三维流场

摘要： 针对流量调节装置改变吸气阀阀片运动规律,进而造成往复压缩机内部流场复杂多变的问题,采用基于CFD的流体分析软件FLUENT对往复压缩机三维模型在不同流量调节装置背压、复位弹簧刚度工况下进行内部流场仿真模拟,从而得到运动部件运动规律、压缩机内部动态压力及压缩机示功图等。研究结果表明,不同流量调节装置影响往复压缩机吸气阀撤回动作及其负荷调控效果。随着流量调节装置背压的增加,造成吸气阀阀片撤回冲击下降,同时负荷调控偏差从0.42%增大至5.31%;而复位弹簧刚度的增加,引起负荷调控偏差从11.11%下降至0.75%的同时,增加了阀片的撤回冲击。基于仿真过程及仿真结果,提出了流量调节装置优化设计方案,可为不同往复压缩机流量调节装置参数优化提供依据。

摘要： 为了改善喷气织机单圆孔辅助喷嘴的引纬速度、能耗和织物质量,阵列椭圆孔得到两种不同出口形状的辅助喷嘴。通过数值模拟结合实验方法研究了阵列式辅助喷嘴和主喷嘴射流汇入异形筘内组合流场特性。分析了异形孔辅喷结构参数和阵列方式对组合流场的速度、集束性和湍涡分布的影响。结果表明:阵列式多孔辅喷射流汇入异形筘组合流场核心速度区域更长,集束性更好,引纬稳定性更优。可见阵列式多孔辅喷可取替单圆孔辅喷,应用于现代高速喷气织机。

摘要： 对同一型号不同蜗舌形状的离心泵内流场进行数值模拟,利用三维造型软件PRO/E对离心泵蜗舌分别采用补面法、拉伸法和矩形法造型。基于FLUENT数值模拟软件,利用有限体积法对雷诺时均Navier-Stokes方程进行离散,选用标准k-进湍流模型,压力和速度耦合采用SIMPLEC算法。数值计算结果分析表明,采用补面法蜗舌来模拟实际蜗舌结构更加合理。

摘要： 本文利用投影法和浸入边界法使用的固定笛卡尔网格技术,三维泊松方程(poisson equation)采用有限七点差分格式离散,结合迭代法和直接法将三维的数值求解问题简化为二维问题,然后利用二维的直接数值解法进行快速的迭代求解。采用VC++编写数值计算代码,通过三维数值算例验证了三维压力Poisson方程求解数值方法的有效性和求解精度,并以三维槽道流场为基准数值算例,验证利用投影法的三维流场数值计算结果的可靠性和适用性。

摘要： 为研究淮沭新河上游泵站前池结构改造升级对水力特性及水沙演变影响,采用Fluent模拟了前池结构三维流场,分析了前池内流速、压强及水沙演变特征。研究结果表明改造升级后方案前池流速、压强均高于原方案,且更利于降淤排沙。改造后方案B压强增幅最稳定,且流速、压强值均为最高。从含沙量变化特征来看,改造后的A、B方案含沙量随运营期梯次增长较低,泥沙排量较显著。论文可为水利泵站工程改造升级设计分析提供参考。

摘要： 强对流天气是由空气的剧烈垂直运动导致的,以上升气流和下沉气流为主,它突发性强、破坏力大,对国民经济与民众安全有重大危害,一直是天气预报与分析中的难点和重点.如果可以简捷地描述出包含上升气流和下沉气流的三维流场,将有助于强对流天气的分析.本文基于多普勒天气雷达反射率因子数据,在单体分割后通过双线性插值法获得三维格点插值点云,假设相邻体扫时刻同一数据点的反射率因子基本不变,设定反射率因子阈值,对相邻体扫时刻下反射率因子大于等于阈值的点云通过Marching Cubes方法构建三维曲面.然后,对于这对曲面设计出一种非刚性的曲面匹配方法来描述强对流天气的三维流场:设计包含曲面法向量和曲率信息的曲面各点形态特征向量,进行匹配区域限制,设置附加条件解决一点对多点匹配的不确定性问题.通过该曲面匹配方法获得三维流场中各数据点的位移向量,从而近似描述出强对流天气的三维流场.最后,通过由各种三维空间变换得到的模拟曲面数据进行曲面匹配方法的效果测试,综合平均匹配正确率达到87.0％.

