倾斜有曲率隧道火灾中烟气扩散的数值模拟

为了研究在倾斜有曲率的隧道内汽车发生火灾时烟气的蔓延规律,建立了南昌市红谷隧道一入口处的全尺寸模型,运用Fluent软件对不同风速和不同火源功率下的隧道火灾进行了数值模拟分析,探究了抑制火灾烟气逆流的临界风速;通过与经验公式所算的结果进行比较,验证了数值模拟的可靠性。结果表明:坡度的存在使得火灾烟气更多的向隧道上坡方向蔓延;纵向通风风速太小对烟气蔓延会产生不利的影响,风速达到或大于临界风速时对烟气的控制效果较好;当风速达到临界风速时,曲率的存在使得隧道内侧和外侧的温度呈现不对称分布;隧道火灾火源功率为5、10、20 MW时,临界风速大概分别为2.0、2.5、3.0 m/s,模拟结果与经验公式所算的值变化趋势相似。     

赤泥堆起尘风洞实验研究

通过对不同粒径、不同湿度的赤泥起尘风速及起尘强度的风洞实验发现,对各种湿度的赤泥,都存在一临界粒径。当赤泥粒径小于该值时,起尘风速随粒径的减小而增大,而当粒径大于该值时,起尘风速随粒径的增大而增大。临界粒径大约为0.2mm,随湿度略有变化。临界粒径对应的起尘风速最小,它随湿度的增大而升高,其变化范围为2.5～3.0m/5,对应的起动摩擦速度介于0.17～0.20m/s。此外,当粒径小于0.1mm时,起尘风速随湿度的增大而减小,而当粒径大于0.2mm 以后,起尘风速随湿度的增大而增大。起尘强度实验表明,风速一定且大于4.7m/s,湿度小于15%时,起尘强度随湿度增大而减小,湿度大于15%时,起尘强度随湿度变化甚微。风速小于4.7m/s时,起尘强度基本不随湿度而变。湿度一定时,起尘强度随风速的增大而增大。文章还讨论了模拟实验的相似准则和定量换算问题。     

二维城市街谷机动车污染物扩散数值模拟

以广西桂林市普陀路为典型街谷结构,在适当简化的街谷模型基础上,数值分析了二维街谷绕流流场特征及CO污染物浓度场分布。计算结果表明,标准k-ε湍流模型预测的街谷气流速度分布与实验数据吻合较好,街谷上游气流向上运动,下游气流向下运动,街谷内涡流呈顺时针方向。此外,街谷背风面、迎风面和街道上方1.5m处CO浓度随着污染物释放率增大而增大;在CO污染物释放率相同的条件下,街谷背风面CO浓度随着高度增加而降低,而在街谷迎风面CO浓度随着高度增加几乎保持不变,街谷内街道上方1.5m处CO浓度沿着主流方向先降低而后基本保持不变。     

吸入式空冷汽轮发电机气体运动流场分析及应用

为了提高空冷汽轮发电机的冷却效果,改变原压入式空冷汽轮发电机通风方式,空气由定子风道和转子风道进口进入,由吸入式风扇排出,消除了原压入式汽轮发电机由于风扇进风而带来的风道进口温度升高以及转子风道的热风进入定子风道造成定子风道进风口温度增加,改善了冷却效果.采用模型试验和数值模拟方法对吸入式空冷汽轮发电机风道气体运动流场进行了分析,结果表明:吸入式空冷汽轮发电机转子风道进口风速一般为10.0~90.0m/s,和压入式空冷汽轮发电机转子风道进口风速基本相同;距汽端近1.0m范围内,定子风道风速一般为8.0~18.0m/s,距汽端1.5~3.0m范围内,定子风道中风速仅为3.0~5.0m/s,为了使定子得到均匀冷却,将前15个风道间距增加至80.0mm,后25个风道间距减小至45.0mm,可在总风道数目基本不变的情况下改善冷却效果.     

平尾防冰表面溢流冰生成规律试验研究

以带电加热防除冰系统的平尾后掠翼型为研究对象,在风速 90 m/s、温度 -4~-9 ℃、液态水含量（Liquid water content, LWC）0.45~1.5 g/m³以及水滴直径（Median volumetric diameter, MVD）20.1~36 μm条件下,在0.6 m结冰风洞中开展溢流冰生成规律研究,包含溢流冰起始位置、覆盖范围和类型。试验结果表明,翼型表面溢流冰形成的起始位置受加热功率及来流温度影响较为明显,加热功率或来流温度低至一定数值时溢流冰类型从溪状冰变为冰脊,随着加热功率或来流温度的增加,溢流冰起始位置向后移动。溢流冰的溢流范围受LWC及加热功率影响较为明显,LWC越大,收集水量越多,溢流的范围随之越广;加热功率的影响类似,增大加热功率融化的溢流水增多,从而溢流范围越广。溢流冰生成的类型对MVD的变化比较敏感,当MVD从20.1 μm增加为3 μm时,溢流冰即从典型的溪状冰变为冰脊。     

