湍流流动

摘要： 作为基本湍流类型之一,热湍流流动特征有别于壁湍流和自由剪切湍流等(例如:热湍流速度和温度场间的双向耦合使其物理特征更丰富,更具普遍性),对其基本规律的探索有助于揭示湍流的本质机理;另一方面,其又与很多工程应用息息相关,如半导体晶体制备过程中的热质对流和溶质分凝现象、核反应堆的安全散热问题等。理解浮力在热湍流中的作用、将实验室尺度和参数下的热湍流规律推广到星体尺度和参数范围、理解湍流结构演化与热输运的调控关系等是热湍流研究的重点与难点。

摘要： 雷诺应力模型一直是湍流模式理论研究的前沿和难点,而提高数值鲁棒性是其广泛开展工程应用的关键.借鉴经典的k-k L湍流模型,本文构造了一种新的ν_(t)尺度方程,并将其用于耦合SSG/LRR模式从而形成SSG/LRR-ν_(t)雷诺应力模型.通过零压力梯度湍流平板边界层、翼型尾迹流、超声速方腔流和NACA0012翼型45°迎角分离流动4个标准算例对新模型进行了验证与确认.同时,为了测试模型的数值鲁棒性,采用高精度数值格式对模型方程进行了离散求解,并与SA涡粘模型和SSG/LRR-ω雷诺应力模型进行对比.结果表明:ν_(t)尺度方程在黏性壁面边界严格为零,相比传统的ω尺度,具有更好的数值鲁棒性,从而可实现新模型与高精度数值格式的匹配并获得更好的网格收敛效率;新模型具备雷诺应力模型的传统优势,可对拐角流动进行很好的模拟;具备尺度自适应能力,对于非定常分离流动的模拟存在一定的潜力.

摘要： 转捩边界层内壁面摩擦和传热特性急剧变化,转捩区的速度和温度分布特性研究具有重要理论意义.以外掠平板空气为研究对象,将自然转捩边界层沿厚度方向划分为层流底层和准湍流层两部分,采用三次多项式代表层流底层、1/7.5和1/7幂指数函数代表准湍流层速度和温度分布,利用积分方法建立了动量和能量积分方程组,获得了转捩区速度场和温度场的显式表达式,同时确定了壁面摩擦系数和努塞尔数大小,通过四阶龙格-库塔算法获得了动量和热边界层厚度大小,同数值解、Dhawan&Narasimha解(D-N解)和Coupland基准实验结果对比表明,给定条件下理论解精度达到4.8％,证明了理论模型的正确性,对提出的转捩边界层特征参数进行了参数研究,并给出间歇因子对层流底层的影响规律.

摘要： 为了有效抑制涡激振动对海洋平台和立管的破坏,需要对圆柱尾涡绕流特性进行进一步研究.本文采用大涡模拟方法对雷诺数Re=28 712时不同扭曲角度α的扭曲圆柱湍流流动进行了数值模拟.通过与光滑圆柱计算结果对比得知,α=40.时扭曲圆柱对阻力与升力的抑制效果最好,相应的涡形成长度显著增大,同时圆周表面最小压力系数要大于光滑圆柱,也为圆柱提供了更大的阻力减额.扭曲圆柱湍流动能分布以及尾流涡结构表明:其分离剪切层及尾涡脱落位置的延伸长度要大于光滑圆柱,且近尾流区的涡量值及涡波动幅值也减小了,这也最终直接导致圆柱阻力及升力波动幅值的减小.

摘要： 为了探究波纹通道倒角连接处对流动和传热性能的影响,本文针对非对称波纹通道中大波谷半径(rl)位于来流侧和去流侧进行了数值模拟研究.比较了不同雷诺数下对称型与非对称型波纹通道壁表面平均及局部表面特征数的变化规律.结果表明:壁表面平均努塞尔数(Nu)与局部努塞尔数(Nux)皆随雷诺数(Re)的增大而增大,且对称型波纹通道壁面Nu的增长速率大于非对称型波纹通道;壁表面平均摩擦系数(f)与局部摩擦系数(fx)皆随Re的增大而减小,且非对称型波纹通道f下降速度相比对称型小.非对称型通道的Nu略小于对称型通道,但f却大幅度降低.2种非对称型比较时,大波谷半径位于来流侧时流速较小且涡旋范围较小,温度边界层略厚,压力梯度的转换较小,湍动能整体较小.鉴于上述研究,在换热器设计上建议选择rl位于去流侧通道以提高整体性能系数.

