尾流场

摘要： 为分析不同尾旋动态下飞机尾流场分布情况及对方向舵效能的影响,运用计算流体力学技术,以国外某飞机为研究对象,对不同迎角下的尾旋飞机尾流场进行数值仿真计算,将仿真得到的方向舵效率变化情况和风洞试验数据进行对比,二者规律一致,表明计算模型构建合理。根据所建模型,从气流流动、压强、方向舵效率3个方面对不同尾旋动态下的飞机尾流场进行了分析,分析结果表明:大迎角下机翼和平尾上表面均存在严重气流分离,产生负压区;不同尾旋动态时方向舵效率始终存在,在改出尾旋过程中应反方向蹬舵。

摘要： [目的]旨在研究分层流中潜艇加减速对尾迹特征特性的影响规律,为潜艇尾迹隐身提供理论依据。[方法]应用CFD技术,首先验证该技术模拟潜艇运动对自由面兴波的准确性,再基于自由面兴波与其辐聚辐散场、内波速度场进行分析,对实尺度潜艇进行加减速航行模拟。通过对自由面速度场求散度,深入研究潜艇加、减速对自由面及跃层的影响。[结果]研究表明:潜艇进行非定常运动时,尾流场横波、散波分布规律较匀速运动截然不同,其兴波夹角增减约10%~25%,且兴波峰值位置明显前置与后置,结合波高及速度散度场得到潜艇加、减速造成自由表面辐聚辐散效应的差异。[结论]当潜深和分层模式等相同,潜艇减速时,可降低尾流场扰动、兴波高度及其粗糙度,加速状态可显著增加潜艇近场扰动与被探测概率。

摘要： 为了解甲板风及偏流板偏转角对航空母舰舰载机发动机尾流分布的影响,以国外舰载机发动机尾喷口和航空母舰偏流板为研究对象,采用三维雷诺平均Navier-Stokes方程和k-ε湍流模型,借助计算流体力学技术对该舰载机发动机尾流场进行了数值模拟研究。结果表明:尾流场中的高温高速气流主要分布在偏流板与尾喷口之间的区域,随着偏流板偏转角由50°减小为40°,尾流向上偏转的效果随之减弱,且流线的展向分布范围减小,偏流板两侧的非安全区域由31.9 m减小为20.2 m,而偏流板后方的非安全区域则由13.5 m增大为19.4 m;随着甲板风速由0 m/s增大为15 m/s,偏流板后方的非安全区域由17.5 m增大为53.1 m,偏流板两侧的非安全区域由32.4 m减小为17.8 m。数值仿真结果可以用来指导航空母舰飞行甲板上工作人员的安全作业以及舰面设备布局的优化。

摘要： 【目的】为解决传统水轮机在数值仿真时计算量大、耗时长等问题,采用致动盘(actuator disc)方法研究潮汐能水轮机尾流场及其水动力性能。【方法】将推力T作为体积力的附加源项形式均匀加载致动盘上,并应用OpenFOAM软件进行数值模拟,以捕捉潮汐能水轮机流场特性。【结果与结论】将实验数据与仿真结果对比,发现两者在推力系数和功率系数随尖端速度比(tip-speed ratio,TSR)的变化趋势一致。TSR=5.5时发现实验数据与仿真结果的湍流强度和速度高度吻合,两者在流场的中心截面上误差分别为3%与5%。致动盘模型展示在尾流场细节特征的捕捉优势,可为后续研究提供参考。

摘要： 构建4个侧体几何形状不同的三体风电运维船与螺旋桨组合模型方案,在螺旋桨敞水性能数值仿真的基础上,利用STAR-CCM+对船桨组合模型尾部流场(伴流分数)进行数值模拟,从而得到1-ω最小的侧体船型方案。所探究的螺旋桨敞水性能和船桨组合尾部流场数值仿真方法、得到的研究结果对三体船侧体形状设计和快速性研究具有一定的参考。

