湍流特性

摘要： 通气空泡的非对称介质分布将影响其水动力特性,继而影响空泡稳定控制,目前对其流动特性的认识较为局限。为揭示非对称通气空泡的流动机理,基于循环水洞实验及数值仿真开展了多相流场特性研究。结果表明:非对称流动导致空泡形成非对称沾湿区,依据流动介质的不同,非对称沾湿区可分为透明气相区、水气混合区及沾湿区。水气混合边界由底端母线向顶端母线发展过程中,滞止高压减小,空泡厚度增加,液体进入空泡内部方式从主要由轴向进入转化为主要由周向进入,同时水气混合物在来流作用下逐渐聚集,水气混合区面积随之增大。随着空泡闭合点逐渐靠近顶端母线,沿周向流动的液体层发展至顶端母线,顶端母线处则形成低速、高压、水气掺混区,湍流特性增强,并伴有大量细碎空泡涡的脱落。

摘要： 为充分了解贯流泵运行工况下的内部流动特性,通过基于浸没边界法的大涡模拟(IBM-LES)方法,研究了圆柱坐标系下某贯流泵在设计工况的三维非定常湍流流场.模拟基于三维笛卡尔网格坐标系,空间离散采用有限差分格式,时间推进采用二阶龙格库塔法,大涡模拟采用动态亚格子应力模型.采用水平集法描述流体中流道、叶轮、导叶等固体区域边界.结果表明:靠近叶轮叶片根部圆周截面的整体湍动能较弱,而在中等跨度圆周截面区域湍动能最大的位置位于叶轮叶片尾流区域,两处湍动能均主要由流向方向分量提供.叶轮叶顶间隙涡区域湍动能强度较大,且3个方向分量贡献相当.而在后置导叶尾流中,随着流向距离的增大和湍流的耗散与发展,尾流会逐渐发展而表现出均匀的圆管流动特性.研究结果可为改善贯流泵运行稳定性提供理论参考和工程应用支撑.

摘要： 为了解磁力搅拌过程湍流特性,对其开展了激光粒子图像测速(PIV)试验,并进行了本征正交分解(POD)分析.分析表明,在测量平面转子外部区域,除平均流动,含能量较高的流动结构为循环剪切流和转子旋转的尾涡结构.在搅拌槽底部具有较高的旋涡强度,有利于固体颗粒悬浮.流体与转子之间的流-固耦合作用使转子产生振荡,随转速升高,系统稳定性下降,平均流动含能降低,小尺度结构含能增加,涡流扩散增强,有利于混合和反应进行.

摘要： 事故条件下路基核反应堆以及受到海洋条件附加惯性力影响的浮动核反应堆一回路冷却剂会处于非稳定流动状态,进而改变冷却剂的流动和传热特性,影响反应堆的安全运行.本文应用锁相粒子图像测速(PIV)以及折射率匹配技术分别对脉动流条件下有无定位格架棒束通道内瞬时速度进行了测量.实验结果表明:对于不带定位格架的棒束通道,加速使得靠近通道壁面附近流体速度变大,而靠近中心区域流体速度变小.此外湍流强度分量随流体加速而逐渐变小,随流体减速而逐渐增加.对于流向压力梯度驱动的周期性脉动流,横向脉动速度均方根分量u'滞后于流向脉动速度均方根分量v',且二者都滞后于流速的变化;对于带定位格架的棒束通道,带有搅浑翼的定位格架强烈的交混作用极大地减小了流体加速度对棒束通道内速度分布和湍流强度带来的影响.实验结果有助于更加清晰地揭示脉动流在棒束通道中的作用机理.

摘要： 采用改进的DSM大涡模型模拟气相湍流流动,采用颗粒轨道模型模拟颗粒运动,在双向耦合气固湍流数理模型基础上,采用蒙特卡洛方法Tanaka模型进行颗粒碰撞计算,取得相同颗粒数量下不同粒径的固体颗粒随湍射流运动对气相射流的调制规律及颗粒弥散规律.结果 表明,较大粒径的颗粒加强了气流刚性,由于颗粒惯性较大,对冲碰撞使颗粒在碰撞滞止点聚集,使流场中颗粒相浓度分布不均;中等粒径的颗粒对气相耗散较小,颗粒受到离心力主导影响,碰撞后仍沿涡的外围扩散;较小粒径的颗粒对气相耗散严重,颗粒跟随性好,大多聚集在涡核内,碰撞后仍随气体向外扩散,在流场中分布均匀.

