带运动顶盖的封闭方腔内湍流流场的计算

本文运用κ-ε模型求解了带运动顶盖的封闭方腔内的二维湍流流场,其流动雷诺数为10000,对乘方定律格式(PLDS)和二次上风差分格式(QUICK)进行了比较,采用了PISO求解方法、截面连续性修正并对k、ε方程的源项作特殊处理,使计算的收敛性和稳定性明显提高。计算出的主涡、二次涡位置及流场速度分布值与实验吻合良好。计算所用网格为12×12,在Honeywell DPS 8/49计算机上运行的CPU时间对PLDS与QUICK分别为1.9分和1.8分。     

砾漠大风地区铁路路堤风载荷模拟实验研究

利用大气边界层风洞对砾漠大风地区铁路路堤进行风载荷模拟实验研究。实验中较好地满足了相似准则，重现了风区现场实测所获得的大气边界层风特性。通过对模型表面平衡和脉动压力的测量以及对模型附近流场的测量，分析研究了路堤风蚀机理，为采取防风蚀的工程措施提供了科学依据，事实证明模拟实验结果是十分有效的。     

离开间断场湍流无解

“离开间断场湍流无解”是本文的核心论点，这里的“间断”指速磁间断及细观尺度上的密度间断。间断性与湍流内在严格有序性及内摩擦方式的多样性密不可分，三者与流体力学普遍认可的连续性（连续介质），牛顿流体内摩擦方式的单一性及湍流内在随机性之间的急论简称三性对三性之争。     

设计参数对扰流片操纵效能、铰链力矩和尾流湍流的影响

进行了确定某些设计参数对扰流片性能和扰流片流场特性影响的风洞试验。测量参数包括力、表面压力、在垂直扰流片上的油流谱以及用双分离膜风速计系统测量尾流压力、尾流速度和湍流参数。测量结果为扰流片各设计变量的影响，例如：在相同投影高度下扰流片的偏度、铰链线缝隙、下表面通风和下表面偏转片、扰流片的后缘切口和扰流片的孔隙率。铰链线缝隙、孔隙率、下表面通风和下表面偏转片可以用来减小控制死区趋势。对尾流湍流的研究表明某些改变可用来减小尾流中的峰值频率。     

圆形湍流射流中的Taylor假设

在一湍流射流自模区的中心线上，沿流向的温度空间相关和差分量的统计关系由两种方法获得。一是用两根平行并在流向分离的冷丝直接测量；另一方法是通过计算关于时间的相关和分（根据来自下游位置的冷线信号），以及Ｔａｙｌｏｒ假设法获得关于空间的以应量。本文对有关的时，空量，如相关系数，均方根值，偏斜和平坦因子以及谱密度函数，作了对比和讨论。可以认为，Ｔａｙｌｏｒ假庙所测量的流动中是相当合理有和有用的。     

煤油超燃冲压发动机两相流场数值模拟(Ⅰ)数值校验及总体流场特征

针对一种带三维导流型凹槽的煤油超燃冲压发动机,考虑两相(颗粒随机轨道方法)、湍流(Menter的SSTκ-ω模型)和多步燃烧机理(代用燃料C12H23的17组分30步化学反应机理),对飞行马赫数M0为4和6的典型工况开展了初步数值研究。结果流道壁面压强分布与试验值取得了较好的吻合,不过M0=6工况的第一凹槽组附近的存在约23％的数值误差。给出了误差原因。进一步分析表明(1)M0=6工况的分段燃料喷注对整体燃烧产生了有利影响,导致了较高的燃烧效率。(2)M0=4工况采用了不合理喷注参数,结果煤油穿透深度不足,获得了较低的燃烧效率。(3)三维导流型凹槽附近的湍流效应明显,对掺混产生了有利影响。不过超声速主流的湍流强度远大于亚声速主流情况。     

一种强螺旋流现场的数值试验研究

螺旋流一般通过切向进流、安装导流片或旋转管道三种方式产生，但Horii等人通过实验发现有三种装置也产生了非常稳定的螺旋流。本文利用数值模拟对其中的一种螺旋流形成过程与机制进行了研究，计算结果证实了双涡结构向单涡结构演化现象并揭示了收缩管道的优点以及不同倾向进流的区别。在数值模拟时本文分别选取了线性、二及三阶涡粘性涡流模式，但数值实验表明线性与二阶模式的计算结果差别不大，说晨在数值模拟湍流螺旋流时二阶涡粘性模式作用不大。而三阶模式则表现出具有预测对称性进流向非对称结构转化的能力。     

多区域湍流燃烧大涡模拟

为了提高湍流大涡模拟方法在计算复杂工业燃烧设备中反应流体的效率和精度,提出了可以对结构复杂燃烧设备喷嘴内部无反应区域只求解基本流体控制方程,对喷嘴下游燃料反应区域加入燃烧模型进行分区域计算的多区域求解方法,并采用该方法和传统单区域求解方法分别对甲烷-空气预混合湍流燃烧进行大涡模拟。研究结果表明:多区域和单区域求解方法计算所得的轴向和径向时均速度、脉动速度以及OH质量分数一致;不过,多区域求解方法在计算速度上有明显优势,当CPU数量不超过64个时,计算速度可提升14.7% ~ 20.6%;多区域和单区域方法的数值模拟结果与实验值进行了对比,三者吻合较好。     

含接触界面的叶片非线性模态分析方法

为揭示含复杂接触界面的大规模叶片的非线性模态特性,建立了含接触界面的叶片非线性模态高效分析方法。以含缘板阻尼器的简化涡轮叶片有限元模型为例,介绍了含接触非线性耗散系统的阻尼非线性模态的基本定义;综合采用多谐波平衡法和基于高精度频响函数矩阵的线性自由度压缩方法,将非线性计算规模降低至初始模型的1/88,实现了含接触界面的大规模叶片有限元模型的非线性模态高效分析;基于能量平衡思想探索了叶片阻尼非线性模态振动与其共振点强迫振动响应之间的关联。结果表明,该非线性模态分析方法能够同步揭示叶片非线性模态频率和非线性阻尼比的振幅相关特性,对于涡轮叶片的动力学设计和缘板阻尼器的减振能力的量化评估具有重要意义。     

扇形与平面叶栅内高负荷叶片的换热特性实验研究

为了探究扇形与平面叶栅条件下,高负荷叶片的外换热特性,采用瞬态液晶测量技术,测量了雷诺数(Re)、湍流强度(Tu)对扇形叶栅(曲端壁)的小展弦比高负荷涡轮叶片表面努塞尔数(Nu)的影响,并与平面叶栅(直端壁)进行了对比。结果表明,曲端壁相较于直端壁增加了21.5°的径向进气角以及上下端壁曲率不同,从而导致换热沿叶高的不对称分布。雷诺数增大,叶片各位置的换热明显增强,吸力面边界层转捩点位置不断向前缘靠近,雷诺数对直端壁的影响大于曲端壁。随湍流强度增大,努塞尔数整体有所升高,吸力面转捩点位置前移,压力面过渡现象明显增强,中弦部分努塞尔数一维特性更为明显,湍流强度对两类端壁的叶片影响类似。在研究低雷诺数或湍流强度对高负荷叶片的换热影响时,可采用直端壁进行简化,而在高雷诺数时,为了保证结果准确性,需在发动机实际扇形叶栅中进行实验。