摘要： 潜艇周围绕流场流动特性会影响潜艇的机动性能,特别是近水面航行时,自由面的存在会增大潜艇尾流场的复杂程度.为探究潜艇在近水面航行时自由液面对潜艇尾流场流动特性的影响机理,借助大型水下三维粒子图像测速技术开展潜艇尾流场流动特性研究.首先通过美国泰勒水池标准模型实验结果对试验方法准确性进行验证;随后,用验证后的模型试验方法对潜艇尾流场进行测量,得到不同潜深工况、不同速度下的桨盘面轴向速度以及脉动速度,同时辅以数值模拟对试验无法测得的兴波波系及中纵剖面速度场加以补充,从兴波角度阐述了自由面对潜艇尾流场流动特性影响机理.研究结果表明:潜艇在近水面航行时,随着Fr增大,桨盘面处轴向速度云图中上方等值线整体趋于扁平化,较4D潜深工况,1.5D潜深工况出现局部脉动速度极大值,且脉动速度结构整体下移;自由面存在时,艇体与自由面间流场速度明显增大,特别在桨盘面区域,流场速度明显提升.随着Fr增大,桨盘面处的自由液面高度逐渐降低,这就导致了桨盘面位置出现更大的流体速度,即造成了桨盘面伴流场挤压现象.

摘要： 为分析飞机起降阶段地面效应对尾部流场的影响,运用计算流体力学(CFD)技术,以国外某飞机为研究对象,基于Delaunay非结构网格划分方法,采用RANS方程、Realizable k-ε湍流模型和Roe离散格式,运用耦合隐式算法分有无地效两种条件对尾流场进行了数值仿真.在飞机放襟翼,以7°迎角滑行带尾喷的情况下,对尾部压强场进行了分析.仿真结果显示:两种条件下,尾流场压强在轴向上呈单边下降趋势,在横向上自尾椎中心向两侧呈下降趋势;有地效情况下,轴向和横向各点压强均大于无地效情况;尾流场核心区域同位点有地效和无地效压差值在300 Pa以内,地效对尾流场压强影响较小.结果验证了仿真计算的合理性和有效性,符合真实情况,为飞机安全起降提供了一定的理论参考.

摘要： 为减小尾流效应对风力机输出功率的影响,基于CFX模拟实验研究8D串联间距风力机尾流场和不同方向速度场的变化规律.结果 表明,上游风力机的尾流叠加作用使下游风力机产生复杂的湍流和涡流现象,造成不同方向上速度差异.随着轴向距离增加,轴向速度先减小后增加,5D处轴向速度亏损最严重,而径向速度高速区在叶尖区迎风面,切向速度叶尖区影响最大.随着不同方向速度的恢复,8D截面处尾流影响基本消失.

摘要： 为分析飞机起降地面滑行阶段尾部流场分布情况,以计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)为基础,以国外某高速飞机数模为研究对象,基于Delaunay非结构三角化网格划分方法,采用3维雷诺平均N-S方程、Realizable k-ε 湍流模型和Roe离散格式,运用耦合隐式算法对全机外流场进行数值模拟.以7°迎角滑行且考虑地面效应和尾喷流的情况下,对尾部压强场、温度场和速度场进行分析.结果表明,尾流场压强在轴向和横向呈下降趋势,温度和速度在轴向呈下降趋势、在横向呈双峰趋势.

摘要： 以DTMB5415船模为研究对象,基于体视粒子图像测速技术(Stereoscopic Particle Image Velocimetry,SPIV)对压浪板安装前后的船模伴流场及尾流场中多个截面进行测量.PIV测量对船体边界层内流动进行了很好的捕捉,与国际上公开的相关流场信息具有较高的吻合度,补充了DTMB5415基准船模的流场数据库.压浪板的安装会降低桨盘面速度,且压浪板的影响会随着船舶航速的增大而增大,在Fr数为0.28和0.41时,桨盘面平均速度分别降低了0.77％ 和1.45％.此外,压浪板对流场测点的影响随着距离的减小而增大,在X/L PP为0.95、0.97和0.99这三个截面上的平均无量纲轴向速度分别降低了0.009、0.0273和0.0459.

摘要： 作为最常用的弹箭武器动力装置之一，固体火箭发动机(以下简称固发)与液体发动机相比结构简单，使用维护简便，可以长期战备贮存，但是通常不具备后者的可控关机、多次点火启动等功能;固发的推力曲线可设计，却很难做到推力大小和方向的实时调节。本文采用数值计算的方法研究了喷管扰流片对某型固体发动机尾流场特性的影响.通过对比分析有/无扰流片条件下发动机尾流场特性的异同,发现喷管扰流片的存在将显著影响发动机尾流场形貌,导致尾流场向扰流片对称侧发生大幅偏转,进而产生侧向推力.当前计算工况下,扰流片安装角度为10°,尾流场最大偏转约29.5°,推力偏心角约为7.13°.本文结果将为发动机后部舱段设计、发动机地面试验防护方案设计和控制策略提供参考.