六旋翼无人机旋翼转动对测风准确性的影响研究

旋翼无人机可以代替桅杆实现风场的定点或多点同时测量,但是旋翼转动引起的扰流会对测风的准确性产生影响。利用不同高度的支架,在六旋翼无人机上搭载超声波风速仪进行风洞试验,探究旋翼转动对无人机中心上方各高度处风场的影响以及不同风向角和机身倾斜对测量准确性的影响。结果表明:除个别工况外,旋翼转动均会引起较大的风速相对误差;旋翼转动引起的风速误差随高度呈先增大后减小的趋势;机身水平时,随高度增加,各工况下的风速绝对误差趋于一致,且控制风速大于6 m/s时,风速相对误差随风速增大而减小;旋翼转动对风向角测量基本没有影响。研究结果可为多旋翼无人机搭载测风仪器直接测风的实际应用提供参考。     

四孔交叠隧道下地铁运行对周边建筑物的振动响应分析

选取武汉地铁二号线和四号线中某区间的四孔交叠隧道为研究对象,采用有限元软件ANSYS进行数值模拟,探讨隧道周边建筑物在地铁运行下的振动响应规律。结果证实:建筑物各楼层的水平振动强度随楼层的增加而增加,竖向振动强度增幅不大。前5层中,竖直方向的振动比水平方向的振动强烈;第5层之后,各楼层的水平峰值加速度随着楼层的增加而显著增大。单孔隧道中有列车运行时,建筑物各楼层振动强度随隧道埋深的增大而减小,也随着到振源的水平距离的增大而减小,但埋深比水平距离的影响更明显。四孔隧道中均有列车运行时,建筑物同一楼层,内部各点的水平振动强度,随着距隧道中心线距离的增大,未表现出增大或减小的趋势,但靠近隧道一侧的竖向振动强度和竖向峰值位移比远离隧道一侧要大。     

GNSS-R海面风速反演算法

针对目前GNSS-R海面风速反演方法观测量单一,精度较低的问题,提出一种基于时延多普勒相关功率图（Delay Doppler map,DDM）的分割多普勒波形匹配反演算法。该方法利用新的DDM观测量,经过训练后,可以反演海面风速。使用该算法根据给定条件建立风场反演模型,以CYGNSS数据作为仿真输入量。仿真结果表明,利用该方法在海面风速20 m/s以下,反演风速的均方根误差为2.01 m/s,结果优于传统GNSS-R风速反演使用的峰值功率法和前缘坡度匹配法（Leading edge slope matching method,LES）。     

浦东地区近地强风特性观测研究

20 0 0年 8月当“派比安”和“杰拉华”台风接近上海时 ,浦东气象局的 1 0m高度极值风速记录超过 2 4m/s,笔者用超声风速仪在离地 2 0m高处采集到近 2 0h的三维强风样本。经过对实测风速数据的分析 ,得到了平均风速和风向、阵风因子、湍流度、湍流积分长度、摩阻速度以及湍流功率谱密度函数等强风特性 ,分析结果表明 :近地强风的湍流度和阵风因子较高 ,湍流积分长度约在 80m左右 ,水平 (纵向和横向 )湍流功率谱密度函数与Simiu谱基本一致 ,但垂直湍流功率谱与Panofsky谱相差较大。     

酒泉地区大气风场分布特征的研究分析

本文分析了2012-2021年酒泉地区大气风场垂直分布，日、月、季节及年际变化特征。根据风场特征分为新的3层结构：第1层高度是在4km以下，风速较小，基本都在2.5m/s左右，但不同季节的风向差别较大；第2层是高度在4-20km之间的大气风场，风速先随高度增加而递增后风速随高度的增加而递减，270°左右的西风为该层主导风向；第3层是在高度20km之上，风速随高度增加而递增，夏季以东风为主导风向，春季、秋季、冬季类似，随高度的增加从270°左右西风过渡到西南风。近十年，酒泉地区在高空西风急流增强和局地环流影响下，冬季的平均风速明显比过去增大，在12月/1月有高空风速的第3个极大值的存在。     

