轴流泵叶顶泄漏涡形成演化机理与涡空化分析 被引量：8

1

作者 张虎 左逢源 +1 位作者 张德胜 施卫东 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第2期157-167,共11页

为了掌握轴流泵叶顶泄漏涡(TLV)的形成演化机理,评估涡形成空化条件和间隙宽度的影响,进行了轴流泵间隙泄漏流动实验和数值计算分析。通过流线涡量云图三维可视化分析,得到间隙流动特征及其涡结构,并比较分析涡初生时吸力面的速度流线... 为了掌握轴流泵叶顶泄漏涡(TLV)的形成演化机理,评估涡形成空化条件和间隙宽度的影响,进行了轴流泵间隙泄漏流动实验和数值计算分析。通过流线涡量云图三维可视化分析,得到间隙流动特征及其涡结构,并比较分析涡初生时吸力面的速度流线、涡量和湍动能。对比了不同截面的物理量分布,并对不同空化条件下空化发展与TLV涡强度之间的关系进行了分析。研究表明:泄漏剪切带是形成TLV的主要区域,该区域的湍动能和涡量均较大,轴向主流与间隙射流形成对流,促进了涡的生成和发展,大间隙下的泄漏流速、涡强度与涡尺度更大;TLV核心区涡旋来自剪切带形成的剪切涡和周向的来流涡。在大空化数下,涡与空化分布基本一致,涡强度与空化正相关,叶顶涡空化在大间隙时延伸更远。在小空化数下,涡与空化位置不完全重合,空化形成所需要的涡强度较低,易扩展形成片状空化,间隙宽度对空化的影响较小。 展开更多

关键词 轴流泵 间隙宽度 叶顶泄漏涡 涡强度 泄漏剪切带 空化

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基于三维粒子图像测速技术的艉流场试验 被引量：6

2

作者 佘文轩 周广利 +2 位作者 吴铁成 张东汗 振前 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第1期26-33,共8页

为了解决船舶艉部流场复杂流动机理认知困难的问题,本文依托哈尔滨工程大学船模水池实验室拖曳水池中的大型水下三维粒子图像测速系统,以具有槽道U型船艉的某型号单桨商船缩比模型为研究对象,对设计工况下不同截面处的船舶艉流场进行测... 为了解决船舶艉部流场复杂流动机理认知困难的问题,本文依托哈尔滨工程大学船模水池实验室拖曳水池中的大型水下三维粒子图像测速系统,以具有槽道U型船艉的某型号单桨商船缩比模型为研究对象,对设计工况下不同截面处的船舶艉流场进行测量。测量结果展现了舭涡、螺旋桨毂帽涡以及"钩状"速度等值线等流动结构。同时对不同截面位置处的船舶艉流场进行了3方向速度、涡旋强度以及涡量等对比分析。分析结果表明:与一般U型艉肥大型船舶艉流场相比,具有槽道U型船艉流场在其结构形式中同样具有强烈的船艉舭涡和"钩状"速度等值线。但是其船艉舭涡和"钩状"结构有明显的向船中收缩趋势,受船中向内的凹陷船体表面影响,具有明显的边界层流场收缩现象。 展开更多

关键词 三维粒子图像测速系统 船舶艉流场 舭涡 毂帽涡 槽道U型船艉 涡旋强度 涡量

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旋涡声散射特性的尺度效应数值研究 被引量：4

3

作者 马瑞轩 王益民 +2 位作者 张树海 武从海 王勋年 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2021年第10期184-193,共10页

以声波为主要表现形式的膨胀过程和以旋涡为主要表现形式的剪切过程之间的非线性耦合问题一直以来都是流体力学的研究热点.尤其是旋涡对声波的散射问题,具有重要的科学意义与工程应用背景.本文通过线性紧致格式直接数值求解二维欧拉方程... 以声波为主要表现形式的膨胀过程和以旋涡为主要表现形式的剪切过程之间的非线性耦合问题一直以来都是流体力学的研究热点.尤其是旋涡对声波的散射问题,具有重要的科学意义与工程应用背景.本文通过线性紧致格式直接数值求解二维欧拉方程,获得了平面声波穿过均熵Taylor涡的散射特性.与之前经典文献中的标准算例比较,结果极其吻合,直接验证了研究所采用的高精度高分辨率空间差分和时间推进格式以及远场无反射边界条件(缓冲区)的计算方法在时域同时解析动力学量和声学量(量级远远小于动力学量)的有效性.通过引入散射截面,将全区域的散射分为长波近似区、共振散射区和几何声学区.针对每个子区域,重点分析了无量纲尺度量旋涡强度和长度尺度比对散射声场的影响,给出了散射声场关于上述两个关键无量纲参数的尺度律关系,并且得到了极低马赫数极大波长时散射声场的分布函数.在此基础上给出了关于旋涡声散射物理机制的一种解释. 展开更多