摘要： 大多数潮流能水轮机安装位置处于较浅水深区域,机组会受到波浪和潮流的共同作用.本研究通过在循环水槽中开展一系列不同波流条件下的实验对潮流能水轮机尾流场的水动力特性进行研究,结果表明,7D后方的远尾流场中平均速度侧向呈高斯分布,波浪对于速度恢复的平均特性影响很小;水槽深度上半部分的湍流强度受波高影响较大.研究成果可为潮流能水轮机在波浪环境下的水动力特性研究提供依据和参考.

摘要： 层析粒子图像测速(Tomo-PIV)是一种先进的流场测量技术,能够定量获取三维体视空间流场结构,为了研究Tomo-PIV在风洞模型测量中的应用技术,在中航工业气动院FL-5风洞,选取80°三角翼作为试验模型,应用该技术测量了其三维尾流场,通过解决体光源引入、示踪粒子投放、现场标定等关键技术,成功获得了三角翼尾迹的主涡和二次涡结构,并研究了数据处理方法,计算区域达到70mm×110mm×8.5mm,粒子图像分辨率约20pixels/mm,单帧数据包含数万个速度矢量,能够比常规二维PIV技术获取更多的流场信息,可作为湍流、多涡系干扰等三维复杂流场的有效测量手段.

摘要： 由于在低雷诺数条件下优异的气动性能,扑动翼长久以来受到大量关注.本研究基于开源的CFD程序OpenFOAM,使用基于径向基函数插值的动网格方法,对二维的扑翼流场进行了数值模拟.首先根据其尾流场中涡的形态特征将尾流场分为了涡串、卡门涡街、过渡流、反卡门涡街、混乱卡门涡街、非对称尾流六类,并总结了尾流类型在俯仰幅度-频率空间、沉浮幅度-俯仰幅度空间中的分布特点.而后研究了俯仰运动、沉浮运动的幅度与频率对翼型所受气动力的影响,结果表明推力随沉浮幅度或频率的增大而升高,而随着俯仰幅度的增大,推力在低斯特劳哈尔数下呈不断下降的趋势而在高斯特劳哈尔数下推力则先上升后下降.最后使用动态模态分解深入探究了尾流场涡结构和推力之间的关系.

摘要： 基于黏势结合的理论开展了超大型集装箱船尾伴流场的数值模拟研究,并且与两条万箱集装箱船的伴流模型试验进行比较,重点分析了计算得到的轴向伴流与模型试验结果之间的异同.总的来说,计算结果与模型试验结果吻合较好,计算得到的伴流场能够反映船体的伴流分布特征,文中计算方法可用于超大型集装箱船的尾伴流场预报与优化.

摘要： 本研究结合大涡模拟以及致动线法对潮流能水平轴水轮机进行数值模拟研究,并通过拖曳水池实验获得了水轮机的一些性能参数.首先,将数值模型与试验数据进行对比验证,这在均匀流下吻合得很好.另外,研究了不同来流对水轮机尾迹的影响.结果表明,不同的入流条件下尾迹混乱度也不同.在湍流入流条件下,尾迹是不对称的,并且在水轮机下游区域迅速变得混乱,脱落旋涡仅能在其下游1～2倍叶片半径的距离内保持稳定.此外,本文还研究了湍流强度以及入射角对水轮机性能和尾流场的影响.

摘要： 应用RANS方法研究B系列对转螺旋桨敞水性能,数值计算验证单桨和对转螺旋桨,研究不同湍流模型对数值结果的影响,分析研究对转螺旋桨桨距比和直径比的参数匹配问题,比较对转桨和单桨的敞水效率,剖析尾流场的变化情况,结果表明:RSM模型的数值精度较高,且选取桨距比和直径比合适的对转桨明显提高其推进效率,对转桨后桨具有吸收前桨轴向速度和尾涡能量,减小切向速度对流体扰动的影响,增加流经桨叶的流体动量,减少前桨尾流外直径,增加螺旋桨的推力,提高对转桨推进性能,具有工程实用性.

摘要： 随着计算机技术和数值模拟方法的迅速发展,计算流体力学方法(CFD)成为对浮式风机性能进行分析研究的重要途径.naoe-FOAM-os-SJTU是在原有CFD求解器naoe-FOAM-SJTU基础上,结合重叠网格技术开发的面向船舶与海洋工程新的CFD数值求解器.本文应用naoe-FOAM-os-SJTU求解器对塔架对风机气动性能的影响进行数值分析.模型网格采用重叠网格技术进行处理,计算模型选用美国国家可再生能源实验室的大型风机NREL-5MW风机.对带塔架NREL-5MW风机进行气动力数值模拟和分析,数值计算得到风机和塔架所受推力与扭矩的历时曲线,风机不同截面的压力分布,以及尾流场的信息.将计算结果与无塔架的数值模拟结果进行对比分析,分析塔架对风机气动性能的影响.

