具有随行波表面的管道流场仿真研究及分析

对内壁具有不同尺寸的V型和半圆型随行波的管道流场进行了多个速度下的数值仿真计算,获得了各模型的微观流场及减阻规律。在建模过程中为减小计算量,采用了二维管道剖面代替三维管道模型的方法,并基于完整性和计算稳定性考虑选用了湍流RNGK-ε模型进行计算。仿真结果表明:在流动中,管道内壁随行波产生的旋涡有利于壁面的减阻,并且旋涡大小与随行波的尺寸有关,减阻效果会随着随行波尺寸的变大而减弱。在仿真速度条件下,半圆型随行波的减阻效果要优于V型随行波。     

平板湍流边界层内气泡流流动实验研究

在低湍流度水槽里 ,利用片光源显示了平板气液两相湍流边界层内气泡流的流场结构 ,研究了平板安装位置、来流速度、喷气方式等参数对湍流边界层内气泡流的影响 .利用激光测速技术测量了平板水平放置时气泡流最外缘处的水平速度及厚度 .结果表明 :平板喷气减阻的原因在于喷气改变了平板湍流边界层的流动结构 ,抑制了湍流     

深V型船气幕减阻数值研究

针对深V船型,采用混合两相流模型开展气幕减阻数值分析,研究了气流量、航速、航行姿态、喷气位置、尾板等因素对喷气减阻率的影响.结果表明:在深V型船底部喷气会导致阻力降低,气流量增加,减阻率增大,存在饱和气流量;航速对减阻率的影响不是单调的;航行姿态对减阻率有较大影响,使得纵倾角增大,减阻率降低;采用多级喷气可以提高喷气减...     

不同形状随行波湍流边界层减阻特性研究

针对U型,V型,半圆型三种不同形状的随行波,对它们的湍流边界层减阻特性进行了研究.通过比较其粘性底层厚度,湍流强度,壁面剪切应力,摩擦阻力系数,得出:V型和U型湍流边界层阻力特性相似,且均优于半圆型随行波;U型随行波减阻效果比顶角角度较小的V型稍好,但是如果将V型顶角增大会得到更好的减阻效果.     

船舶气层减阻多相流数值模拟方法适配性研究

为探索船舶底部喷气减阻多相流数值模拟方法,基于FLUENT计算软件,分别使用Mixture、VOF和Eulerian三种多相流模型、选择不同的湍流模型和网格参数,对平板底部气液混合流和气液分层流两种情况进行了数值模拟,并与试验结果进行对比验证,分析了气层形态、减阻率等因素的计算误差。研究结果表明:在选择合适的湍流模型及网格参数的前提下,采用Mixture模型计算平板无凹槽的气液混合流能够较好地模拟气层形态,同时模型的减阻率预报也具有一定精度;而采用VOF模型计算平板凹槽内的长气穴能够较好模拟气穴内气层波动情况和预报减阻率。     

回转体表面不同尺寸脊状结构的减阻数值仿真

将脊状表面减阻技术应用于水下回转体,对回转体表面不同尺寸的V型脊状结构在多个速度下进行了数值仿真计算,发现了脊状结构的尺寸对回转体脊状表面减阻效果的影响规律.针对回转体脊状表面的流场特性,在进行数值仿真时合理选择了计算模型、计算流域、计算网格及边界条件.仿真结果表明:在同一速度下,相对光滑表面而言,回转体脊状表面所受的压差阻力略有增大,但占总阻力份额80%以上的粘性阻力显著降低,从而形成减阻效果;当V型脊状结构的宽高比等于1时,减阻效果最佳;对于同一个回转体脊状表面,低速下的减阻效果明显优于高速.     

利用微气泡减小平板摩擦阻力的数值模拟

假定气-液两相流体均匀混合且微气泡在水流中存在滑移运动,运用混合多相流模型对水中运动平板的微气泡减阻过程进行了数值计算,研究了微气泡流的减阻机理,分析了主流速度及气体流量率等对减阻率的影响规律,同时构建了一个减阻率预报数学模型,并指出在微气泡减阻中存在一个与主流速度相对应的饱和气流量.     

某新型减阻试验台理论仿真

针对现今水洞、风洞减阻试验准备过程繁琐、周期长、费用昂贵等问题,根据同轴旋转粘度计原理.提出了针对脊状结构减阻、涂层减阻等减阻技术的新型试验台.通过选取V型和U型两种脊状结构,对试验台模型进行模拟仿真计算,将具有脊状结构的试验台壁面剪切力值和湍流强度与光滑试验台数据进行比较,得到了较好的减阻效果.从而说明运用本试验台进行减阻试验的方案是切实可行的.     

条纹沟槽表面近壁区流场数值计算

通过对沟槽表面特殊流场的数值模拟研究,探讨了条纹沟槽表面存在减阻效果的内在原因.在数值模拟过程中,针对沟槽表面流场的特点,对其计算域、计算网格及其流动参数进行了合理化的处理.模拟结果结果表明,条纹沟槽对流场的影响仅限于近壁区,同时条纹沟槽的存在使得沟槽内部具有较好的减阻作用.所开展的研究,对深入揭示条纹沟槽潜在的减阻机理具有一定的意义.     

