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基于IB-LBM方法的圆柱绕流流场结构统计特性研究

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基于IB-LBM方法的圆柱绕流流场结构统计特性研究

作者：李姜华上海应用技术大学

学位级别：硕士

钝体绕流广泛存在于自然界、工程应用和社会生活中,大部分钝体绕流都可以简化为圆柱绕流,研究其流动特性和机理具有广泛的应用背景和很强的理论意义。本文采用浸没边界法和格子Bolzmann方法相结合的方法（IB-LBM）来模拟圆柱绕流这一经... 详细信息

钝体绕流广泛存在于自然界、工程应用和社会生活中,大部分钝体绕流都可以简化为圆柱绕流,研究其流动特性和机理具有广泛的应用背景和很强的理论意义。本文采用浸没边界法和格子Bolzmann方法相结合的方法（IB-LBM）来模拟圆柱绕流这一经典的流体力学问题,主要算例包括双圆柱绕流、近壁面单圆柱绕流和多圆柱绕流,得到如下结论:1.对于并列双圆柱绕流,研究了圆柱间的间距和圆柱直径大小对流场结构特性影响。发现在等直径的双圆柱绕流问题中,当两个圆柱之间的距离较小时,圆柱上涡的脱落会受到抑制,圆柱的阻力系数近似为1.15;而对于非等直径的圆柱绕流,较小的间距也会抑制涡的脱落,但是小圆柱的阻力系数均大于大圆柱并随着间距增大而减小。2.对于近壁面圆柱绕流,分析了圆柱与下壁面间距离和雷诺数对流场的影响。结果显示由于壁面的影响,圆柱涡脱落会受到抑制,下方的抑制作用大于上方的,随着间隙比增大,抑制作用减小;间隙比较小时尾流与壁面的相互作用明显且呈拟周期性变化,同时也存在涡合并、附着涡和三级子结构等复杂的流动现象;在间隙比较大时,会出现涡对交换以及涡对位置与无壁面约束时相反的现象;对涡数密度函数、拟涡能以及涡环量三个量与涡面积的关系进行统计均发现存在一定的标度行为。3.对于利用圆柱列阵激发理想二维湍流结构的研究,分析了流场不同尺度之间的能量传递以及涡结构演化。其流动过程复杂,存在涡合并、涡破碎等现象。能谱结果显示存在双级串过程,能量通量分析很好地解释了此现象的物理机制,结构函数标度指数显示在逆级串上不存在间歇性,而在正级串上存在弱间歇性;涡数密度函数、涡能量以及涡环量三个量与涡面积的关系也存在一定的标度行为;在考虑时间尺度时,关于时间和涡面积的涡数密度函数存在一个三段式函数关系;整个流场的动能以及所有涡结构所含动量随着时间演化几乎保持守恒,涡结构的能量约占整个流场能量的30%。

关键词：涡统计圆柱绕流 IB-LBM

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SBR动力学模型比较与改进

重庆建筑大学学报 2007年第5期29卷 135-138页

作者：李姜华郑泽根邹小兵肖声重庆市宏伟辐射防护技术服务有限公司重庆400021 重庆大学城市建设与环境工程学院重庆400045

SBR法是一种理想的按一定时间顺序间歇操作运行的活性污泥处理工艺,是序批式间歇活性污泥法的简称。它具有工艺流程简单、处理效果稳定、占地面积小、耐冲击负荷强及具有良好的脱氮除磷能力等优点,是目前正在深入研究之中的一项污水生... 详细信息

SBR法是一种理想的按一定时间顺序间歇操作运行的活性污泥处理工艺,是序批式间歇活性污泥法的简称。它具有工艺流程简单、处理效果稳定、占地面积小、耐冲击负荷强及具有良好的脱氮除磷能力等优点,是目前正在深入研究之中的一项污水生物处理新技术。通过对SBR法的基质降解过程动力学进行了分析讨论,与几种不同的SBR动力学模型进行比较,推导出微生物生长和基质降解动力学关系式,以期促进这一领域工作的进展。

关键词： SBR法动力学数学模型

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单级压气机性能衰退定量研究

航空动力学报 2010年第7期25卷 1588-1594页

作者：李本威李冬李姜华王永华杨欣毅海军航空工程学院飞行器工程系烟台264001 海军航空工程学院研究生管理大队烟台264001 青岛科技大学中德科技学院青岛266061

