湍流动能

摘要： 为了提升供气式射流曝气器的混合效果和充氧效率,本课题根据各种氧传质机理对结构进行重新设计,提出进气管小孔出气等优化改进方案。通过数值仿真分析软件(Solideworks)建立三维模型,使用Fluent软件模拟分析结构合理性和各种结构参数对湍流混合效果的影响。本课题对比了第一代和第三代新型曝气器的流线图。最终水相体积分数仿真结果表明,新型曝气装置的设计结构合理且混合效果有了显著提升,第三代低压供气式射流曝气器的最佳参数为一级管径86 mm,一级喷嘴直径36 mm,进气管直径20 mm,进气管长82 mm,混合室直径140 mm,混合室长400 mm,二级喷嘴直径55 mm,开孔孔径3 mm,开孔规模为均匀分布7列,每列8个。

摘要： 为研究三通管不同开口状态下爆炸参数变化规律,基于数值模拟分析管内爆炸湍流动能大小、形态变化特征。研究结果表明:不同开口状态下三通管道内湍流动能峰值最大值均出现在垂直岔管内,垂直管道开口情况下管道内的最大湍动能峰值增大29.86%,水平管道开口情况下该数值降低10.12%,而两端均开口情况下,增大178.45%;管内与湍流同向传播的冲击波会加快气流速度、增大湍流动能,而逆向冲击波则会阻碍湍流的持续发展;开口工况下,火焰阵面更易接触爆炸气流携带未燃气体形成的湍流漩涡,燃爆反应与气体流动间呈现正反馈机制;爆炸气流传播至管外后,管外湍流动能随之增大,管道端口外形成双涡旋结构湍流。三通管爆炸气流湍流峰值变化及其分布规律可为工业管道支管优化布局及防爆提供依据。

摘要： 低坡度基岩弯曲河流在地质构造控制区域广泛存在(床面坡度小于5‰),洪水对基岩弯曲河流的河床淤积与侵蚀具有较大影响,但以往研究对基岩弯曲河流的洪水动力结构认识不足。通过几何概化基岩弯曲河段,考虑Froude相似与边壁粗糙,建立基岩弯曲河道概化模型,分析洪水下的弯道水面线分布、时均流场与湍流结构特性。结果表明:在洪水流量下,弯顶上游出现最小水面横比降、凸岸水流分离、凹岸双环流发育、流速下潜且二次环流强度达到最大,在弯顶下游水面横比降达到最大并出现环流分裂;床面切应力分布于凸岸水流分离以及弯顶上游中心区域,横向动量输移集中于弯顶上游。试验结果为基岩弯曲河道中的床面侵蚀与沿程淤积提供了水动力方面的解释。

摘要： 以某水电站弯肘形尾水管为研究对象,应用ANSYS软件建立从尾水管进口到尾水管出口过流部件的流道模型,划分网格后导入Fluent进行模拟计算。分析结果表明,在入口速度垂直进入时,尾水管内部的湍流动能变化不大,流动较为平缓,湍流发展较充分。随着速度入口夹角的增大,弯肘段入口及水平扩散段入口的湍流动能越来越大,即说明随速度入口夹角的增大,尾水管在弯肘段及水平扩散段的流动越紊乱,对机组稳定不利。该方法可预估弯肘形尾水管内部的流动性能和湍流发展程度。