摘要： 在压水堆燃料组件的定位格架下游,局部扰动沿流动方向逐渐衰减,流场最终趋于稳定.光滑棒束区冷却剂的湍流流动和交混特性是影响反应堆经济性和安全性的重要因素,有必要进行深入研究.本文采用粒子图像测速(PIV)与数值模拟(CFD)相结合的方法,对3×3小规模棒束内水的流动特性进行研究,得到了一阶平均流速以及二阶湍流统计信息.结果表明,中心子通道的速度明显高于棒间隙区,但轴向均方根速度呈现出相反的变化趋势.在相邻子通道横向速度梯度的作用下,棒束内出现了大尺度的流量脉动现象,且脉动波长随雷诺数的增加而增大.此外,实验得到的湍流交混系数较压水堆采用的Castellana公式预测值偏高10％ 左右,这一偏差随雷诺数的增加有减小的趋势.

摘要： 2020年1月10日,由华东理工大学、中国石化宁波技术研究院等单位合作开发的"气态烃类非催化部分氧化制合成气成套技术与装备"项目通过中国石油和化学工业联合会组织的科技成果鉴定。该技术通过系统深入研究炉内湍流流动、混合、反应与传热等复杂过程中的关键科学问题,突破了烧嘴烧蚀、烃类转化率低和火管废锅管板寿命短等工程技术难题,取得了系列创新成果。

摘要： 为了提高射流泵在定量工作液条件下的引射液体量,提升射流泵的引射比,对射流泵工作液进行脉冲处理.通过模拟射流泵在8个脉冲周期下的三维流动,分析了不同周期和不同脉冲波形条件下,引射液体量、出口截面平均速度、出口湍流动能和喉管混合处的静压力等物理参数的变化规律.结果表明,在一定脉冲周期范围内,出口截面平均速度随脉冲周期的缩短呈上升趋势,且上升速率越来越快,可将速度平均值提升21％.与恒定射流相比,当脉冲周期大于0.06 s时,引射液体量不仅没有提升,还会产生流动涡旋,增加能量耗损;当脉冲周期缩短至0.04 s时,引射液体量提升显著;继续缩短脉冲周期,引射液体量最大可提升34％.

摘要： 基于三维可压缩流动的N-S方程,采用SSTk-ω 湍流模型,对高速列车受电弓滑板在横风条件下的气动载荷特性进行模拟分析,得到受电弓滑板在复杂工况下的气动力系数,气动力矩系数以及绕流场特性.结果表明,在横风作用下前滑板、后滑板在迎流方向产生最大正压,在展向截面上压强均为负值,且后滑板最大负压小于前滑板.前滑板的展向压强分布遵循先一致后对称的规律,后滑板则相反.滑板气动荷载主要集中在0～500 Hz范围内,在0～50 Hz的范围内气动力系数由最大值衰减至10％左右,说明在该频段内各气动力、力矩波动最大;阻力系数、升力系数的峰值在0～200 Hz的范围内,侧向力系数在0～300 Hz范围内达到峰值.

摘要： 凹坑型表面因对来流方向不敏感、且在流动未分离时负面影响小的优点成为一种有效的非光滑表面减阻技术.基于计算流体力学方法对浅球形凹坑表面湍流流动进行计算,模拟不同来流雷诺数(103～106)、凹坑高径比(0.2、0.35、0.5)下的湍流场.通过分析附面层速度分布等参数的分布获得浅球形凹坑的涡流发生规律.结果表明,凹坑内部产生的对称涡结构是凹坑结构减阻的主要原因.

摘要： 本文通过正弦函数方法产生三维不规则粗糙壁面,同时采用多重直接力-内嵌边界法计算流体与粗糙壁面之间的相互作用,直接数值模拟了粗糙壁面上湍流流动情况.研究发现壁面的粗糙度大小对其诱导产生的涡结构分布具有重要的影响.同时,研究发现粗糙度的大小也影响着扰动由内层逐步扩散到外层的速率.