压气机叶形改变会导致其性能的下降.以往计算其性能衰退通常假定叶形表面变化是均匀的,或在性能模型中引入损失系数,结果会产生误差.采用在易积垢部位增加随机尺寸的方法来模拟叶片积垢等原因造成的形状改变,并分析了叶片积垢、叶顶间... 详细信息

压气机叶形改变会导致其性能的下降.以往计算其性能衰退通常假定叶形表面变化是均匀的,或在性能模型中引入损失系数,结果会产生误差.采用在易积垢部位增加随机尺寸的方法来模拟叶片积垢等原因造成的形状改变,并分析了叶片积垢、叶顶间隙增大等因素对压气机性能的影响.通过仿真获得了压气机在各种不同工况下性能定量衰退程度,以及压气机叶片表面气流流场、总温的变化情况.结果对发动机性能衰退研究和故障分析具有一定的理论与应用价值.

关键词：压气机性能衰退叶形积垢沉淀叶顶间隙

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pH值对明胶废水脱氮除磷的影响

重庆建筑 2013年第3期12卷 37-39页

作者：刘水红李姜华重庆两江建筑工程质量检测有限公司重庆400060 重庆市宏伟辐射防护技术服务有限公司重庆400021

该文采用两级串联SBR工艺处理明胶废水,考察了系统pH变化时引起的钙离子浓度的变化以及对脱氮除磷效果的影响。研究结果表明:在进水总磷为608.7～1176.8mg/L、总氮为169.2～229.3mg/L的情况下,系统出水TP、TN的平均去除率分别为99.2%和... 详细信息

该文采用两级串联SBR工艺处理明胶废水,考察了系统pH变化时引起的钙离子浓度的变化以及对脱氮除磷效果的影响。研究结果表明:在进水总磷为608.7～1176.8mg/L、总氮为169.2～229.3mg/L的情况下,系统出水TP、TN的平均去除率分别为99.2%和93%左右,该工艺脱氮除磷效果良好;pH值和系统钙离子浓度、磷酸钙或磷酸氢钙沉淀量、总磷浓度之间有密切关系;系统pH值宜保持在7.0左右。

关键词： pH 两级SBR 脱氮除磷

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小间隙比下近壁面圆柱绕流尾涡特性研究

水动力学研究与进展（A辑） 2022年第5期37卷 657-667页

作者：张瑞安李姜华邱翔刘宇陆卢志明上海大学力学与工程科学学院、上海市应用数学和力学研究所上海200072 上海应用技术大学理学院上海年201418

该文采用DNS方法数值模拟了小间隙比(L/D≤0.5),即圆柱与下壁面距离L和圆柱直径D之间的比值不大于0.5时近壁面单圆柱绕流的流场,并采用瞬时涡度偏差(IVD)和拉格朗日平均涡度偏差(LAVD)方法对涡旋在脱落初期及壁面碰撞阶段的演化进行研... 详细信息

该文采用DNS方法数值模拟了小间隙比(L/D≤0.5),即圆柱与下壁面距离L和圆柱直径D之间的比值不大于0.5时近壁面单圆柱绕流的流场,并采用瞬时涡度偏差(IVD)和拉格朗日平均涡度偏差(LAVD)方法对涡旋在脱落初期及壁面碰撞阶段的演化进行研究。研究表明,近壁面圆柱绕流脱落涡在初期会存在一段涡旋合并的过程,间隙比小于0.3时,合并发生在脱落涡之间;而间隙比介于0.3和0.5之间时,合并发生于脱落涡和壁面分离涡之间。同时利用从涡旋生成到发展成LAVD涡旋结构(稳定的卡门涡)的时间得到不同间隙比与不同雷诺数下涡旋合并持续的时间,并定量描述了该过程中涡旋内部流体与外部流体的物质交换。该文同时分析了脱落涡与壁面碰撞阶段的能量与动量输运问题,当碰撞发生时,碰撞区域摩擦力方向会发生改变,从而引起近壁涡旋运动特性改变,导致涡旋碰撞前后动能的损失,且其能量损失随间隙比增大而增大,在L/D=0.3、0.4和0.5时碰撞前后动能损失率分别为0.28、0.31和0.36。