摘要： 某大型空冷汽轮发电机转子采用导线双向进风的冷却方式,为研究其端部、轴径向转子槽内冷却空气流量分布及其内、外流场在旋转情况下的特征,本文建立了包括端部弧段和轴径向段转子槽内外流域及与之对应的气隙在内的半轴段1/2圆三维物理模型.依据计算流体动力学原理,采用有限体积法,对计算域内的三维流场进行了数值模拟.结果 表明:转子旋转会影响转子槽内、外的流场特性,并对R区(迎风区)和L区(背风区)导线内流量分布、导线内外流场压力分布及速度分布具有不同程度的影响;在轴径向进风口处的压力范围为(22.10±12) kPa;在端部进风口处压力范围为(22.25±15) kPa;轴径向槽楔出风口处的最高速度为228.2m/s.

摘要： 为研究弯管三维流场的流态、压强分布及局部水流空化等水力特性,采用Realizable k–ε紊流模型对弯管流场进行三维数值模拟,研究分析雷诺数、渐变段形状、曲率半径比及转角对弯管流场的影响。结果表明:随着雷诺数增大,弯管内侧压强逐渐减小,甚至出现负压,此时水流易产生空化现象;在雷诺数相同的情况下,弯管入口上游设置渐变段更易使水流脱离弯管内侧,从而造成弯管内侧出现负压,渐变段到弯管入口的距离对弯管流场影响不大;弯管曲率半径比越小,弯管内侧压强越小;减小转弯角度能使水流在弯管分布更均匀,从而显著减小弯管负压区的分布范围,甚至能避免空化现象的产生。

摘要： 为研究汽车行驶过程中减振器弹簧压并状态下翼子板内流场特性的变化,将该状态下的减振器简化为三维变截面圆柱模型,并建立变截面圆柱绕流三维流场模型,利用Transition SST四方程转捩模型模拟低、中、高3种车速对大、小圆柱绕流涡旋特性的影响.结果表明:绕流后尾涡的大小、形态、上升角均受圆柱直径、雷诺数及边界条件的影响,在变截面处验证"下洗"运动对N区边缘涡生长的直接作用及对L区涡旋分布的干扰作用;3种流速下适合绕流涡旋振动压电能量回收的最优夹角分别为±10°,±15°,±20°;在有界的高雷诺数流场下对变截面圆柱绕流涡旋重新分区,发现新的涡旋连接方式.

摘要： 为适应节能减排趋势,发动机的节能减排性能近年来受到业界高度重视,涡轮增压技术的应用也开始受到广泛关注。基于此,本文将应用FLUENT软件研究车用涡轮增压器蜗壳内三维流场,研究证明FLUENT软件在计算三维流场数值方面具备较高实用性,且研究中单缸机上设置的涡轮增压器工作状况良好。

摘要： AP1000反应堆冷却剂泵屏蔽电机是第三代核电站核岛一次回路系统的重要组成部分,其安全稳定的运行对核电站来说非常重要.针对该屏蔽电机针对内发热与冷却的复杂性,以及屏蔽电机冷却系统的特点,以一台核主泵屏蔽电机为例,根据流体力学及传热学理论,采用计算流体力学(CFD)方法和计算传热学(CHT)方法对其内部复杂的三维流场和温度场进行了数值模拟与分析,建立三维流体场与三维温度场耦合的求解域物理模型,使用有限体积法计算额定工况下电机的温度分布.通过计算分析揭示了该核主泵屏蔽电机内温度的分布规律,并分析了其原因.

摘要： 为解决航空发动机台架试车出现的多台次压气机喘振裕度不合格问题,采用流体仿真软件对压气机部件特性进行计算,同时对喘振点附近的三维流场进行分析,发现第3、4级转子叶片首先出现气流失速,诱发压气机进入喘振.对第3、4级转子叶片叶型进行检查,确定第3级转子叶片进气边转接形状未按要求控制是造成喘振的主要原因.