摘要： 在自然环境和水利工程中,异重流现象广泛存在.现实工况中,大多数底床覆盖砾石及不同粒径大小的泥沙颗粒,可视为粗糙底床,因此研究异重流流过粗糙底床的动力学特性具有实际科学意义及工程应用价值.本文利用持续入流式异重流水槽试验,综合考虑底床粗糙度和异重流初始质量分数,分析异重流头部位置、头部速度、掺混系数等扩散特性,不同断面的湍流强度及雷诺应力等湍流特性,结合雷诺应力法和湍动能法计算底床剪应力.结果表明:异重流头部速度与底床粗糙度呈负相关,与初始质量分数呈正相关;在高粗糙度、高初始质量分数工况时,底床粗糙度是控制其运动特性的主要因素;当粗糙度增加到一定程度时,异重流纵向时均流速剖面(沿水深分布)的峰值点出现“爬升现象”;湍流强度剖面(沿水深分布)出现一个极小值及两个极大值,其中纵向湍流强度是异重流湍流结构的主导,粗糙底床上的垂向湍流强度相比于光滑底床增加幅度明显;靠近底床附近,雷诺切应力为正值,远离底床区域,雷诺切应力为负值;利用湍动能法计算的底床剪应力均小于同粗糙度下的雷诺应力法;在总体理查森数相同情况下,异重流掺混系数与底床粗糙度呈正相关.最后总结出粗糙底床对异重流的主要影响为:摩阻力增加、掺混作用强化、近底床区域密度重分布、湍流边界层变厚及纵向时均流速剖面峰值点“爬升现象”的出现.

摘要： 对基于六旋翼无人机搭载风速仪进行边界层风场测量的可行性进行了研究,分析了实测得到的平均风速和风向角、湍流度、阵风因子、湍流积分尺度与功率谱密度等风场特性参数,并与测风塔上固定安装的风速仪测量结果进行比较。结果表明:基于无人机方法所测得的风速风向值经过修正后与测风塔实测值基本一致,两者误差在±3%以内;基于无人机方法所测风速拟合的风剖面精度较高,且与规范规定的B类地貌风剖面接近,其拟合计算的平均地面粗糙度为0.148;基于无人机方法所测得的各项脉动风特性参数与测风塔的实测值较为接近,两者误差控制在±5%以内;湍流度与阵风因子存在指数相关性;基于无人机方法所测得的脉动风速功率谱与测风塔所测脉动风速功率谱基本一致,且与Karman谱有较好的吻合。

摘要： 碟管式反渗透膜组件导流盘的湍流特性是影响其工作性能的重要参数,现有导流盘内部的湍流特性分布不均匀,导致渗透膜片抗污染性能较差。本文提出了一种匀速、高湍流的导流盘设计方法,采用计算流体动力学方法建立了该导流盘流动计算模型,分析了该导流盘内部湍流特性及其流动机理。分析结论表明:该导流盘结构的流速和湍流能量明显增强且分布均匀,显著提高了渗透膜片表面剪切应力。设计与分析结果可为现有导流盘结构改进提供参考意见,对提高碟管式反渗透膜组件抗污染性能具有较好的应用价值。

摘要： 碟管式反渗透膜组件导流盘的湍流特性是影响其工作性能的重要参数,现有导流盘内部的湍流特性分布不均匀,导致渗透膜片抗污染性能较差.本文提出了一种匀速、高湍流的导流盘设计方法,采用计算流体动力学方法建立了该导流盘流动计算模型,分析了该导流盘内部湍流特性及其流动机理.分析结论表明:该导流盘结构的流速和湍流能量明显增强且分布均匀,显著提高了渗透膜片表面剪切应力.设计与分析结果可为现有导流盘结构改进提供参考意见,对提高碟管式反渗透膜组件抗污染性能具有较好的应用价值.

摘要： 格栅湍流场常用于各类风洞试验中.运用计算流体动力学(CFD)技术,对格栅湍流场进行了数值模拟,获得了两种格栅下游流场的湍流特性,并同已有的风洞试验测试结果进行了对比分析.研究表明,数值模拟结果同风洞试验结果吻合良好,所得规律一致.随着距格栅距离的增加,流场的湍流强度呈指数下降趋势,湍流积分尺度呈线性增加趋势,脉动风功率谱形状保持一致,但总能量呈减小趋势.数值风洞作为分析格栅湍流场的一种新手段,具有结果可靠、灵活性强、成本低等优点.