关键词 声散射 旋涡强度 长度尺度比 尺度律

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基于速度梯度张量特征值的陷窝内旋涡分析 被引量：2

4

作者 刘静 李杰 张恒 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第3期826-834,共9页

作为一种新型的涡流发生器,陷窝具有流动阻力小、综合传热性能高的特点,是现代高性能涡轮叶片内部冷却新技术.旋涡的定量分析是陷窝强化传热优化设计的重要依据.针对在不同陷窝模型下的旋涡结构、分离方式和背景压力变化引起的旋涡强度... 作为一种新型的涡流发生器,陷窝具有流动阻力小、综合传热性能高的特点,是现代高性能涡轮叶片内部冷却新技术.旋涡的定量分析是陷窝强化传热优化设计的重要依据.针对在不同陷窝模型下的旋涡结构、分离方式和背景压力变化引起的旋涡强度无法定量分析的问题,本文提出采用涡核速度和涡核速度梯度张量特征值来定量分析旋涡的方法.通过采用涡核处局部坐标系表示的速度矢量和速度梯度张量,得到了涡核的轴向速度、径向速度、旋转角速度、轴向加速度和径向加速度,并在此基础上简化出了用最大轴向速度、最大轴向加速度和最大旋转角速度综合表示的旋涡强度的定量分析方法.用该方法分析了不同深宽比陷窝诱导的旋涡结构,随着深宽比的增大,最大轴向速度、最大轴向加速度和最大旋转角速度均呈现明显的增大趋势,旋涡强度增大.研究表明此方法具有数据处理简单、通用性强、不受分离方式限制、不受背景压力影响的特点,且提取到的数据具有明确的物理意义,适用于各类旋涡定量分析. 展开更多

关键词 陷窝 旋涡分析 速度梯度张量 旋转角速度 旋涡强度

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前后串列布置的吸水管周围流场PIV实验研究 被引量：3

5

作者 何耘 陈惠泉 李玉梁 《水力发电学报》 EI CSCD 北大核心 2008年第1期37-41,共5页

水泵进水池中沿来流方向前后串列布置多根吸水管时,其周围流场具有复杂的三维、不稳定、强紊动的特性。本文在玻璃水槽内对不同管间距条件下的吸水管周围进行了大量的PIV流场量测实验,通过流场分析显示,上游吸水管的尾流作用加剧了下游... 水泵进水池中沿来流方向前后串列布置多根吸水管时,其周围流场具有复杂的三维、不稳定、强紊动的特性。本文在玻璃水槽内对不同管间距条件下的吸水管周围进行了大量的PIV流场量测实验,通过流场分析显示,上游吸水管的尾流作用加剧了下游吸水口的水流紊动强度,流场多处出现表面旋涡和水内旋涡,其运动形态复杂多变。同时,随着吸水管设置间距的缩短,吸水口附近流速分布趋于不均匀,旋涡涡量逐渐增强。 展开更多

关键词 水力学 吸水管 旋涡 PIV 涡量

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不同深宽比陷窝诱导涡结构分析

6

作者 刘静 李杰 《航空计算技术》 2014年第5期5-8,共4页

陷窝所诱导的旋涡强化动量或热的交换,使得陷窝在分离流动控制和强化对流传热研究中很受关注。深宽比是影响陷窝诱导涡结构的重要参数,开展了深宽比对陷窝诱导涡结构影响的研究。研究发现,深宽比为0.06时,涡结构为马蹄涡;深宽比为0.1至0... 陷窝所诱导的旋涡强化动量或热的交换,使得陷窝在分离流动控制和强化对流传热研究中很受关注。深宽比是影响陷窝诱导涡结构的重要参数,开展了深宽比对陷窝诱导涡结构影响的研究。研究发现,深宽比为0.06时,涡结构为马蹄涡;深宽比为0.1至0.14时,涡结构为闭式分离泡;深宽比为0.16至0.20时,涡结构为对称类龙卷风涡;深宽比为0.22至0.30时,涡结构为非对称类龙卷风涡。通过涡核涡强度对比发现,过深的陷窝和过浅的陷窝其内涡强度均比中等深度陷窝弱。 展开更多