摘要： 本论文是关于高聚物添加剂对湍流流动特性的改变的实验研究.关于高聚物对湍流能量级串的改变,在de Gennes理论的基础上提出了高聚物“截断”能量级串的能量传输率平衡理论,预测了“截断”发生的临界长度尺度,并设计实验验证了理论预测.下一步计划研究高聚物对湍流能量级串“截断”的起始和最大极限.还研究了高聚物对湍流速度脉动和加速度脉动的改变随高聚物浓度的变化关系,并希望通过研究高聚物对湍流加速度脉动的改变来探究高聚物的卷曲-伸展突变在湍流场中是否存在.

摘要： 利用合成射流微扰动对二维后台阶分离再附湍流流动进行了主动控制研究,综合应用NI测压、七孔探针、PIV和热线实验测试技术,对合成射流分离流动的控制特性和控制机理进行了分析.结果表明,合成射流控制电压和频率参数对后台阶再附长度具有较大影响,可使再附长度降低2h台阶高度,合成射流控制可有效改善回流区再附长度、雷诺应力和湍动能分布.通过采用热线对合成射流控制时剪切层的动态特性进行分析,发现频率是影响后台阶分离流动控制的重要参数,合适的扰动频率可对后台阶分离剪切层起到放大作用,使得剪切层的基频能量增强,在控制时仅需消耗较小的能量即可实现流动控制的目的.

摘要： 本文模拟研究了变物性空气在多种正多边形和圆形通道内的湍流流动和换热特性.选用标准k-ε模型以及SIPMLE算法进行问题的求解.模拟结果表明:同常物性流体相比,变物性流体具有较强的二次流;对于正多边形截面通道,角区的换热要明显弱于非角区区域,且恶化程度随着角区角度的减小而加剧;基于当量直径,使用针对圆形通道提出的换热关联式计算非圆形通道内的换热将会带来较大误差,而结合本文提出的基于通道几何形状的修正系数将会使得误差在6％以内.

摘要： 电磁搅拌技术由于能够改善铸坯内部组织、提高铸坯质量、减少铸坯缺陷,在连铸中已经被广泛采用.基于Maxwell方程组和k-ε湍流模型,建立电磁场作用下湍流流动的数学模型,计算电磁搅拌板坯连铸结晶器内电磁场和金属流体自由面流动.结果表明:铸坯宽面边缘电磁力较大,在同一侧电磁力的切向分量方向大致一致,并且两侧方向相反;在结晶器内部,结晶器两侧每一对极之间的区域,电磁力呈现圆周状分布的规律;在电磁搅拌的作用下,无电磁搅拌时典型的双环流流场结构发生改变,在水平方向上形成了水平的环流,从连铸工艺的角度来看,流场的这一改变有利于减小对窄面坯壳的冲击,提高表面质量.

摘要： 在针对复杂外形的网格生成方法中,相对于传统的分区结构网格方法和非结构网格生成方法,自适应笛卡尔网格在自动化生成高质量网格方面具有很大优势.目前,自适应笛卡尔网格方法在无黏和层流流动等问题上已经取得了很多成功的应用,但是湍流问题对于该方法而言仍然较难处理.本文基于自适应笛卡尔网格生成技术,发展适用于高雷诺数黏性流动问题自动高效的自适应笛卡尔网格生成方法.针对高雷诺数黏性流动的附面层结构非线性的特点,结合浸入边界方法和壁面函数模型,构造笛卡尔网格下的湍流壁面边界条件,在保证精度的前提下,尽可能的减少网格数量,提高计算效率.针对湍流模型方程,结合高精度、稳定的数值离散格式,构建笛卡尔网格下适用于高雷诺数黏性流动问题的数值求解器,从而实现基于笛卡尔网格的湍流黏性流动问题自动化、高效、高精度的数值仿真.

摘要： 在针对复杂外形的网格生成方法中,相对于传统的分区结构网格方法和非结构网格生成方法,自适应笛卡尔网格在自动化生成高质量网格方面具有很大优势.目前,自适应笛卡尔网格方法在无黏和层流流动等问题上已经取得了很多成功的应用,但是湍流问题对于该方法而言仍然较难处理.本文基于自适应笛卡尔网格生成技术,发展适用于高雷诺数黏性流动问题自动高效的自适应笛卡尔网格生成方法.针对高雷诺数黏性流动的附面层结构非线性的特点,结合浸入边界方法和壁面函数模型,构造笛卡尔网格下的湍流壁面边界条件,在保证精度的前提下,尽可能的减少网格数量,提高计算效率.针对湍流模型方程,结合高精度、稳定的数值离散格式,构建笛卡尔网格下适用于高雷诺数黏性流动问题的数值求解器,从而实现基于笛卡尔网格的湍流黏性流动问题自动化、高效、高精度的数值仿真.