摘要： 基于有限元方法,对比分析了罗拉型集聚纺(全聚纺)和网格圈型紧密纺集聚区的流场分布.首先利用AutoCAD建立三维流场物理模型;接着将物理模型导入有限元软件ANSYS进行数值模拟,并提取模拟结果进行对比分析;最后进行纺纱实验,结合模拟结果分析纱线质量.结果表明:与三罗拉和四罗拉紧密纺相比,全聚纺更适合纺高支纱,并且能够保留更丰富的有益毛羽.

摘要： 叶轮是风机的核心部件,它的大小和形状对风机的性能起着决定性的作用.本文对某风机两种叶型多翼离心风机进行三维流场数值计算和流场分析,综合两种方案叶轮的性能表现得出:方案二叶轮与计算所用蜗壳的风机组合性能更为优异,可应用于工程实际.

摘要： 通过CFD分析获取进气歧管内的详细流场信息成为发动机设计过程中的一个重要步骤.本文研究对象为某型涡轮增压汽油机的集成水冷进气歧管,使用STAR-CCM+对各缸进气的均匀性和进气歧管内部的流动情况进行稳态分析.结果表明:集成水冷进气歧管稳压腔表面的压力分布大致均匀,在支管与整个进气歧管相连处有较大的压力损失,空气在歧管进出口压力降不均匀度和各缸进气速度不均匀度数值均小于3％.

摘要： 循环肿瘤细胞与血管壁黏附过程是癌症转移的重要一环,模拟循环肿瘤细胞在不同微循环流动情况下的运动和受力是研究循环肿瘤细胞与血管壁黏附的重要基础.本文采用浸入式边界法分,分别模拟了考虑黏附和不考虑黏附情况下,循环肿瘤细胞在不同三维流场环境中的运动和受力.分析了管径、红细胞比容(Hematocrit)和毛细管数(CapillaryNumber)对循环肿瘤细胞细胞膜应力的影响,并从流场剪切率和细胞-细胞间相互作用的角度讨论了红细胞比容和毛细管数对循环肿瘤细胞的"趋壁效应"和黏附过程的影响.数值模拟结果表明,受近壁面流场剪切率的影响,增加管径或减小毛细管数,循环肿瘤细胞上的膜应力减小;受细胞-细胞间相互作用的影响,增大红细胞比容,循环肿瘤细胞上的膜应力增大.

摘要： 随计算技术和工程需求的提高,三维水动力数值模拟在水运工程领域得到越来越广泛的应用,同时提出了对三维流场仿真的需求.如何对模拟计算数据进行直观展示迫在眉睫,三维流场可视化研究显得十分必要.对三维表面流场进行可视化是展示三维流场的重要方式,它符合人们对自然界三维流场特点的认识习惯.本文以轻量级三维图形平台为基础,对数值模拟计算域构建三维模型场景,通过高效算法完成对时空离散的流场计算结果的插值计算,以拉格朗日法对表面流场示踪粒子进行三维质点追踪,辅以半透明化处理的三维曲面表示水面,并将示踪粒子显示其上,使得三维显示效果达到最佳化.通过演示实例,表明表面流场可视化效果理想,达到预期效果,对三维水动力数值模拟应用具有推动作用.

摘要： 针对复杂自由水面形态及流速沿程变化剧烈的特点,本文提出一种测量自由水面表面三维流场的有效方法. 随着图像处理技术的不断发展，双目立体视觉重构技术和图像测速技术被广泛地应用于水动力学研究。该方法基于双目视觉原理重构水面形态,应用粒子示踪测速技术(PTV)测量三维流场.自然光照条件下,在自由水面上释放示踪体,根据双目视觉理论重构出前后时刻的水面形态,利用匹配概率法匹配同名点,进而计算出瞬时水面流场.该方法应用于薄壁堰流试验观测,初步结果表明,堰流流速的垂向流速分量大致满足自由落体运动规律,在堰流末段垂向流速快速减小;堰流流速的纵向流速分量从堰顶前段开始逐渐增加,在堰顶处的纵向速度增加率最大,堰流中段纵向速度缓慢减小,在堰流末段纵向流速线性快速增加,逐渐趋向于明渠的纵向流动.

