡长度大;模型尺度越大,阻塞比越大,超空泡长度越大;锥柱结合的模型主体会产生滞后效应;模型支撑的截面形状应为流线型;前支撑、腹支撑和尾支撑适用于研究不同的超空泡特性,其中当模型采用前支撑方式时,空泡形态和水动力应采用有效空化器直径进行计算。     

低弗鲁德数条件下通气超空泡泄气机理数值模拟

基于RANS方程,采用分相流模型对超空泡在低弗鲁德数条件下的泄气机理进行了模拟,考虑了水-气两相之间的相互作用及重力效应.研究了不同湍流模型对泄气率的影响.得出了不同弗鲁德数和不同通气率条件下超空泡的泄气规律,与水洞试验现象一致.计算结果与经典经验公式对比表明数值方法具有很好的计算精度,对进一步研究通气超空泡的物理机制...     

空化器参数对通气超空泡形态影响的实验研究

为了在低速下获取形态可控有效减阻的通气超空泡,利用中速可持续通气空泡水洞开展了空化器参数对通气超空泡形态影响的研究。研究结果表明:空化器直径与通气超空泡的形态密切相关,在相同流场参数条件下,较大直径的空化器易于空化且在较低的通气率下即可形成较大的通气超空泡;通气超空泡的优良率与空化器直径密切相关;不易选取空化器直径与模型后体直径比值Dn/D<0.263的空化器;空化器线形同样也是一个重要的参数,例如,在相同流场参数条件下,平头倒角形空化器比圆锥形空化器形成的超空泡尺寸大,对于圆锥形空化器,锥角越小越不易产生通气超空泡。此外,还将圆盘形空化器超空泡形态的试验结果与理论结果进行了比较,其总的规律是相一致的。     

水下航行体通气超空泡形态及阻力特性试验研究

利用中速空泡水洞开展了通气超空泡试验,并利用已有的经验公式得到了通气空化数,对通气超空泡形态及阻力特性进行了研究。研究表明,通气超空泡的长度和长细比都随通气空化数的增大而减小,航行体阻力系数则随长细比增大而减小。在流速恒定情况下,随通气率的增大,通气空化数逐渐减小,呈指数规律衰减。通气空化数越小,超空泡航行体的减阻效果越好,速度越大,超空泡减阻效果越明显。随通气空化数的减小,超空泡航行体尾部沾湿区域阻力系数也逐渐减小。     

轴对称航行体通气超空泡的特性实验研究

为了研究超空泡的减阻效果,保证在较低流速下生成超空泡,在水洞中开展了水下航行体通气超空泡的实验研究。采用通气的方法在较低水速下(V=7m/s～15m/s)生成人工通气超空泡,通过改变通气率和弗洛德数,获得了不同条件下通气空泡的长度,给出了不同空泡长度下的模型阻力系数。研究结果表明,来流速度不变时,空泡长度随通气率的增加而增加,阻力系数随空泡长度的增加先递增后递减;重力场造成了空泡形态的严重不对称,通过比较模型上下表面的空泡长度,定量的给出了弗洛德数对通气空泡长度的影响。当Fr>43.74时,重力场对通气空泡长度的影响几乎可以忽略。     

地铁火灾中强制通风烟控系统作用的模拟

地铁火灾比地面火灾具有更大的危险性。通过对地铁火灾的模拟可以重现火灾过程，研究火灾现象，分析火灾原因。通过FDS模拟，对比大邱市地铁火灾在有无强制通风烟控系统条件下，火灾现场的温度场和烟尘分布，研究讨论其对控制地铁火灾的重要作用。     

果品通风包装预冷效果的数值模拟与实验研究

目的 为了准确预测果品通风包装箱内的气流分布和传热传质过程。方法 建立一个包含箱体、衬垫和果品的3D压差预冷数值模型,采用Fluent模拟箱内的速度和温度分布,并与实验值对比验证模型的可靠性。结果 模拟值与实验值两者变化趋势基本吻合,其最大平均相对误差和均方根误差分别为12.2%和1.34 ℃。大量的冷气流进入与开孔位置近的果品一层,从初温预冷到同一目标温度,预冷时间比果品二层缩短了近35.6%。结论 建立的模型能为研究通风包装内部气流分布和传热传质提供参考;包装箱的开孔应均布在包装箱的迎风面上,以确保冷气流均匀地进入各果品层。     