摘要： 为了更好地获取能源,潮流能水轮机在实际应用中均为阵列式布置,潮流能技术下一阶段的研究重点为关注轮机组的尾流场变化,进而分析不同排列形式的优劣.结合已有的三叶片水平轴潮流能水轮机物理试验,针对水轮机组的尾流场速度衰减,本文在致动盘理论和计算流体力学方法的基础上,将代表水轮机的动量源项加入到流场的动量守恒方程中,成功地在雷诺平均N-S方程中将水轮机的影响进行了参数化的表达,建立了数值模型.仿真结果与试验结果得到的速度衰减曲线在尾流场的不同截面上进行了对比分析,验证了数值模型的有效性.本文建立的数值模型在预测尾流场速度衰减时更有效率,也更加节省计算资源,可以对潮流能水轮机组的阵列式应用提供技术支撑.

摘要： 风电场中的风机往往在大气湍流和风机尾流形成的复杂环境中工作,这要求对湍流入流下风机的气动性能与尾流结构进行深入的分析.本文基于致动线模型,采用在OpenFOAM基础上开发的ALMwindFarmFoam求解器,通过在计算域入口处生成满足连续性方程的随机脉动速度模拟湍流入流条件,并使用大涡模拟方法计算湍流作用下风机的气动特性及其尾流特征.通过对比均匀来流与湍流来流下不同位置的轴向速度、气动载荷及尾流涡量分布等数据,讨论与分析湍流入流对风机的影响.数值计算结果揭示了虽然两种入流条件下在转子平面的速度分布大体相似,但随着尾流的延伸,湍流流动对能量的运输性和耗散性很快凸显出来,这使得尾流轴向速度在径向趋于均匀分布,有别于均匀来流下在叶尖和叶根后方速度较大的现象.另外,均匀来流下的尾涡结构可以在下游四个转子直径内保持稳定,相反,湍流来流的干扰在下游迅速破坏叶尖涡和根涡的形态,增加了尾流的湍流程度.

摘要： 本发明公开了一种基于质量守恒的远场尾流二维解析模型，所述远场尾流二维解析模型的建立包括以下步骤：步骤一：将风电机组尾流进行分类，包括压力恢复区和远场尾流区，压力恢复区的速度损失呈顶帽分布，远场尾流区的速度损失呈高斯分布；步骤二：根据质量守恒方程以及速度损失在压力恢复区和远场尾流区的分布特点，求解下游距离x处的最大速度损失；步骤三：假设尾流线性膨胀并定义尾流边界，引入尾流膨胀系数k表示尾流区的线性膨胀规律；步骤四：计算整个尾流区内任意位置处的速度损失，建立风电机组远场尾流二维解析风速分布的计算模型。

摘要： 公开了一种建立风电场的尾流管理的方法。所述方法包括使用来自一个或多个风力涡轮发电机(WTG)的一个或多个传感器监测一个或多个尾流状况的行为；以及根据所述尾流状况建立所述风电场的尾流管理的行为。还公开了一种基于尾流管理优化风力涡轮机场的操作的方法以及一种用于生成尾流管理的系统。

摘要： 本发明属于风电技术领域，具体涉及一种参数可自适应调整的风电场尾流速度场计算方法及系统。该方法主要包括：首先从风电机组的SCADA系统中获取完整年的风速、风向数据，并根据风速风向数据计算得到确定风速、风向下各机组位置处的风速平均值；然后构建参数可自适应调整的单机尾流速度场计算模型和叠加区域尾流速度场计算模型作为风电场尾流速度场计模型；然后再以风电场尾流速度场计算模型结果与真实尾流分布的差值最小为目标，以单机尾流速度场计算模型参数和叠加区域尾流速度场计算模型参数为优化变量，构建基于长短期记忆网络的尾流速度场模型参数自适应计算模型得到参数最优的风电尾流速度场计算模型。该方法可以明显地提高风电场尾流速度场的计算精度，为风电场功率预测与优化运行提供技术支撑。