摘要： 为明确小型水体上的大气湍流特征和涡度相关系统的适用性,基于2018年安徽省滁州市全椒县官渡村小型农业养殖塘的通量观测数据,分析该地的大气稳定状态、湍流方差相似性、湍流速度谱和协谱、湍流强度及湍流动能的变化特征。结果表明,该小型农业养殖塘上1 d内约21 h大气处于不稳定状态;Monin-Obukhov相似理论适用于该农业养殖塘;三维风速归一化标准差随大气稳定度的变化符合1/3次方规律,不稳定条件下的拟合效果优于稳定条件下,且以垂直方向上拟合效果最佳,温度和湿度的归一化标准差在大气不稳定时符合-1/3次方规律;三维风速的湍流谱在惯性子区中符合-2/3次方关系,垂直风速与标量的协谱在惯性子区中符合-4/3次方规律,涡度相关系统能够观测该小型农业养殖塘上的感热、潜热和CO_(2)通量;该小型农业养殖塘上的湍流强度随风速衰减的速度快于大型湖泊,风速大于1 m·s^(-1)时湍流强度趋近于常数,且水平方向上的湍流强度大于垂直方向;该小型农业养殖塘上的湍流动能在中性条件下最大(3.0 m^(2)·s^(-2)),且以风切变贡献为主;湍流动能随风速增大而增大,并呈现昼高夜低的变化特征。上述结果可为明确小型水体上的大气湍流特征及小型农业养殖塘与大气之间能量和物质的交换机制奠定一定的理论基础。

摘要： 为了解弯道对含植被群河道水流结构的影响,本文在180°U型弯道水槽中进行试验,采用圆形竹筷模拟低密度植被群,圆柱体模拟高密度植被群,运用声学多普勒流速仪测量三维流速,不同密度植被群放置于水槽相同位置,对比分析弯道的影响。试验结果发现,植被群上游调整长度及其稳定尾流区长度受弯道影响发生了明显调整,植被群密度的影响仅作用于植被群尾流结构,包括其中垂向湍动能的差异。植被群后出现植被群直径尺度的涡,使纵向湍动能分布出现波峰,峰值大小受弯道影响;植被群在弯道中所处位置越后,峰值越小。湍流谱分析中验证了此现象,并发现弯道作用使得植被群后小尺度涡增多,从而使得植被群后较小湍动能峰值的大小不随植被群放置位置改变。

摘要： 为了研究不同车型在流场中的气动性,利用ANSYS Workbench对运动型多用途汽车(SUV)及房车进行建模,并导入计算流体动力学(CFD)流场分析软件中进行计算,分析两种速度(60 km/h、80 km/h)行驶工况下流场中运动型多用途汽车(SUV)及房车的压力、介质流速以及湍流动能的分布规律,发现两种工况下压力、速度以及湍流动能在流场中分布规律大致相同,两车的车头以及车胎处易发生压力集中。60 km/h行驶速度下的压力、速度以及湍流动能整体小于80km/h下的压力、速度以及湍流动能。此研究对两车的汽车车型优化设计有参考意义。

摘要： 天然气管输过程中粉尘等污垢易附着在管内壁,导致管输效率降低,影响生产运行.应用射流清管器射流吹扫作用可有效清除管内污垢,保障流动安全.为进一步评价射流清管器不同喷嘴类型的管内壁吹扫能力,以D273 mm×10 mm的天然气管道为例,基于计算流体力学基本原理,应用Fluent软件模拟不同类型喷嘴的射流流场.基于数值计算结果,分析了不同类型喷嘴射流流速及湍流动能在下游管道中的变化规律,分析结果表明:轴心喷嘴射流轴向速度较高,但管壁处吹扫速度很低,对管内壁几乎无吹扫作用;支状喷嘴可对管道内壁进行有效冲刷,但仅能形成局部的射流吹扫;环状喷嘴对管内壁均匀吹扫且吹扫范围最大,相较于支状喷嘴,其速度分布更均匀,对管内壁附着污垢的吹扫及粉尘携带效果最佳,并有利于药剂的均匀敷设.研究结果可为射流清管器的结构优化设计提供理论依据.