摘要： 在针对复杂外形的网格生成方法中,相对于传统的分区结构网格方法和非结构网格生成方法,自适应笛卡尔网格在自动化生成高质量网格方面具有很大优势.目前,自适应笛卡尔网格方法在无黏和层流流动等问题上已经取得了很多成功的应用,但是湍流问题对于该方法而言仍然较难处理.本文基于自适应笛卡尔网格生成技术,发展适用于高雷诺数黏性流动问题自动高效的自适应笛卡尔网格生成方法.针对高雷诺数黏性流动的附面层结构非线性的特点,结合浸入边界方法和壁面函数模型,构造笛卡尔网格下的湍流壁面边界条件,在保证精度的前提下,尽可能的减少网格数量,提高计算效率.针对湍流模型方程,结合高精度、稳定的数值离散格式,构建笛卡尔网格下适用于高雷诺数黏性流动问题的数值求解器,从而实现基于笛卡尔网格的湍流黏性流动问题自动化、高效、高精度的数值仿真.

摘要： 在针对复杂外形的网格生成方法中,相对于传统的分区结构网格方法和非结构网格生成方法,自适应笛卡尔网格在自动化生成高质量网格方面具有很大优势.目前,自适应笛卡尔网格方法在无黏和层流流动等问题上已经取得了很多成功的应用,但是湍流问题对于该方法而言仍然较难处理.本文基于自适应笛卡尔网格生成技术,发展适用于高雷诺数黏性流动问题自动高效的自适应笛卡尔网格生成方法.针对高雷诺数黏性流动的附面层结构非线性的特点,结合浸入边界方法和壁面函数模型,构造笛卡尔网格下的湍流壁面边界条件,在保证精度的前提下,尽可能的减少网格数量,提高计算效率.针对湍流模型方程,结合高精度、稳定的数值离散格式,构建笛卡尔网格下适用于高雷诺数黏性流动问题的数值求解器,从而实现基于笛卡尔网格的湍流黏性流动问题自动化、高效、高精度的数值仿真.

摘要： 在针对复杂外形的网格生成方法中,相对于传统的分区结构网格方法和非结构网格生成方法,自适应笛卡尔网格在自动化生成高质量网格方面具有很大优势.目前,自适应笛卡尔网格方法在无黏和层流流动等问题上已经取得了很多成功的应用,但是湍流问题对于该方法而言仍然较难处理.本文基于自适应笛卡尔网格生成技术,发展适用于高雷诺数黏性流动问题自动高效的自适应笛卡尔网格生成方法.针对高雷诺数黏性流动的附面层结构非线性的特点,结合浸入边界方法和壁面函数模型,构造笛卡尔网格下的湍流壁面边界条件,在保证精度的前提下,尽可能的减少网格数量,提高计算效率.针对湍流模型方程,结合高精度、稳定的数值离散格式,构建笛卡尔网格下适用于高雷诺数黏性流动问题的数值求解器,从而实现基于笛卡尔网格的湍流黏性流动问题自动化、高效、高精度的数值仿真.

摘要： 本发明提供了一种立式湍流Taylor‑Couette流流动传热实验台，包括电机台架、试验台架；试验台架包括依次连接的带轮模块、扭矩仪模块、测试段模块；电机台架中的电机向带轮模块提供动力。本发明根据实验可对转筒和定子的结构及尺寸进行调整，对流场出口位置及流量进行调整，以及轴向温度梯度进行调整，从而研究不同条件下的流场传热特性；本发明可利用扭矩仪测试转子组件的实时扭矩和功率消耗，并利用装配在转、定子壁面的T型热电偶对流场中温度的分布和变化进行实时测量；还可对飞轮减阻技术开展相关的实验及研究，基于PIV对流场中不同尺度的湍流结构进行可视化实验及研究。