摘要： 本文建立了一套基于Matlab的Tomo-PIV处理程序,包括图片预处理、空间标定、粒子重构和速度场后处理.针对圆盘垂直等速入水过程,拍摄并分析了三维流场,给出了部分流场特征.在验证过程中,比较了几种常用预处理方法的处理效果,得到了适用的处理方法;提出了几种用来预判断标定准确性的方法,同时也提出了一种简化自标定过程的方法;比较了几种重构方法的效率与精度:利用Matlab的矩阵运算优势,将速度场后处理的运算时间缩短至几分钟.还就改善Tomo-PIV测量结果提出了建议.

摘要： 本文对多级轴流压气机三维流场进行了数值模拟,得到了典型工况下的性能数据及流场参数.对计算结果进行分析可知,压气机3级转子后的流场存在较大的流动分离.该发动机在低转速工作时易发生喘振是前面级存在失速所致.研究结论对该压气机改进设计、排除故障提供技术依据.

摘要： 本发明公开了一种测量气固两相流中固体颗粒三维浓度场、速度场的方法和装置。将粒子流发射管放置在由双视角立体镜和高速摄影机组成的高速立体视觉系统前，射流粒子经过双视角立体镜镜面折射，单个高速摄影机靶面可同时获得两个不同角度的粒子流图像，图像输入计算机后，由模式识别算法程序和三维逆向投影算法程序组成的程序模块对一幅粒子立体图像进行处理，得到粒子的瞬态三维浓度场，程序模块处理一系列微秒级时序变化粒子图像，得到粒子三维运动轨迹以及三维速度场。使用单相机系统稳定，克服了多相机系统结构复杂、同步性差的问题。

摘要： 一种高超声速流场三维密度场测量方法，涉及高超声速流场气动研究领域，包括如下步骤：S1：在停风状态下，利用测量装置对流场进行图像采集，得到静态背景斑点图像；S2：在吹风状态下，再次利用测量装置对流场进行图像采集，得到动态背景斑点图像；S3：采用粒子图像互相关算法解算出静态背景斑点图像和动态背景斑点图像中斑点的位移矢量；S4：根据费马原理和格拉斯通‑戴尔定律，计算出每一个方向的定量折射率场和密度场分布的投影结果；S5：根据投影结果，采用滤波反投影算法，重构出待测流场的三维密度场分布。其通过综合使用脉冲激光照明、多方向流场投影数据获取、反投影滤波重构技术，提高流场复杂流动的流场显示及测量能力。

摘要： 本发明公开了一种测量气固两相流中固体颗粒三维浓度场、速度场的方法和装置。将粒子流发射管放置在由双视角立体镜和高速摄影机组成的高速立体视觉系统前，射流粒子经过双视角立体镜镜面折射，单个高速摄影机靶面可同时获得两个不同角度的粒子流图像，图像输入计算机后，由模式识别算法程序和三维逆向投影算法程序组成的程序模块对一幅粒子立体图像进行处理，得到粒子的瞬态三维浓度场，程序模块处理一系列微秒级时序变化粒子图像，得到粒子三维运动轨迹以及三维速度场。使用单相机系统稳定，克服了多相机系统结构复杂、同步性差的问题。

摘要： 本实用新型公开了一种测量气固两相流中固体颗粒三维浓度场、速度场的装置。将粒子流发射管放置在由双视角立体镜和高速摄影机组成的高速立体视觉系统前，射流粒子经过双视角立体镜镜面折射，单个高速摄影机靶面可同时获得两个不同角度的粒子流图像，图像输入计算机后，由模式识别算法程序和三维逆向投影算法程序组成的程序模块对一幅粒子立体图像进行处理，得到粒子的瞬态三维浓度场，程序模块处理一系列微秒级时序变化粒子图像，得到粒子三维运动轨迹以及三维速度场。使用单相机系统稳定，克服了多相机系统结构复杂、同步性差的问题。

摘要： 一种基于光场相机的三维流场的温度场和速度场同步测试方法，对磷光粒子进行温度和衰减时间的校准，获得该磷光粒子衰减时间和温度的精确关系；利用单光场相机获取待测流场中磷光粒子的时序粒子光场图像；预处理时序粒子光场图像，去除背景噪声；对时序粒子光场图像进行重构，获得时序三维粒子图像；对三维粒子图像进行互相关计算，获得三维流场速度场分布；对时序三维粒子图像进行衰减时间计算，并通过校准后的磷光粒子衰减时间和温度的精确关系获得对应的温度信息，获得三维流场温度场分布；对三维流场温度场和速度场分别进行后处理，对速度场和温度场结果进行修正。本发明同时测量三维流场的速度和温度分布，领先于世界先进水平。