随行波表面减阻降噪机理探索

通过对随行波表面特殊流场的数值模拟研究,探讨了随行波表面存在减阻降噪效果的内在机理.针对随行波表面流场的特点,在数值计算过程中对其计算域、计算网络及其流动参数进行了合理化的处理.模拟结果表明随行波表面存在减阻降噪效果的内在机理在于:随行波表面连续的沟槽结构使得壁面附近的流动在波谷处产生了稳定的二次流,即来流在随行波表面引发形成一排平行人工涡,从而使自由来流在平行人工涡上流动,而不与壳体表面接触,起到了类似"滚柱轴承"的作用,从而达到减阻降噪的目的.对随行波表面流场的模拟研究,对深入揭示其潜在减阻降噪机理具有一定的意义.     

凹槽构型对平板气层减阻影响试验分析

通过平板凹槽喷气减阻模型试验,研究了航速和气流量等因素对平板气层减阻规律的影响,并利用水下摄像系统对不同凹槽构型内的气层形态进行了观测。试验结果表明:不喷气时凹槽的存在会使平板的阻力增加;喷气可以有效减小平板阻力,存在饱和气流量;饱和气流量随着槽深的增加而减小,饱和气流量下平板的绝对减阻率随航速的增加而降低;设置凹槽构型是保持平板下表面气层稳定性的有效措施,合适的凹槽构型可以明显改善平板底部喷气流场,提高平板喷气减阻效果;在Fr为0.119时,饱和气流量下平板的绝对减阻率可以达到40%以上。     

传热对水边界层流动的影响

本文评述了壁面传热对水边界层流体流动及其阻力的影响,同时分析了加热减阻的应用及其影响因素。传热不仅对层流流动、层流向湍流的转捩以及湍流流动有明显的影响,而且对流动分离以及由分离引起的空化也有显著影响。以热脉冲加热的主动式加热方式既可用来产生和消除边界层的T-S波,也能用来控制边界层的分离。因此,热控制技术可望在控制边界层转捩和分离,减小流动阻力等方面得到应用。     

平底气泡船凹槽气层波动特性

为提高大型平底气泡船底部凹槽设计的有效性,基于RANS方程及VOF两相流模型构建了大型平板船凹槽气层数值计算模型。研究气层在凹槽中的动态发展过程,分析速度对气层波动的影响规律,并阐述三维凹槽气层的波形特性及其与二维气层波动的区别,揭示气层波动的相似律。数值结果表明:气层在凹槽中呈现波动形态,气层波长随速度的增加而增大,波长等于速度平方的0.64倍;气层在凹槽侧壁的干扰及反射下呈现相干波系,从而其波高及局部厚度也随之改变;气层波动满足傅汝德相似。     

二维凹槽过渡流的DSMC方法模拟

采用DSMC (DirectSimulationMonte -Carlo)方法模拟二维凹槽过渡流动 ,给出了在不同Knudsen数、不同展弦比、不同壁温条件下凹槽流的速度和温度分布 ,并对DSMC方法在模拟全速度域流场时存在的局限性进行了讨论。     

尾流温度场对其速度场的影响与加热减阻

本文利用LDV—02型激光测速仪,在循环水槽里测量了加热和非加热流线型细长旋成体尾流的速度分布和湍流度,并把Hama&Peterson的半经验理论(它适用于非加热体的类似尾流)修正为本文的半经验分析,较好地描述了尾流温度场对其速度场的影响,还从测得的尾流速度数据推断出加热对水下运动物体阻力系数的影响。     

数值模拟气/气喷嘴速度比对燃烧性能的影响

为研究应用于全流量补燃循环发动机的不同气/气喷嘴得到的燃烧流场,通过求解NavierStokes方程组,对不同燃料与氧化剂速度比下的流动燃烧过程进行了数值计算,计算结果与实验结果吻合。仿真结果表明:增加速度比能使燃烧火焰面提前,燃烧效率变大。如果发动机的长度受到限制,可以适当增加速度比以实现高效燃烧。     

利用加热减小水下航行器阻力的研究

如何减小表面摩擦阻力来增大航速一直是人们关心的问题,利用推进系统排放的废热加热航行器壳体的层流区可以大大减小水下航行器的阻力。本文计算了加热某型鱼雷的阻力变化,分析了阻力变化对航速和能耗的影响。对某型鱼雷,动力系统热效率为35%,在航速为26米/秒,阻力可减小42.3%,在保持相同能耗情况下,加热后的航速可增加20.1%;如果保持航速为26米/秒不变,加热后的鱼雷能耗可减小42.3%。     

棱纹面与洛仑兹力对湍流边界层特性影响的比较

用氢气泡技术对棱纹面平板以及施加行波式洛仑兹力的平板水边界层开展流动显示实验研究,探讨棱纹面与行波式洛仑兹力影响湍流边界层相干结构的作用机理.实验结果表明,棱纹面与洛仑兹力促进了边界层由层流向湍流的转捩;而对于湍流边界层,在一定的无量纲参数范围内棱纹面与行波式洛仑兹力都能实现边界层的局部减阻,相应地湍流边界层粘性底层低速条带平均间距有所增加.     

高亚声速时叶尖小翼对压气机叶栅泄漏流动的影响

为了探索跨声速来流条件时,不同安装位置、不同宽度的叶尖小翼对压气机叶栅气动特性的影响,对Ma=0.8时包括原型叶栅在内的7种扩压叶栅的流场进行了数值研究.结果表明:在多种因素的共同影响下,不同来流冲角的吸力面叶尖小翼在流场中都为负效果,增加了流场复杂性;压力面叶尖小翼则改善了泄漏流动,减小了流动损失.两种安装位置的叶尖...