摘要： 为研究浅滩植被对复式河道水动力特性的影响,了解植被作用下滩槽间水流动量交换的影响机制,利用Fluent流体力学仿真软件,选取标准的k-ε湍流模型封闭雷诺方程,对浅滩植被作用下的复式明渠内的流体运动特征进行精细化模拟,分析了不同淹没高度、不同流量条件下滩地植被对复式断面明渠的水流速度、湍流动能及断面二次流变化的影响.结果表明:受植被的影响,植物区计算主流速度的垂向分布不再呈对数分布,而呈现准S型的分布;相对无植被的工况,植物区内主流流速减小,随着滩地植被高度的增加,植物带的内部与上部区域主流速度减小,而主槽内主流流速相应增大,说明植物的存在对滩地区域的水流产生明显的阻碍作用,使断面主流向河道主槽内转移,植物的存在也对横向速度产生较强的扰动,能够促使断面二次流的形成;植物顶端附近的湍流动能变化较大,随着浅滩植被高度的增加,植被和水流交界处的湍流动能最大值也发生相应的变化,说明在植被顶端存在较大的动能交换;随着入流流量的增加,断面主流速度呈增大趋势,各测点湍流动能沿水深方向的幅值也相应增大.研究表明,Fluent流体力学仿真软件能够较好地精细化模拟滩地植被对复式河道水动力特性的影响,其计算结果可为河流防洪工程、河道浅滩整治及生态护岸等工程的实施提供科学依据.

摘要： 为研究浅滩植被对复式河道水动力特性的影响,了解植被作用下滩槽间水流动量交换的影响机制,利用Fluent流体力学仿真软件,选取标准的k-ε湍流模型封闭雷诺方程,对浅滩植被作用下的复式明渠内的流体运动特征进行精细化模拟,分析了不同淹没高度、不同流量条件下滩地植被对复式断面明渠的水流速度、湍流动能及断面二次流变化的影响。结果表明:受植被的影响,植物区计算主流速度的垂向分布不再呈对数分布,而呈现准S型的分布;相对无植被的工况,植物区内主流流速减小,随着滩地植被高度的增加,植物带的内部与上部区域主流速度减小,而主槽内主流流速相应增大,说明植物的存在对滩地区域的水流产生明显的阻碍作用,使断面主流向河道主槽内转移,植物的存在也对横向速度产生较强的扰动,能够促使断面二次流的形成;植物顶端附近的湍流动能变化较大,随着浅滩植被高度的增加,植被和水流交界处的湍流动能最大值也发生相应的变化,说明在植被顶端存在较大的动能交换;随着入流流量的增加,断面主流速度呈增大趋势,各测点湍流动能沿水深方向的幅值也相应增大。研究表明,Fluent流体力学仿真软件能够较好地精细化模拟滩地植被对复式河道水动力特性的影响,其计算结果可为河流防洪工程、河道浅滩整治及生态护岸等工程的实施提供科学依据。

摘要： 谷坊是广泛用于防治泥石流灾害的重要工程,具有抬高侵蚀基准、拦蓄泥沙、稳定沟道等作用.当前泥石流防治研究中,多以简单几何体代替谷坊及冲沟的实际形态,缺乏真实谷坊周围流场的精细研究.为优化谷坊设计,提高抗泥石流冲刷能力,延长谷坊使用寿命,本文在连续相Euler坐标下,通过建立稀性泥石流RANS k-ε湍流的三维多物理场耦合模型,探讨在30年一遇降雨情况下,稀性泥石流在谷坊周围的流场分布、湍流动能大小及冲击荷载变化等情况.研究结果表明:顺流设计的谷坊迎水面可以有效减少坝前湍流;谷坊坝顶及背水面存在不同类型的回流漩涡;在背水面存在高能的侧切和下切湍流,在谷坊背水面的两侧坝肩及谷坊底部均应采取防护措施,研究成果可为谷坊设计和泥石流防治提供一定的参考.

摘要： 本文选用超弹性镍钛合金制作柔性搅拌桨,通过高速相机捕获其摆动特性,并以统计平均变形制作刚性弯叶桨.采用高频二维粒子图像测速技术(PIV)测量两种桨叶搅拌槽内流场特性.采用滤波方法去除周期性伪湍流,然后得到两种桨叶的流速、湍流动能、耗散率等流场特性.结果表明同转速下柔性桨叶的湍流动能、耗散率及流速均大于刚性弯叶;同功率下桨叶附近区域刚性桨叶的湍动能较大,但其他区域柔性桨叶的湍流动能较大.