关键词 陷窝 涡结构 深宽比 马蹄涡 类龙卷风涡 涡强度

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绕水翼间隙流动及其泄漏涡特征的数值分析 被引量：1

7

作者 张虎 左逢源 +1 位作者 张德胜 施卫东 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2020年第10期1243-1252,共10页

本文采用SST-CC湍流模型对10 mm间隙的NACA0009翼形进行了数值计算,验证了压力边圆角水翼的叶顶泄漏涡(TLV)空化等值面和轴向、圆周速度云图,证明了数值计算的准确性。数值计算获得了翼形间隙流动在各截面的流线、速度、压力、涡量、空... 本文采用SST-CC湍流模型对10 mm间隙的NACA0009翼形进行了数值计算,验证了压力边圆角水翼的叶顶泄漏涡(TLV)空化等值面和轴向、圆周速度云图,证明了数值计算的准确性。数值计算获得了翼形间隙流动在各截面的流线、速度、压力、涡量、空化云图等流场信息数据;分析对比了间隙区与翼展区压力系数的分布规律;应用λ2准则分析得到TLV沿流向方向的涡强度分布,以及其在翼形中部达到最大的结果,得出TLV来源于翼形截面泄漏流和来流涡;应用涡量输运方程分析得出TLV在泄漏射流作用下存在展向、垂向速度梯度导致涡核轨迹偏移的机理和TLV在泄漏射流、来流与空化之间交互作用下的演变规律。 展开更多

关键词 水翼 间隙流动 叶顶泄漏涡 涡强度 涡量输运方程

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机身前体横截面形状对三角翼涡破裂位置的影响 被引量：1

8

作者 李栋 付海鸣 +1 位作者 张振辉 杨茵 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第8期1400-1410,共11页

通过求解三维定常雷诺时均方程,采用剪切应力输运(SST)湍流模型,在亚声速范围内,分别对融合体前体-三角翼组合体和旋成体前体-三角翼组合体流场中翼涡破裂现象进行了数值模拟。模拟结果显示:与旋成体前体相比,在中、大迎角时,融合体前... 通过求解三维定常雷诺时均方程,采用剪切应力输运(SST)湍流模型,在亚声速范围内,分别对融合体前体-三角翼组合体和旋成体前体-三角翼组合体流场中翼涡破裂现象进行了数值模拟。模拟结果显示:与旋成体前体相比,在中、大迎角时,融合体前体的分离涡,涡量集中、强度高,进入机翼上方流场后,能够与翼涡密切耦合,彻底地改变翼涡强度的分布状态,显著地延迟翼涡破裂。在此基础上,对融合体前体延迟翼涡破裂的机理进行了深入探讨。通过对模拟结果的对比分析,可得出下述结论:(1)机身前体横截面形状对翼涡强度的分布状态有着重大影响;(2)翼涡强度的分布状态对翼涡破裂位置有着重大影响,保持翼涡强度递增,有利于形成轴向顺压梯度,是延迟翼涡破裂的一个重要措施。 展开更多

关键词 数值模拟 融合体前体 三角翼 涡流强度 涡流破裂

原文传递

非黏性泥石流的涡滚形成机理研究

9

作者 王勇智 唐红梅 《重庆交通大学学报（自然科学版）》 CAS 2007年第4期124-127,共4页

通过对涡滚形成过程中的物理和动力学特性的分析,发现非黏性泥石流的涡滚形成与泥石流的紊动和扰动有密切联系,进而通过对紊动和扰动形态的分析及推理,得到了非黏性泥石流涡流形成的判断依据,此研究为泥石流流速进一步研究奠定了基础,... 通过对涡滚形成过程中的物理和动力学特性的分析,发现非黏性泥石流的涡滚形成与泥石流的紊动和扰动有密切联系,进而通过对紊动和扰动形态的分析及推理,得到了非黏性泥石流涡流形成的判断依据,此研究为泥石流流速进一步研究奠定了基础,同时对从能量角度对泥石流的破坏力以及冲击过程中的协带能力研究打下了基础. 展开更多