摘要： 台风天气条件下的湍流特性是风工程领域一直关注的重点,近些年来的台风湍流特性研究普遍集中在某一个高度,且大多为一套仪器观测,在垂直高度上的同步观测几乎没有,且针对塔身对湍流结构影响的实测分析也不多见.rn 本文运用宁波凉帽山输电线路铁塔的宝贵实测数据,对“梅花”台风的湍流特性空间垂直分布及塔身对湍流场的影响做了分析,为风工程的相关设计参数提供科学有益的参考借鉴.rn 从结果的分析来看，塔身对观测数据的影响是不容忽略的，经过塔身的动力扰动以后，湍流强度、阵风系数、积分尺度均有非常大的变化，因此，在应用实测数据的时候，必须考虑塔身结构对测量数据的影响。rn 从风特性的垂直分布来看，在大气边界层的底部，湍流强度、阵风系数均随着高度的增加而增加;rn 从积分尺度来看，风的纵向u分量的积分尺度大致随高度没有变化，v分量积分尺度随高度增加而降低，w分量的积分尺度则增加;rn 从湍流功率谱幂函数值的分析来看，随着海拔的增加，湍流能量的低频部分增加，高频部分则相对降低，说明受到近地面的影响，湍窝能量由低频逐渐向高频转换。

摘要： 台风天气条件下的湍流特性是风工程领域一直关注的重点,近些年来的台风湍流特性研究普遍集中在某一个高度,且大多为一套仪器观测,在垂直高度上的同步观测几乎没有,且针对塔身对湍流结构影响的实测分析也不多见.鉴于此,本文运用宁波凉帽山输电线路铁塔的宝贵实测数据,对“梅花”台风的湍流特性空间垂直分布及塔身对湍流场的影响做了分析,为风工程的相关设计参数提供科学有益的参考借鉴.rn 从结果的分析来看，塔身对观测数据的影响是不容忽略的，经过塔身的动力扰动以后，湍流强度、阵风系数、积分尺度均有非常大的变化，因此，在应用实测数据的时候，必须考虑塔身结构对测量数据的影响。rn 从风特性的垂直分布来看，在大气边界层的底部，湍流强度、阵风系数均随着高度的增加而增加；从积分尺度来看，风的纵向u分量的积分尺度大致随高度没有变化，v分量积分尺度随高度增加而降低，w分量的积分尺度则增加：湍流功率谱幂函数值的分析来看，随着海拔的增加，湍流能量的低频部分增加，高频部分则相对降低，说明受到近地面的影响，湍窝能量由低频逐渐向高频转换。

摘要： 本文对圆孔射流近场的湍流特性进行了DNS模拟研究，同时与RANS模拟进行了对比研究。DNS模拟的Re=5000,计算网格3000 万，CPU=60。采用MPI 并行求解了可压缩的射流守恒方程，包括连续性方程、动量方程、能量方程和理想气体的状态方程。本文的对比研究，着重研究和评价了RANS模型在预测自由圆孔射流近场湍流特性存在的问题，同时提出了适用于射流近场湍流粘性系数的分段表达式，为工程上准确预测湍流切应力提供了可能。

摘要： 本文采用FLUENT软件中的K-ε可实现模型对轴向涡流器形成的流场进行数值模拟，计算结果表明轴向涡流器会在下游产生一低压回流区。通过对轴向涡流器下游流场速度的定性分析，得出轴向涡流器形成的流场可按四个区进行研究，并得出了涡流器轴向速度与切向速度在这四个区的分布规律。同时本文根据计算结果也对涡流器下游流场的湍流特性进行了分析。

摘要： 管道内旋转流可以增强流体的湍流特性，减薄流动边界层，强化传热。切向入口衰减性旋转流具有结构简单，流动阻力小的优点，但旋流强度会随着流线衰减。本文建立了具有内芯加强型旋流器的模型，通过改变内芯直径，及增加内芯锥形端头，利用RSM 湍流模型，雷诺应力方程压力应变项采用 IPCM+wall 模型，对内切入口长圆管内旋转流进行数值模拟分析。得到了管内流动随内芯结构的变化规律，结果表明带端头的内芯长度L=2D，内芯直径R=1/2D 时对衰减性旋转流流动有最好的增强作用。

摘要： 均速管流量计有结构简单、价格低廉、精确度较高、维护方便以及压力损失小等优点,得到了较大的应用.此前科技工作者们已针对均速管截面形状、取压孔形状和位置、降低静压的方法开展了大量的研究.为了研究均速管截面形状对均速管性能的影响,使用FLUENT软件对不同截面形状的均速管在直径200mm管道中进行二维稳态仿真,分析比较不同截面形状均速管湍流能量分布和速度分布.结论得出:均速管截面形状对均速管性能有较大的影响,并提出了较理想的截面形状.