摘要： 喷油器结构的变化强烈地影响着喷雾特性和混合气的形成。本文将喷油嘴内部空穴流动和喷雾计算耦合在一起，首先利用一维液力计算结果为边界进行了喷油嘴内部流动计算，然后将喷油嘴内部流动计算结果作为边界条件进行喷雾模拟，包括计算所得到喷孔出口处的速度、空穴、湍流动能等。通过此方法研究了喷油器结构参数，如控制腔进油孔、出油孔和控制腔容积、针阀弹簧预紧力、控制活塞直径对喷雾特性的影响规律。结果表明：控制腔进油孔、出油孔和控制活塞直径对喷雾特性影响较大。

摘要： 湍流涡旋耗散率（EDR）是度量湍流动能从大尺度向小尺度传递的重要参量，通过计算湍流涡旋耗散率ε进行大气湍流强度分布的探测研究，已引起航空、人工影响天气等不同应用领域气象学者的广泛关注和重视。多普勒速度谱宽表征取样体积内散射粒子不同大小的多普勒速度偏离平均值的程度，导致高谱宽值的气象条件有雷暴、风切变、湍流和边界(如锋面)等现象。X 波段多普勒天气雷达探测的速度范围和谱宽范围比较宽泛，对于探测识别大气湍流强度分布以及与此相关的云、雷暴、风切变和边界(如锋面)等天气现象具有明显的优势。本文利用X 波段多普勒天气雷达谱宽资料对云中大气湍流涡旋耗散率进行探测计算，并结合消云作业飞机报告进行了个例分析验证。结果表明，在选取雷达探测距离和仰角适当的情况下，利用X 波段多普勒天气雷达谱宽数据计算得到的云中湍流耗散率，强度分布比较合理，与飞机颠簸报告具有良好的一致性，X 波段多普勒天气雷达在探测识别大气湍流研究中具有较好的应用前景。

摘要： 运用商业计算流体力学(CFD)软件FLUENT对一种新型管式搅拌反应器进行流场模拟,用GAMBIT建立流场实体模型,采用标准k-ε湍流模型以及多重参考系法(MRF)处理搅拌桨区。结果表明,计算所选模型能较准确地预测搅拌反应器的速度场、压力场及湍流动能分布,考察流量为1 m3/h时不同搅拌转速对反应器内部混合的影响,此时对应的最佳搅拌转速为50 rpm左右。模拟结果将为实验研究提供适当的操作参数,对搅拌反应器的优化和放大具有一定参考价值。

摘要： 利用IFA300型热线风速仪,测量了光滑壁面和沟槽减阻壁面湍流边界层内的瞬时速度,利用自行设计的阻力天平仪测量了壁面摩擦应力.得到了边界层无量纲速度分布和平均湍动能分布.对测得的脉动速度信号,利用离散正交小波变换按时间和尺度分解,得到各尺度分量的湍动能,并且发现其分布在湍流惯性区具有极大值.分析表明,当沟槽有减阻效果时,边界层内的平均湍动能减小,湍流惯性区各分量的湍动能极大值亦减小.

摘要： 利用IFA300型热线风速仪,测量了光滑壁面和沟槽减阻壁面湍流边界层内的瞬时速度,利用自行设计的阻力天平仪测量了壁面摩擦应力.得到了边界层无量纲速度分布和平均湍动能分布.对测得的脉动速度信号,利用离散正交小波变换按时间和尺度分解,得到各尺度分量的湍动能,并且发现其分布在湍流惯性区具有极大值.分析表明,当沟槽有减阻效果时,边界层内的平均湍动能减小,湍流惯性区各分量的湍动能极大值亦减小.

摘要： 利用IFA300型热线风速仪,测量了光滑壁面和沟槽减阻壁面湍流边界层内的瞬时速度,利用自行设计的阻力天平仪测量了壁面摩擦应力.得到了边界层无量纲速度分布和平均湍动能分布.对测得的脉动速度信号,利用离散正交小波变换按时间和尺度分解,得到各尺度分量的湍动能,并且发现其分布在湍流惯性区具有极大值.分析表明,当沟槽有减阻效果时,边界层内的平均湍动能减小,湍流惯性区各分量的湍动能极大值亦减小.