摘要： 一种基于光场相机的三维流场的温度场和速度场同步测试方法，对磷光粒子进行温度和衰减时间的校准，获得该磷光粒子衰减时间和温度的精确关系；利用单光场相机获取待测流场中磷光粒子的时序粒子光场图像；预处理时序粒子光场图像，去除背景噪声；对时序粒子光场图像进行重构，获得时序三维粒子图像；对三维粒子图像进行互相关计算，获得三维流场速度场分布；对时序三维粒子图像进行衰减时间计算，并通过校准后的磷光粒子衰减时间和温度的精确关系获得对应的温度信息，获得三维流场温度场分布；对三维流场温度场和速度场分别进行后处理，对速度场和温度场结果进行修正。本发明同时测量三维流场的速度和温度分布，领先于世界先进水平。

摘要： 本发明提出了一种基于单光场相机双视角的高分辨率三维流场测试方法及系统。方法包括：利用光场相机对待测流场的正视方向和由45度镜面反射的俯视方向进行成像，获取待测流场的时序粒子光场图像；基于光场原理，对光场图像进行重构，分别获得两个视角的粒子三维图像；将重构出的正视图像和俯视图像进行叠加，得到精确的粒子三维图像；对时序三维粒子图像进行互相关计算，获得三维流场速度场。该系统利用双视角的叠加，提高了光场成像的轴向分辨率。本发明能通过单个光场相机获得精确的流场三维速度矢量场，相比于现有的双光场相机等三维流场测试方法，降低了三维PIV系统的成本，简化了系统操作，适用于受限光学访问空间下的三维流场高精度测量。

摘要： 基于光场成像的气泡三维重建技术是气液两相流中气泡三维测量方法之一，尽管近年来进行了大量研究工作，但如何从最少的重聚焦图中以尽可能高的精度提取出所需的深度信息以完成三维气泡模型的重构是最具挑战性的问题之一。为解决上述问题，本发明对神经网络结构进行改进，(1)实现了一维数据与二维数据的数据融合；(2)利用该网络，仅需一张已知聚焦深度的重聚焦气泡图像，即可获取该气泡的真实深度信息。相较于采用气泡一组序列图像获取此气泡真实深度的传统方法，本发明所提出的一种基于卷积神经网络和光场图像的气泡流场三维重建方法仅需一组气泡序列图像中的1气泡图像并结合其序列号即可有效获取气泡的深度信息，实现气泡三维流场的重建。

摘要： 本发明提供了一种基于双光场相机的三维流场测试方法，包括：利用双光场相机分别获取待测流场中示踪粒子的时序粒子光场图像；预处理时序粒子光场图像，去除背景噪声；采用GPU并行处理方法，对时序粒子光场图像进行重构，获得时序三维粒子图像；对时序三维粒子图像利用快速傅里叶变换进行互相关计算，获得三维流场速度场分布；对三维流场速度场进行后处理，剔除错误速度矢量，同时根据相邻正确矢量插值替代被剔除的错误矢量。本发明相比于现有单个光场三维流场测试方法，消除了重构粒子在光轴方向的拉长效应，显著提高了速度矢量的精度和准确性，同时现相比传统多视角三维流场测试方法，极大的减少了硬件系统配置、简化了硬件系统调节步骤，特别适用于受限空间下的三维流场测量。

摘要： 本发明公开了一种基于单光场相机的三维流场测试方法，A1，利用单光场相机获取待测流场中示踪粒子的时序粒子光场图像；A2，预处理时序粒子光场图像，去除背景噪声；A3，采用CPU和/或GPU并行处理方法，对时序粒子光场图像进行重构，获得时序三维粒子图像；A4，对时序三维粒子图像进行互相关计算，获得三维流场速度场分布；A5，对三维流场速度场进行后处理，剔除错误速度矢量，同时根据相邻正确矢量插值替代被剔除的错误矢量。本发明能通过单个光场相机的时序图像采集而获取待测流场的三维速度分布，相比于现有多视角三维流场测试方法，极大的减少了硬件系统配置、简化了硬件系统调节步骤，特别适用于受限空间下的三维流场测量。