关键词：近壁面圆柱绕流脱落涡拉格朗日拟序结构

基于IB-LBM的尾流与壁面湍流之间的涡旋相互作用

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基于IB-LBM的尾流与壁面湍流之间的涡旋相互作用

220kV线路在不同相序情况下对环境的影响

第二十九届全国水动力学研讨会

作者：李姜华李家骅夏玉显邱翔上海应用技术大学机械工程学院上海应用技术大学城市建设与安全工程学院

使用IB-LBM研究二维槽道中圆柱的尾流与壁湍流之间涡的相互作用。在壁面处出现边界层,同时由于边界层的不稳定性在壁面边界附近产生二级涡。边界层通过"ejection"过程向外喷发涡旋结构。尾流与湍流边界层之间相互作用形成的偶极子远离壁... 详细信息

使用IB-LBM研究二维槽道中圆柱的尾流与壁湍流之间涡的相互作用。在壁面处出现边界层,同时由于边界层的不稳定性在壁面边界附近产生二级涡。边界层通过"ejection"过程向外喷发涡旋结构。尾流与湍流边界层之间相互作用形成的偶极子远离壁面,最后由于黏性耗散作用而消失。最终,涡旋相互作用的稳定状态出现涡街和弱的边界层。在壁面附近直接级联能谱的标度行为是k,它表示涡度拟能向小尺度移动。在远离壁面的二维湍流的逆级联能谱是k,这意味着能量向大尺度移动。

关键词：涡的相互作用 IB-LBM 尾流壁湍流

来源： cnki会议评论

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重庆电力高等专科学校学报 2011年第1期16卷 58-61页

作者：马耀宇李传福李姜华重庆市电力公司重庆400014 重庆市宏伟辐射防护技术服务有限公司重庆400014

通过理论计算220kV同塔双回线路在不同相序情况下产生的工频电场强度、工频磁感应强度,分析不同相序情况下产生电磁环境污染对环境影响的大小,为电磁环境保护和高压线路的电磁环境影响评价提供参考依据。

关键词： 220kV线路同塔双回工频电场强度磁感应强度

重晶石混凝土医用加速器机房屏蔽防护效能分析

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医疗卫生装备 2011年第11期32卷 117-118页

作者：陈渝周一兵李姜华第三军医大学新桥医院设备科重庆400037

目的:分析检测重晶石混凝土配合比,结合加速器机房屏蔽防护要求,进行屏蔽防护效能的剂量估算。方法:基于15 MV加速器主要防护关注点,参考国家标准和NCRP 151#报告推荐方法,进行屏蔽防护设计和计算。结果:采用重晶石混凝土建设医用加速... 详细信息

目的:分析检测重晶石混凝土配合比,结合加速器机房屏蔽防护要求,进行屏蔽防护效能的剂量估算。方法:基于15 MV加速器主要防护关注点,参考国家标准和NCRP 151#报告推荐方法,进行屏蔽防护设计和计算。结果:采用重晶石混凝土建设医用加速器机房,其施工工艺直接影响混凝土容重比和机房屏蔽防护效能。结论:重晶石混凝土建设机房可减小墙体厚度,能有效屏蔽X射线、电子线和中子污染。

关键词：医用加速器重晶石混凝土剂量估算屏蔽防护

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近壁圆柱绕流尾流的特性

自然杂志 2021年第6期43卷 420-429页

作者：李姜华王伯福邱翔周全刘宇陆上海大学力学与工程科学学院/上海市应用数学和力学研究所上海应用技术大学理学院

近壁圆柱绕流是许多工程问题分析简化的物理模型。圆柱尾流与壁面边界层的相互作用产生了复杂而丰富的多尺度湍流结构。文章对工程中由这种湍流结构引起的圆柱涡脱落频率、圆柱所受阻力和升力的变化,以及这种湍流结构的产生和演化的规... 详细信息

近壁圆柱绕流是许多工程问题分析简化的物理模型。圆柱尾流与壁面边界层的相互作用产生了复杂而丰富的多尺度湍流结构。文章对工程中由这种湍流结构引起的圆柱涡脱落频率、圆柱所受阻力和升力的变化,以及这种湍流结构的产生和演化的规律进行了综述和分析,并对进一步开展的研究提出了建议。

关键词：圆柱绕流尾流边界层相互作用