关键词 涡滚 涡面 涡度 非黏性泥石流

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任意形状平面曲线涡束诱导速度的计算

10

作者 刘雅君 苗红梅 郑光明 《延安大学学报（自然科学版）》 2004年第1期37-39,共3页

给出了计算任意形状曲线涡束在研究点(点与涡束在同一平面内)诱导速度的简单表达式,并举例做了说明。

关键词 涡束 涡强度 诱导速度

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缸内直喷汽油机旋流喷射喷雾特性影响因素的分析研究

11

作者 王艳华 李云清 +1 位作者 李波 李天蕾 《农机化研究》 北大核心 2011年第11期206-210,共5页

为了研究影响缸内直喷汽油机高压旋流喷嘴喷雾特性的因素,对高压旋流喷射初始阶段运动进行了理论分析研究,确定了影响初始喷雾旋流体运动的无量纲参数。通过试验改变空心旋流体内外压差、初始旋流强度、旋流体油膜厚度,发现喷雾特性呈... 为了研究影响缸内直喷汽油机高压旋流喷嘴喷雾特性的因素,对高压旋流喷射初始阶段运动进行了理论分析研究,确定了影响初始喷雾旋流体运动的无量纲参数。通过试验改变空心旋流体内外压差、初始旋流强度、旋流体油膜厚度,发现喷雾特性呈不同的变化趋势。随着旋流体内外压力差的增大,喷雾锥角明显减小而贯穿度变化不大;旋流强度增加,喷雾贯穿距离明显增加,而喷雾锥角变化不大;增加旋流体初始厚度,可以使喷雾在自由空间中外形尺寸增加。 展开更多

关键词 高压旋流喷射 无量纲参数 压力差 旋流强度 油膜厚度

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飞机近场尾涡特性数值模拟研究 被引量：12

12

作者 温瑞英 王红勇 +1 位作者 刘薇 褚双磊 《飞行力学》 CSCD 北大核心 2016年第1期46-50,共5页

对飞机近场尾涡参数进行定量分析是研究尾涡运动、消散规律的基础,也是合理缩减空中交通尾流间隔的重要理论依据。采用有限体积法求解质量加权平均Navier-Stokes方程,湍流模型采用RSM模型,数值模拟了B757-200飞机的近场尾涡特性,并对飞... 对飞机近场尾涡参数进行定量分析是研究尾涡运动、消散规律的基础,也是合理缩减空中交通尾流间隔的重要理论依据。采用有限体积法求解质量加权平均Navier-Stokes方程,湍流模型采用RSM模型,数值模拟了B757-200飞机的近场尾涡特性,并对飞机尾涡参数进行了相关计算。结果表明：在飞机尾涡的近场区域初始尾涡位置与飞机迎角无关;涡核间距随流向距离的增加线性减小;尾涡切向速度的最大值随流向距离的增加呈指数规律递减;涡核半径约为机翼展长的5%~10%。 展开更多

关键词 近场 尾涡特性 数值模拟 涡核半径 尾涡强度

原文传递

绊线对叶片根部马蹄涡的影响研究 被引量：1

13

作者 王建明 李明 +2 位作者 祝魁 温学兵 马驰 《北华大学学报（自然科学版）》 CAS 2014年第6期725-730,共6页

为了降低叶片根部马蹄涡的强度,在简化了的叶片-平板结构的上游某位置布置一根绊线.选用k-ωSST湍流模型和SIMPLE算法,使用fluent软件数值模拟不同固定位置、不同高度及不同形状的绊线对叶片根部马蹄涡所产生的影响.结果显示,每一种绊... 为了降低叶片根部马蹄涡的强度,在简化了的叶片-平板结构的上游某位置布置一根绊线.选用k-ωSST湍流模型和SIMPLE算法,使用fluent软件数值模拟不同固定位置、不同高度及不同形状的绊线对叶片根部马蹄涡所产生的影响.结果显示,每一种绊线都能不同程度地削弱马蹄涡系.放置在距离叶片根部d/T=1处且高度h/T=1/20(T为叶片最大厚度,d为绊线距离叶片距离,h为绊线高度)的方形截面形状的绊线,对绊线后的流动分布、流向涡空间尺度和马蹄涡的涡量整体控制有较好的效果.同时定义了表明马蹄涡强度的涡强系数(基于马蹄涡涡心涡量及涡心位置),在此控制工况下涡强系数降到原来的16%.另外,在考虑减小绊线对上游流动影响的情况下,截面为斜角30°的绊线是比较好的选择. 展开更多

关键词 角区流动 马蹄涡 流动控制 绊线 涡强系数

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基于CFD方法的主动襟翼控制旋翼翼型涡特性研究 被引量：1

14

作者 胡志远 徐国华 史勇杰 《南京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第2期167-172,共6页