乌鲁木齐机场低能见度天气的特征分析

选取乌鲁木齐机场2007-2016年逐小时观测资料,通过分析发现,乌鲁木齐机场低能见度天气具备明显的日变化特征,当主导能见度≤450 m的时刻下,温度多集中在-2℃至-8℃,相对湿度持续维持在85%以上,平均风速维持在0-2 m/s。利用乌鲁木齐市探空站(51463)的历史探空数据分析发现,在机场低能见度天气下,低空1 600 m以下有明显的逆温分布,随着高度的增加相对湿度迅速减少。     

基于单颗粒追踪法研究聚氧化乙烯溶液的微流变特性

基于单颗粒追踪方法研究了不同温度与浓度下聚氧化乙烯（PEO）溶液的微观流变特性。根据广义Stokes-Einstein关系及复杂流体黏弹性理论,利用颗粒追踪技术,对浓度为0.4 wt%~1.0 wt%的PEO溶液在25℃、35℃和45℃时的微观流变特性进行了测量和分析。研究结果表明,随着被测溶液浓度的增加,探针颗粒的布朗运动受限趋势增大,其中浓度为1.0 wt%的PEO溶液在25℃时布朗运动受限最为显著。黏弹特性模量求解结果表明:在实验条件下,PEO溶液的黏性模量（G"（ω））占主导而弹性模量（G'（ω））表现较弱;在相同温度下,黏弹性模量随着溶液浓度上升而增大;随着温度的升高,溶液弹性模量和黏性模量都呈现减小趋势,且弹性模量减小速率大于黏性模量减小速率。均方位移标准差分析表明,基于单颗粒追踪的微流变测量误差随追踪时间的增加呈增大趋势。     

基于复合热膜技术的低风速及湍流测量

针对复合热膜应用于低风速和湍流强度测量方法进行了研究。风洞在进行低风速测量时普遍存在输出灵敏度不高的问题,采用增加热膜与环境温度差的方法,提高了热膜敏感探头在低速范围的输出灵敏度,实现了2m/s 内的风速和湍流准确测量。考虑到气体温度对热膜探头输出信号的影响,对温度补偿方法和补偿电路进行了研究,通过对电路的合理设计,实现了温差的精确控制。对热膜结构、尺寸和器件进行合理匹配,实现了复合热膜敏感探头的微型化设计。采用 MEMS 技术,通过最大限度减小加热电阻和测量电阻的尺寸,达到了较好的响应频率。测试结果表明,该复合热膜敏感探头可以满足低风速和湍流度的测试需求。     

旋翼翼型俯仰沉浮运动非定常气动特性实验研究

在南航非定常风洞内研制、开发了一套两自由度电控液压动态实验台,利用该设备,完成了翼型俯仰运动、沉浮运动以及俯仰沉浮耦合运动测压实验,并积分计算了翼型动态运动过程中的升力系数.翼型俯仰运动结果表明,翼型上的压力分布和升力系数与翼型振动频率和振动幅值有很大关系,随振动频率和振动幅值的增加,升力系数迟滞包线相应增加,而这一过程与翼型上前缘涡的脱落过程有关.翼型沉浮运动研究了翼型在不同迎角、不同风速下做沉浮运动时的压力分布和升力系数,结果表明在20m/s风速下,模型做沉浮运动时只对翼型前缘的压力分布产生影响,而在10m/s风速下,沉浮运动不仅使前缘压力分布产生变化,而且影响翼型下游的压力分布,这与翼型前缘形成的分离气泡脱落有关.另外给出了翼型做俯仰沉浮耦合运动时的压力分布初步结果.     

沿海近地层湍流特征分析

通过对杭州湾南北两侧共四个观测点近地层湍流特征分析发现:①湍流强度随风速增大而减小。低风速时,几乎与风速呈反比,高风速时基本保持为常数。可描述为:U≤U_0时,I_k=mk/U;U>U_0时,I_k=n_K。其中n_k=a_k/ln(z/z_0),mk=a_kU_0/ln(z/z_0)。a_x=1.0,ay=0.8,a_z=0.5。海岸附近,U_0=4m/s,深入内陆1.5千米以后,U_0=3m/s。②u_*/U=k/ψ(z/L)的 Businger 模式在海岸附近与观测结果吻合很好,在内陆,-1.0≤z/L≤0.3时二者吻合较好,在此范围以外,偏离较大。③不稳定条件下,水平风速标准差可用(?)描述,垂直风速标准差可用(?)描述。稳定条件下,可用(?)(?)描述。此外,稳定条件下,有σ_w/σ_u=0.48,σ_w/σ_v=0.59;不稳定条件下有σ_w/σ_u=0.53,σ_w/σ_v=O.67。     

电加热过程的冰脊形成实验研究

利用结冰风洞设备和电加热装置,采用实验的方法研究了不同来流速度、环境温度和加热功率对冰脊形成的影响.研究表明:随着来流速度、加热功率的增加,冰防护区长度增加,冰脊往下游推后,而随着环境温度的降低,冰防护区长度减小,冰脊往上游靠近.冰脊的生长规律是从冰防护区外下游某位置开始冻结,逐步往冰防护区发展,从而为电热除冰系统加热模式的选取和传热特性的优化提供了实验依据.     