Numerical Simulation of Self-Excited Oscillation of a Turbulent Jet Flowing into a Rectangular Cavity

The example of a plane jet flow into a rectangular cavity (“dead end”) is used in comparing the capabilities of different approaches to numerical simulation of self-oscillatory turbulent flows characterized by global quasi-periodic oscillation of all flow parameters. The calculations are performed for two flow modes, of which the first one is statistically steady according to the available experimental data, and the second one is self-oscillatory. In both cases, three approaches are used to describe the turbulence, namely, the method of large eddy simulation (LES) in combination with the subgrid model of Smagorinsky, and steady and unsteady Reynolds averaged Navier-Stokes equations (SRANS and URANS) with two well-known differential models of turbulence. In the case of the first flow mode, all three approaches produce qualitatively similar and quantitatively close results. In the case of the second (self-oscillatory) mode, a steady-state solution of Reynolds equations may only be obtained in half the domain using the symmetry boundary conditions; within the framework of the other two approaches, the solutions turn out to be unsteady-state. In so doing, their characteristics calculated using the LES and URANS methods differ significantly from each other; in the case of URANS, they further depend on the model of turbulence employed. The best results as regards the accuracy of prediction of the amplitude-frequency characteristics of self-oscillation are produced by the use of the LES and three-dimensional URANS methods. A similar inference may be made with respect to the mean flow parameters. From this standpoint, the worst results are those obtained from calculations involving the use of the symmetry boundary conditions on the geometric symmetry plane of the flow.__________Translated from Teplofizika Vysokikh Temperatur, Vol. 43, No. 4, 2005, pp. 568–579.Original Russian Text Copyright © 2005 by D. M. Denisikhina, I. A. Bassina, D. A. Nikulin, and M. Kh. Strelets.     

二阶混合非线性椭圆方程的强迫振动性质

本文对含有阻尼项二阶混合非线性椭圆方程,建立了其所有解振动的判定定理,这些定理包含和改进了其对应的常微分方程和超线性椭圆方程相应的结果.     

具连续分布滞量的高阶非线性偏泛函微分方程的强迫振动性

研究一类具连续分布滞量的高阶非线性偏泛函微分方程,利用微分不等式方法,给出了这类方程在三类边值条件下解的强迫振动的充分条件,所得结果推广和包含了已知的一些结论。     

自激振荡射流喷嘴内部流场及雾化效果的数值模拟

为了提高喷嘴的雾化效果,将液体射流的自激振荡理论与压力喷嘴雾化进行结合,建立自激振荡射流喷嘴的数值模型,并运用Fluent软件研究体腔系数和射流压力对内部流场及雾化效果的影响。结果表明:喷嘴斜壁的设计使得液体发生反弹和振荡现象,最初在喷嘴射流出口处发生原生涡环,之后逐步向四周扩散,并传动到整个喷嘴内部;随着体腔系数的增大,速度峰值呈先增大后减小的抛物线变化趋势,雾化粒度的变化规律与之相反;确定最佳的体腔系数范围为0.6~1.2,射流压力为3~5 MPa。     

二阶强迫非线性时滞差分方程振动的充要条件

给出了二阶强迫非线性时滞差分方程△^2xn anf(xn-k)=gn的所有解弱振动的一个充要条件。     

非线性中立型抛物偏泛函微分方程系统解的强迫振动性

研究具有连续分布偏差变元的非线性中立型抛物偏泛函微分方程系统,获得了系统解的强迫振动的充分条件。     

利用状态空间法对一类非线性振动系统的数值方法研究

提出了一类非线性振动系统的隐式解，导出了相应的数值计算方法，并对该数值方法的收敛性、误差和稳定性进行了研究。与传统的非线性振动系统的数值求解方法如：Houbolt法、Wilson-9法、Newmark—β法以及考虑高阶余项的连续线性化模型及其Taylor变换法相比，该方法具有更高的求解精度和效率。将该数值方法应用到结晶器四偏心式振动机构这样复杂的弹性机构非线性振动系统的研究中．取得了良好的效果，说明该方法具有一定的工程实用价值。     

Simulation of a Terahertz Laser in the Bloch Oscillation Mode

Technical Physics Letters - Possible designs of a terahertz laser that use the effect of Bloch oscillations in SiC natural superlattices have been considered. It has been proposed to use as a...