基于计算流体力学(Computational fluid dynamics,CFD)技术,建立了一个适用于旋翼二维主动襟翼控制(Active flap control,AFC)数值模拟的方法。在满足对翼型参数化分析的前提下,使用Euler方程求解以提高计算速度,并采用嵌套网格方法对AF... 基于计算流体力学(Computational fluid dynamics,CFD)技术,建立了一个适用于旋翼二维主动襟翼控制(Active flap control,AFC)数值模拟的方法。在满足对翼型参数化分析的前提下,使用Euler方程求解以提高计算速度,并采用嵌套网格方法对AFC旋翼后缘襟翼进行运动控制。应用所建立的方法,首先进行了算例验证计算,然后着重对AFC旋翼翼型进行了数值模拟。在此基础上,进一步开展了AFC旋翼翼型主要参数对后缘涡影响的计算分析。结果表明:提高桨尖马赫数、增加后缘小翼摆动频率能加快涡产生速度;而提高桨尖马赫数、增大后缘小翼摆动幅度和后缘小翼长度能增大涡的强度;但增大后缘小翼与主桨叶缝隙间距仅在一定范围内能够增加涡强度。 展开更多

关键词 计算流体力学 主动襟翼控制 运动嵌套网格 桨涡强度

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基于涡量修正的叶栅气动优化设计 被引量：1

15

作者 姚征 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2001年第4期376-382,共7页

从改进气动载荷分布和边界层特性着手 ,研制一套可供叶栅优化设计与改型的计算方法与程序。本方法充分考虑到工程设计的要求 ,在优化过程中避免采用过多的数学手段 ,而注重气动分析对叶片设计的指导作用。叶片造型计算由正、反问题交替... 从改进气动载荷分布和边界层特性着手 ,研制一套可供叶栅优化设计与改型的计算方法与程序。本方法充分考虑到工程设计的要求 ,在优化过程中避免采用过多的数学手段 ,而注重气动分析对叶片设计的指导作用。叶片造型计算由正、反问题交替迭代进行 ,具有良好的可靠性和直观性。实例计算取得了满意的结果。 展开更多

关键词 气动优化设计 低型损叶栅 涡量修正 汽轮机 气动特性 叶片型线

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三角柱体对机翼根部马蹄涡的影响

16

作者 李明 祝魁 +2 位作者 朱建勇 马驰 王建明 《民用飞机设计与研究》 2015年第3期73-76,共4页

在现有文献的基础上,采用k-ωSST湍流模型和SIMPLE数值模拟算法,进一步探讨增加宽度比的三角柱体对于角区马蹄涡的影响。结果显示当三角柱体宽度在一定范围内增加时,马蹄涡的控制效果得到进一步提高。定义的涡强系数(基于涡心位置及马... 在现有文献的基础上,采用k-ωSST湍流模型和SIMPLE数值模拟算法,进一步探讨增加宽度比的三角柱体对于角区马蹄涡的影响。结果显示当三角柱体宽度在一定范围内增加时,马蹄涡的控制效果得到进一步提高。定义的涡强系数(基于涡心位置及马蹄涡的涡量)能很好地表征马蹄涡的强度。当三角柱体宽度与机翼厚度相同时,即宽度比为b/T=1(b为三角形宽度,T为机翼最大厚度)时涡强系数降到原来的27%。文中的三角柱体的高度仅为机翼厚度的1/20,和当地边界层的厚度相当。此种三角柱既能控制马蹄涡,又不会引起流场的整体剧烈变化。 展开更多

关键词 角区流动 马蹄涡 三角柱体 流动控制 涡强系数

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火旋风燃烧过程中负压场的探究

17

作者 何海 武保林 江平 《消防科学与技术》 CAS 北大核心 2021年第1期29-32,共4页

为了探究自然驱动的四面夹缝火旋风装置中,火旋风燃烧过程中油层表面形成的负压场,在一定简化的假设条件下,建立了火旋风燃烧过程中产生的负压场模型,对火旋风的涡核半径、涡核强度进行了计算。实验室形成的小型火旋风涡核半径与油盘尺... 为了探究自然驱动的四面夹缝火旋风装置中,火旋风燃烧过程中油层表面形成的负压场,在一定简化的假设条件下,建立了火旋风燃烧过程中产生的负压场模型,对火旋风的涡核半径、涡核强度进行了计算。实验室形成的小型火旋风涡核半径与油盘尺寸成正相关。涡核强度与涡核半径的关系则可用指数函数表示;气动力机制是决定火旋风质量燃烧速率的主导机制。 展开更多

关键词 火旋风 负压场 涡核半径 涡核强度 负压抽吸

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