摘要： 均速管流量计有结构简单、价格低廉、精确度较高、维护方便以及压力损失小等优点,得到了较大的应用.此前科技工作者们已针对均速管截面形状、取压孔形状和位置、降低静压的方法开展了大量的研究.为了研究均速管截面形状对均速管性能的影响,使用FLUENT软件对不同截面形状的均速管在直径200mm管道中进行二维稳态仿真,分析比较不同截面形状均速管湍流能量分布和速度分布.结论得出:均速管截面形状对均速管性能有较大的影响,并提出了较理想的截面形状.

摘要： 均速管流量计有结构简单、价格低廉、精确度较高、维护方便以及压力损失小等优点,得到了较大的应用.此前科技工作者们已针对均速管截面形状、取压孔形状和位置、降低静压的方法开展了大量的研究.为了研究均速管截面形状对均速管性能的影响,使用FLUENT软件对不同截面形状的均速管在直径200mm管道中进行二维稳态仿真,分析比较不同截面形状均速管湍流能量分布和速度分布.结论得出:均速管截面形状对均速管性能有较大的影响,并提出了较理想的截面形状.

摘要： 均速管流量计有结构简单、价格低廉、精确度较高、维护方便以及压力损失小等优点,得到了较大的应用.此前科技工作者们已针对均速管截面形状、取压孔形状和位置、降低静压的方法开展了大量的研究.为了研究均速管截面形状对均速管性能的影响,使用FLUENT软件对不同截面形状的均速管在直径200mm管道中进行二维稳态仿真,分析比较不同截面形状均速管湍流能量分布和速度分布.结论得出:均速管截面形状对均速管性能有较大的影响,并提出了较理想的截面形状.

摘要： 本发明公开了一种模拟湍流环境UWOC系统信道特性的建模方法，将Geldard组合散射相函数表达式中代表湍流的FF散射相函数替换为新湍流散射相函数，获得新的修正组合相函数；将新的修正组合相函数应用到蒙特卡洛UWOC系统信道特性仿真平台，获得反映各种强度湍流效应的接收光强信号及其统计特性。本发明从根本上解决了原组合相函数法只能模拟弱湍流环境的缺陷，可以快速、简单、准确地模拟“弱‑中‑强”三种状态下湍流信道接收信号的归一化接收光强分布，弥补了传统仿真方法的不足。

摘要： 本发明公开了湍流大气中测量远场光束扩展及闪烁特性的装置及方法，包括光学发射单元、光学接收单元和数据处理单元。光学发射单元包括发射端激光光源，发射端激光光源发射侧设置有电控光阑a。光学接收单元包括CCD相机，CCD相机设置在电控光阑a远离发射端激光光源的一侧，CCD相机远离电控光阑a的一侧设置有电控光阑b，电控光阑b远离CCD相机的一侧设置有接收天线，可以利用两个电控光阑，测量出不同情况下(近场、远场)束腰半径，利用束散角直接计算出由大气湍流引起的束散角变化量。可以通过测量CCD上光斑直径变化反映不同情况同步计算出到达角起伏；同时，利用CCD测量的数据,得到测量信号电压，进一步求出光强闪烁系数。

摘要： 本发明公开的一种研究湍流场中煤粉颗粒燃烧特性的实验装置及方法，属于煤粉燃烧技术领域。上盖板、中间板和下盖板依次固定连接，上盖板与中间板的内部通道连通形成密闭的燃烧腔室；中间板内部设有若干与燃烧腔室相切的狭缝，狭缝分别连接有气流入口，气流入口与燃料系统和氧化剂系统连接；外部石英管下端与上盖板连接且与燃烧腔室连通；中心给粉管的出口伸入燃烧腔室，入口与煤粉系统连接；内部石英管同轴嵌套在外部石英管内部，并且与外部石英管下端具有间距；中心给粉管的出口端内部设有旋片。本发明能够精确控制流场湍流强度，且场内温度和组分分布均匀，实现在不同湍流环境下煤粉颗粒的燃烧特性的研究。

摘要： 本发明公开一种基于机器学习的激光大气湍流传输特性分析方法。本方法首先在不同外界传输条件下，执行接收光信号强度起伏归一化方差测量操作，创建多层前向神经网络的训练样本集；然后用创建出的训练样本集训练多层前向神经网络，使多层前向神经网络逼近接收光信号强度起伏归一化方差与外界传输条件之间的函数关系；最后使用多层前向神经网络来获得特定外界传输条件下的接收光信号强度起伏归一化方差。由于本方法使用无量纲参量作为多层前向神经网络的输入，因此本方法建立的多层前向神经网络可以用于预测那些没有开展过实验测量的外界传输条件下的接收光信号强度起伏归一化方差。