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： 本发明公开了射流气泡哭泣对气液鼓泡流化床湍流流动影响的测量方法，采用高速摄像机测量气泡流动过程图像，采用微分压力传感器测得气液反应器两处不同高度处的液体压力，计算气液鼓泡流化床内的气泡孔隙率，揭示了受哭泣气泡影响的复杂尺寸分布的气泡湍流流动特性，且揭示了不同进口体积流率下均匀流动离散小尺寸气泡的流动特性、哭泣气泡诱发大尺寸气泡的流动特性、哭泣气泡破碎诱发产生微小尺寸气泡的流动特性和哭泣气泡影响气液湍流流动特性，建立了气泡比表面积与直管气流分布器进口体积流率的关系拟合式。本发明能提出不平衡入口射流条件的优化策略，增加气泡比表面积以提高总传质能力，为反应器性能优化提供基础。

摘要： 一种用于发光二极管（“LED”）组件的冷却系统，包括配置成在LED组件处吸收热量的流体，耦合到LED组件的一个或多个衬底的换热器，其中，换热器配置成在LED组件与流体之间交换热量，以及配置成使流体沿着LED组件和换热器循环的泵，其中，流体在由泵循环时在LED组件、换热器或两者处呈现湍流流动。

摘要： 本发明公开一种基于伪非定常时间推进的复杂湍流流动高效率计算方法，包括：步骤1，建立非定常湍流模拟的控制方程；步骤2，确定求解区域，在区域内部划分网格单元，对所有的网格单元赋流场初值；步骤3，利用当前tn时刻网格单元变量，计算所有网格单元的无粘通量和粘性通量，并求和，作为当前tn时刻的网格单元流场变量时间导数值；步骤4，利用当前tn时刻的流场变量的时间导数值求解下一步tn+1时刻的流场变量值；步骤5，判断下一步tn+1时刻是否大于或等于计算终止tend时刻，如果满足，则转到步骤6；否则令n＝n+1，返回步骤2；步骤6，输出最终结果。本发明方法可有效保证矩阵对角占优性质，保证数值计算稳定性，从而提高计算效率，减小计算周期和计算成本。

摘要： 本发明公开了一种引导交换介质湍流流动方向的定形机烘箱风道，包括：风道本体，所述风道本体的一端设有进风口；引流喷嘴，所述引流喷嘴的内部为引流通道，引流喷嘴的一端为连接口，引流喷嘴的另一端为出风口；引流喷嘴设于风道本体的底面处，且连接口与风道本体连通；所述引流喷嘴设有若干个，若干个引流喷嘴沿着进风方向依次设置。引流喷嘴具有引流通道，使得热风在离开风道本体后，通过具有一定长度的引流通道，再从出风口喷出，喷出的交换介质则能分布均匀并垂直吹向织物，喷出的气体流量均匀、温度均匀，本发明具有能使交换介质垂直吹向织物、保证定形中的织物整体干燥均匀、热定形干燥效率高、定形后织物的手感丰富性佳的优点。

摘要： 本发明涉及一种可连续调节反应时间的气溶胶成核湍流流动管反应器，其特征在于：该反应器包括长径比为50‑100的内管、可抽拉进样管、进样口密封端盖、出样口密封端盖和可抽拉采样管；其中，所述内管的一端是进样端，所述内管的另一端是出样端；所述内管包括可调节进样位置的进样区、成核区和可调节采样位置的采样区一体化的三部分；进样端位于进样区，出样端位于采样区；进样区的进样端设置有进样口密封端盖，可抽拉进样管与进样口密封端盖配合使用；采样区的出样端设置有出样口密封端盖，可抽拉采样管与出样口密封端盖配合使用。本发明可用来研究气溶胶成核的动力学，具有可连续调节反应时间、壁损失小、易操作、易重复实验、易维护的特点。

摘要： 本实用新型涉及一种可连续调节反应时间的气溶胶成核湍流流动管反应器，其特征在于：该反应器包括长径比为50‑100的内管、可抽拉进样管、进样口密封端盖、出样口密封端盖和可抽拉采样管；其中，所述内管的一端是进样端，所述内管的另一端是出样端；所述内管包括可调节进样位置的进样区、成核区和可调节采样位置的采样区一体化的三部分；进样端位于进样区，出样端位于采样区；进样区的进样端设置有进样口密封端盖，可抽拉进样管与进样口密封端盖配合使用；采样区的出样端设置有出样口密封端盖，可抽拉采样管与出样口密封端盖配合使用。本实用新型可用来研究气溶胶成核的动力学，具有可连续调节反应时间、壁损失小、易操作、易重复实验、易维护的特点。