摘要： 利用IFA300型热线风速仪,测量了光滑壁面和沟槽减阻壁面湍流边界层内的瞬时速度,利用自行设计的阻力天平仪测量了壁面摩擦应力.得到了边界层无量纲速度分布和平均湍动能分布.对测得的脉动速度信号,利用离散正交小波变换按时间和尺度分解,得到各尺度分量的湍动能,并且发现其分布在湍流惯性区具有极大值.分析表明,当沟槽有减阻效果时,边界层内的平均湍动能减小,湍流惯性区各分量的湍动能极大值亦减小.

摘要： 利用IFA300型热线风速仪,测量了光滑壁面和沟槽减阻壁面湍流边界层内的瞬时速度,利用自行设计的阻力天平仪测量了壁面摩擦应力.得到了边界层无量纲速度分布和平均湍动能分布.对测得的脉动速度信号,利用离散正交小波变换按时间和尺度分解,得到各尺度分量的湍动能,并且发现其分布在湍流惯性区具有极大值.分析表明,当沟槽有减阻效果时,边界层内的平均湍动能减小,湍流惯性区各分量的湍动能极大值亦减小.

摘要： 本发明实施例提供了一种湍流流动中目标物的受力状态模拟方法及装置，方法包括：基于目标物的贴体结构网格的网格导数和网格雅可比，迭代求解流动控制方程和湍流模型方程，迭代过程收敛后得到目标流场变量；对目标流场变量进行积分，得到目标物在湍流状态下的受力状态模拟结果；本方案中，同步迭代求解流动控制方程和湍流模型方程，直到收敛后得到湍流状态下的受力状态模拟结果，提高了湍流状态下的模拟精度。

摘要： 本发明公开一种流体流动能量转换单体及流体流动能量转换装置，该流体流动能量转换单体包括传动机构、第一主桨叶、第一对冲桨叶，传动机构具有扭矩输出端，第一主桨叶固定于第一主轴的外侧端，第一主轴的内侧端与扭矩输出端传动连接，第一对冲桨叶能相对于第一主轴转动，传动机构内部设置有第一对冲行星伞齿轮组，第一对冲行星伞齿轮组包括第一输入伞齿轮、第一输出伞齿轮，第一输入伞齿轮与第一对冲桨叶固定连接，第一输出伞齿轮固定于第一主轴上，第一输出伞齿轮通过第一中间传动伞齿轮与第一输入伞齿轮传动连接。本发明的流体流动能量转换单体增设有对冲桨叶，进而能最大限度的收集水能，提高了做功效率。

摘要： 本发明公开了一种适用于高雷诺数大分离湍流流动的自适应湍流模拟方法，步骤如下：定义分辨率控制函数；通过应用湍流相干结构参数计算所述分辨率控制函数中的滤波尺度系数，从而得到滤波尺度，并进一步计算分辨率控制函数大小；随着计算网格尺度变化，使所述分辨率控制函数进行自适应调整，实现在非定常RANS模式、LES模式和DNS模式三者之间的自适应过渡；基于所述分辨率控制函数，将湍流模型中的湍流粘性系数进行修改，以完成自适应湍流模拟；本发明提出利用相干结构函数来计算分辨率控制函数中的滤波尺度系数，能够更加准确体现高雷诺数大分离流动的特征，克服以往计算中滤波尺度系数为常数时，湍流模拟精确程度有限的问题。

摘要： 本发明公开了一种抑制连铸中间包冲击区湍动能的湍流控制器，涉及炼钢连铸装备技术领域。本发明包括控制器本体和形成在控制器本体内的中空腔室，所述的控制器本体包括底壁和侧壁，所述的底壁上设有凸出的椭球体，围绕椭球体的四周间隔设有弧形挡板。本发明的控制器既能够使得湍流控制器保有原来的抑制作用，也能够起到减弱旋涡形成的作用，延长使用寿命并减少因涡流冲刷侵蚀进入钢液的外生夹杂物数量，并具有较好的稳定性。