摘要： 本发明涉及一种各向异性高超声速等离子体湍流中高斯波束的传播特性计算方法，根据各向异性等离子体湍流折射率起伏功率谱及Rytov近似理论，求解各向异性等离子体湍流中高斯波束的长期波束展宽和闪烁指数，引入了两个各向异性因子来参数化湍流单元在水平与垂直方向上的各向异性特性，对长期波束展宽和闪烁指数进行仿真并最终获取各向异性高超声速等离子体湍流中高斯波束的传播特性数据。该各向异性高超声速等离子体湍流中高斯波束的传播特性计算方法，弥补了各向异性高超声速等离子体湍流中高斯波束传播特性的不足，使高超声速等离子体湍流中的波传播问题不仅仅基于各向同性，为后续等离子体湍流中的电磁波传播问题提供理论基础。

摘要： 本发明公开了一种激光大气湍流传输特性的动态模拟装置，该装置包括激光器、探测器以及若干反射镜，还包括平移机构和相位屏，每个相位屏的表面起伏形貌符合科尔莫格罗夫功率谱的二维分布，各相位屏独立地由平移机构控制，在垂直于激光光束的平面内平动，以模拟激光大气湍流的动态相位畸变。本发明提供的技术方案利用微加工技术刻蚀的玻璃板制作相位屏并通过平移机构控制以实现激光大气传输的动态模拟，解决了现有技术中面临的仪器昂贵、装置复杂、分辨率低以及光衰减严重不宜传输强光的诸多问题。

摘要： 本发明公开了一种影响激光在大气湍流中传输特性的方法，在基台上固定安装激光传输链路和阵列相干声波发生链路，激光传输链路完成激光的发射接收；阵列相干声波发生链路完成阵列相干声波的产生，并作用于大气湍流模拟装置产生的大气湍流；激光传输链路包括顺次排列的激光器、准直镜、大气湍流模拟装置、光斑分析仪、电脑，光斑分析仪信号连接电脑；阵列相干声波发生链路包括顺次排列的信号发生器、功率放大器、阵列相干声源，阵列相干声源的声波传输方向与激光传输链路垂直；信号发生器电性连接功率放大器，功率放大器电性连接阵列相干声源；在可见光频段随着阵列相干声源声波频率的不同，激光束通过声波扰动后实现大气湍流的不同的传输特性。

摘要： 本发明涉及一种基于k‑ε等离子体湍流模型的电磁波传播特性分析方法，包括以下步骤：S1.根据气体电离Saha方程和等离子体的折射率，计算标准k‑ε湍流模型下等离子体湍流的介电系数；S2.基于所述介电系数和传输矩阵法，计算电磁波在不同等离子体湍流参数下的传播模型，利用所述传播模型分析电磁波传播特性。本发明基于标准k‑ε湍流模型下尘埃等离子体湍流传播系数的计算方法，求解等离子体湍流的介电常数，并在此基础上通过传输矩阵法求解得到标准k‑ε湍流模型下等离子体湍流中电磁波的传播系数，为研究究等离子体湍流的电磁波传播问题提供了理论依据。

摘要： 本发明公开了一种模拟湍流环境UWOC系统信道特性的建模方法，将Geldard组合散射相函数表达式中代表湍流的FF散射相函数替换为新湍流散射相函数，获得新的修正组合相函数；将新的修正组合相函数应用到蒙特卡洛UWOC系统信道特性仿真平台，获得反映各种强度湍流效应的接收光强信号及其统计特性。本发明从根本上解决了原组合相函数法只能模拟弱湍流环境的缺陷，可以快速、简单、准确地模拟“弱‑中‑强”三种状态下湍流信道接收信号的归一化接收光强分布，弥补了传统仿真方法的不足。

摘要： 本发明公开的一种研究湍流场中煤粉颗粒燃烧特性的实验装置及方法，属于煤粉燃烧技术领域。上盖板、中间板和下盖板依次固定连接，上盖板与中间板的内部通道连通形成密闭的燃烧腔室；中间板内部设有若干与燃烧腔室相切的狭缝，狭缝分别连接有气流入口，气流入口与燃料系统和氧化剂系统连接；外部石英管下端与上盖板连接且与燃烧腔室连通；中心给粉管的出口伸入燃烧腔室，入口与煤粉系统连接；内部石英管同轴嵌套在外部石英管内部，并且与外部石英管下端具有间距；内部石英管的出口端内部设有旋片。本发明能够精确控制流场湍流强度，且场内温度和组分分布均匀，实现在不同湍流环境下煤粉颗粒的燃烧特性的研究。