单颗磨粒磨削碳化硅陶瓷磨削力与比能研究

为探索磨削速度和单颗磨粒最大未变形切厚对碳化硅陶瓷高速磨削材料去除过程的影响规律,进行了切向进给单颗磨粒高速磨削试验,研究了磨削力、磨削比能与磨削速度以及单颗磨粒切厚的关系。研究结果表明,单颗磨粒切厚为0.03和1μm时,磨削力和磨削比能均随着速度的增加而减小,而当切厚为0.3μm时,磨削力和磨削比能随着磨削速度先增加后减小,磨削速度80m/s为其转折点。磨削力随着单颗磨粒切厚的增大整体上呈上升趋势,但是当切厚小于某一临界值时,磨削力变化并不明显,磨削比能却急剧降低,而且磨削速度提高,该临界值变大。因此,磨削速度的提高有利于降低磨削力和磨削比能,适当增加单颗磨粒未变形切厚并不会恶化加工质量。     

变直径旋翼直升机飞行性能研究

为了研究旋翼直径变化对直升机性能的提升作用,将旋翼动力学综合模型与机身模型相耦合,采用前飞配平方法计算稳态时旋翼操纵量和机身姿态角,从而计算直升机需用功率。通过研究直升机功率与旋翼半径、前飞速度、直升机起飞重量以及飞行高度之间的关系来确定直升机需用功率的降低幅度,同时也分析了旋翼桨距和机体倾斜角随旋翼半径和前飞速度的变化趋势。在中高速飞行时,特别是高速飞行时,旋翼半径的变化可以显著地提升直升机的性能。当飞行速度为200km/h、旋翼半径减小20%,需用功率可降低37.6%。随着飞行高度的不断增加,在低速到中速飞行时直升机功率减小幅度会减小,在高速时功率减小幅度会增大。旋翼总距和纵横向周期变距随旋翼半径减少而增加,机体纵横向倾斜角随半径减小而减小。     

地铁车厢起火时不同排烟模式下烟气流动分析

为研究地铁火灾烟气的合理防治,针对地铁车厢发生火灾并停靠在站台的情况,建立了地铁车厢及站台的物理模型,设置站台和隧道的送风及排烟口位置以及其他尺寸参数,开展了3种不同排烟组合模式下烟气流动的数值模拟,分析比较了其烟气能见度、温度场和CO_2浓度场的模拟结果,并提出了最优排烟组合方案。结果表明:同时打开站台和隧道的排烟装置将烟气排出,这样留在站台的烟气量相对较小,周围温度相对较低,同时车厢和站台的CO_2浓度较低,对逃生过程中的视觉和呼吸系统影响较小。因而同时开启隧道和站台排烟装置的模式,产生的排烟效率最高、排烟效果最佳,是最优方案。研究结果为地铁火灾烟气的防治提供了理论依据,为地铁内人员的疏散提供了保障。     

CO2中速度5~7 km/s自由飞圆球流场参数的实验测量和数值模拟

为研究火星进入条件下的非平衡流动特性，在中国空气动力研究与发展中心超高速空气动力研究所弹道靶上测量了CO₂中针对火星探测器进入速度范围5~7 km/s条件下的自由飞圆球的激波脱体距离。实验数据基于阴影法测量，并将其与数值计算结果进行对比，进一步计算了实验流场温度和组分分布等流场参数。一般认为激波脱体距离随来流速度升高而呈单调减小趋势，但研究结果表明:实验状态下，圆球飞行速度约5.5~7.0 km/s的范围内，圆球激波脱体距离随飞行速度升高而增大；采用Park的双温度非平衡模型和5组分6反应的CO₂化学反应动力模型可基本再现本文自由飞圆球激波脱体距离的实验测量数据；根据计算结果推测，本实验状态下自由飞圆球波后靠近激波一侧区域的流场主要处于热化学非平衡状态；当来流速度在约5.5~7.0 km/s的范围内时，流场组分CO开始发生显著离解，是引起圆球激波脱体距离在该速度范围内随速度升高反而增大的可能原因。