摘要： 本发明公开了一种基于湍动能和湍流长度尺度截断的RANS/LES方法。其主要是建立一种新的湍流粘性系数的截断公式Fr，得到截断湍流粘性系数。Fr＝1，计算呈现RANS，02/3κ‑5/3推导出Fr计算公式。结合标准K‑ε模型，可实现RANS/LES方法。通过上述方式，本发明可以在较少网格条件下，计算出速度脉动，并且得到的平均速度与DNS结果较吻合。

摘要： 本发明实施例提供了一种湍流流动中目标物的受力状态模拟方法及装置，方法包括：基于目标物的贴体结构网格的网格导数和网格雅可比，迭代求解流动控制方程和湍流模型方程，迭代过程收敛后得到目标流场变量；对目标流场变量进行积分，得到目标物在湍流状态下的受力状态模拟结果；本方案中，同步迭代求解流动控制方程和湍流模型方程，直到收敛后得到湍流状态下的受力状态模拟结果，提高了湍流状态下的模拟精度。

摘要： 本发明公开了一种壁面流动优化的多尺度自适应湍流模拟方法，包括：定义分辨率控制函数；计算所述分辨率控制函数中的滤波尺度系数，并进一步计算分辨率控制函数大小；实现整体计算域中非定常RANS模式、LES模式、DNS模式之间的自适应光滑过渡；基于所述分辨率控制函数，将湍流模型中的湍流粘性系数进行修改，得到修改后的湍流粘性系数，以完成自适应湍流模拟。本发明的方法可以在相对粗糙的离散网格下对旋流燃烧器冷态流场进行高精度模拟，捕捉更加精细的非定常流场信息，为工程高雷诺数壁面受限流动提供一种较为稳定且快速的非定常湍流模拟方法。

摘要： 本发明公开了一种适用于加力燃烧室流动及燃烧过程的自适应湍流模拟方法，步骤如下：定义分辨率控制函数；基于sigma亚格子应力模型计算分辨率控制函数中的滤波尺度系数，并进一步计算分辨率控制函数大小；使所述分辨率控制函数进行自适应调整，来实现在非定常RANS模式、LES模式和DNS模式之间自适应过渡；基于所述分辨率控制函数，将湍流模型中的湍流粘性系数进行修改，得到修改后地湍流粘性系数，以完成自适应湍流模拟。本发明方法能够在满足高精度计算的同时，显著减小计算资源消耗。

摘要： 本发明公开了一种基于超声的粉尘云团扩散动态湍流动能的检测系统及方法。本发明采用脉冲超声波传感器、传感器支撑件、集成电路、摄像头和计算机；脉冲超声波分别顺流和逆流穿过粉尘云团，通过摄像头采集的图像计算得到粉尘扩散速度与脉冲超声波传感器的法线夹角；计算机根据第一和第二脉冲超声收发换能器接收到脉冲超声波的时间差以及夹角，计算得到粉尘扩散速度，进一步得到平均速度和均方根速度，从而得到粉尘云团湍流动能；本发明通过脉冲超声波传感器，测量扩散粉尘云团在超声波脉冲中的湍流动能，根据脉冲电信号的实时响应，建立脉冲超声波与湍流动能的动态梯度关系，实现粉尘扩散湍流的检测，具备客观的应用价值和研究价值。

摘要： 本发明公开了一种基于超声的粉尘云团扩散动态湍流动能的检测系统及方法。本发明采用脉冲超声波传感器、传感器支撑件、集成电路、摄像头和计算机；脉冲超声波分别顺流和逆流穿过粉尘云团，通过摄像头采集的图像计算得到粉尘扩散速度与脉冲超声波传感器的法线夹角；计算机根据第一和第二脉冲超声收发换能器接收到脉冲超声波的时间差以及夹角，计算得到粉尘扩散速度，进一步得到平均速度和均方根速度，从而得到粉尘云团湍流动能；本发明通过脉冲超声波传感器，测量扩散粉尘云团在超声波脉冲中的湍流动能，根据脉冲电信号的实时响应，建立脉冲超声波与湍流动能的动态梯度关系，实现粉尘扩散湍流的检测，具备客观的应用价值和研究价值。