摘要： 本发明公开了一种风机叶片尾流风场特性量测系统及方法，包括牵引装置，设置于N倍风机高度位置，且位于风机尾流区域内；牵引绳，一端与牵引装置连接，另一端与地面固定连接；多个风速采集装置，沿所述牵引绳高度方向设置于所述牵引绳上；加速度计，安装于所述牵引绳上。本发明能同步测量不同高度测点的实时风速，并且能够方便快捷地切换测量位置，从而便于准确高效获取风机尾流区域的风场分布。

摘要： 本发明公开了属于新能源风力发电技术领域的一种风力机远场尾流流向湍流度计算方法。包括步骤：1，获取风电机组入流情况、风电机组参数和风电机组运行状态的基本数据；2，根据获取的基本数据计算轮毂高度水平面内尾流速度损失剖面标准差σ随下游距离x的线性变化函数；在尾流速度损失分布已知的情况下，或通过高斯速度损失剖面拟合直接获取，相当于已知的输入条件；3，将轮毂高度水平面内尾流速度损失剖面标准差σ作为输入值输入到附加湍流度模型中，结合风电机组入流数据得出风电机组远场尾流流向湍流度的预测结果。本发明可以实现风电机组远场尾流流向湍流度的准确预测，对机组排布优化具有重要的指导意义。

摘要： 本发明公开了一种基于尾流场优化控制的多台风机阵列年发电量提升方法，计算第二台风机雷达的测风点所处截面位置在第一台风机尾流区的尾流半径，判断第二台风机雷达的测风点在第一台风机尾流区的位置，计算第二台风机雷达左、右测风点测量风速的补偿系数及补偿后的第二台风机的偏航误差角度；计算风场阵列所有风机补偿后的偏航误差角度；计算各台风机的风轮平面所处截面位置在不同上游风机尾流区的尾流半径，计算风机在不同上游风机尾流区的平均风速，计算风机阵列的功率输出之和；用遗传算法实时计算风机阵列功率之和最大时对应的各台风机的主动偏航角，优化控制风机的偏航状态。本发明以整个风电场功率最优为目标，有效提高了风电场发电效益。

摘要： 一种提升高斯尾流模型对风力机尾流场预测精度的方法，它包括以下步骤：步骤1）获取风力机的推力系数；步骤2）获取比例系数；步骤3）获取初始标准偏差系数；步骤4）获取标准偏差；步骤5）结合高斯尾流模型，获取尾流区的速度亏损；本发明的目的是为了从提高初始标准偏差系数的普适性入手，通过改进初始标准偏差系数的获取手段，从而提升所获取的初始标准偏差系数的精度，解决了因采用常规方法获取的初始标准偏差系数通用性不足，这样对高斯尾流模型在不同环境下对尾流区速度的预测精度影响较大的技术问题。

摘要： 本发明提供一种潜航器模型尾流场三维同步监测系统，通过在测试区域均布示踪粒子，利用脉冲片状激光照射粒子分布区域，再通过垂向的CCD电荷耦合元件监测设备记录两次或多次片状激光下示踪粒子的位置关系，分析微小粒子的速度情况，达到对潜航器尾部流场的实时监测的作用。本发明首次设计了粒子测速同步运动装置与岸基激光三自由度调节发射装置，在潜航器尾流场测试过程中，可以达到示踪粒子同步均与布场，尾流场三维非接触式全息监测的功能。

摘要： 本发明提供了一种基于螺旋桨尾流场感知的仿生侧线通讯系统，属于水下通讯技术领域，根据鱼类的侧线感知机理，利用螺旋桨与流场相互作用产生的流场扰动信号作为通讯信号实现水下机器人的组网通讯，将主桨的流场扰动作为载波信号增大传输距离和强度，将调制桨的扰动作为调制信号进行信息传输，采用神经网络模型和非线性滤波模型实现信号的调制和解调，具有较好的环境自适应性，提高探测系统的工作效率和准确度。本发明的有益效果为：所采用的仿生导航感知的信号源为流场介质波动信号，可以为水下隐蔽探测和制导跟踪技术提供一种新颖的思路和实用的探测传感手段。

摘要： 本发明所公开的一种水轮机尾流场特性自动测试系统，包括实验水池和位于实验水池的水面上方的尾流场特性测试单元，实验水池用于容纳测试水轮机尾流场特性的水，测试时水轮机置于水池的水中，且尾流场特性测试单元位于水轮机后方区域水面的上面。利用尾流场特性测试单元的纵向平移驱动机构、横向平移驱动机构和垂直升降驱动机构相互配合联动，以驱动探测体进行探测数据并保存，从而达到高精度自动化水轮机尾流场探测的技术效果。