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基于熵产-涡量的水泵水轮机转轮能量损失特性

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排灌机械工程学报 2023年第6期41卷 541-548页

作者：李正贵王冬李德友李琪飞西华大学流体及机械工程省重点实验室四川成都610000 哈尔滨工业大学能源科学与工程学院黑龙江哈尔滨150000 兰州理工大学能源与动力工程学院甘肃兰州730000

为探究水泵水轮机组因频繁改动活动导叶开度而引起的机组不稳定运行机理,基于熵产理论与涡量理论,采用数值模拟与试验相结合的方法,针对水泵水轮机小流量、高效率和大流量这3种工况开展能量损失特性分析.结果表明:随着活动导叶开度的增... 详细信息

为探究水泵水轮机组因频繁改动活动导叶开度而引起的机组不稳定运行机理,基于熵产理论与涡量理论,采用数值模拟与试验相结合的方法,针对水泵水轮机小流量、高效率和大流量这3种工况开展能量损失特性分析.结果表明:随着活动导叶开度的增加,转轮区域总涡量值增大,高涡量值分布区域及主流区熵产率先减小后增大,壁面熵产率增大;能量损失与流态紊乱程度呈正相关,转轮区域的旋涡流、冲击、摩擦等现象是引起能量损失的重要原因.对相同工况模型进行试验,其结果与数值模拟结果类似,此研究结果为水泵水轮机的设计与效率提升提供了重要依据.

关键词：水泵水轮机涡量熵产非设计工况能量损失

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低雷诺数下钝体三维尾迹中的涡量符号律

物理学报 2020年第3期69卷 188-198页

作者：林黎明中国科学院力学研究所中国科学院流固耦合系统力学重点实验室

钝体是目前各种工程中广泛应用的一种结构.钝体绕流的尾迹涡动力学也是经典的流体力学研究对象之一.本文通过直接数值模拟,针对低雷诺数下各种钝体结构的不可压缩绕流,当形成三维尾迹时,研究具有特定符号的涡量分布特征.通过分析两类钝... 详细信息

钝体是目前各种工程中广泛应用的一种结构.钝体绕流的尾迹涡动力学也是经典的流体力学研究对象之一.本文通过直接数值模拟,针对低雷诺数下各种钝体结构的不可压缩绕流,当形成三维尾迹时,研究具有特定符号的涡量分布特征.通过分析两类钝体结构,基本的直柱体和受到几何扰动的柱体,总结并得到了更为广泛适用的涡量符号律.通过对比并分析这两类钝体结构,结合理论证明的结果,进一步厘清了对产生涡量符号律的这两类钝体结构之间的内在物理关联,即引起自然失稳的小扰动在惯性力作用下产生的表面涡量只能向下游演化发展,而几何扰动则根据扰动位置,产生的表面涡量可以向扰动上游或下游演化发展.从而可以推测所有钝体结构尾迹中的各种型式的涡脱落模态,从涡量符号律的演化角度来看,实际上是一致的,都是起源于壁面产生特定符号组合规律的∏型涡.

关键词：涡量符号律钝体尾迹

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基于涡量流函数方程的POD低阶模型研究

工程热物理学报 2016年第10期37卷 2167-2174页

作者：陈静静韩东旭王烨王艺宇波中国石油大学(北京)机械与储运工程学院油气管道输送安全国家工程实验室/城市油气输配技术北京市重点实验室北京102249 兰州交通大学环境与市政工程学院铁道车辆热工教育部重点实验室兰州730070 北京石油化工学院机械工程学院北京102617

现有流动的POD低阶模型大都是对N—S方程建立的,由于在建立过程中推导较复杂且研究发现,涡量流函数低阶模型重构流场所需的基函数个数少于N—S低阶模型所需的个数,因此本文研究基于涡量-流函数方程的POD模型。本文将此模型应用于顶盖驱... 详细信息

现有流动的POD低阶模型大都是对N—S方程建立的,由于在建立过程中推导较复杂且研究发现,涡量流函数低阶模型重构流场所需的基函数个数少于N—S低阶模型所需的个数,因此本文研究基于涡量-流函数方程的POD模型。本文将此模型应用于顶盖驱动流验证该模型的计算精度。数值计莽表明:当采用较少个数的基函数时,基于涡量流函数的POD低阶模型较基于N—S方程的POD低阶模拟计算精度更高;保证计算精度相同时,基于涡量流函数的POD低阶模型所需基函数个数更少;且该模型与有限容积法计算结果吻合良好。

关键词： POD低阶模型涡量流函数

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基于涡量原理的草鱼幼鱼力学特性研究

实验力学 2020年第5期35卷 915-924页

作者：张永年胡晓余英俊洪亮张奔石小涛三峡大学水利与环境学院湖北宜昌443002 湖北省鱼类过坝技术国际科技合作基地三峡大学湖北宜昌443002

为了研究草鱼幼鱼自由游泳状态下的高效推进模式和动力形成过程,本文利用粒子图像测速技术(PIV)和涡量分析原理,对草鱼幼鱼直线、转弯和后退三种游泳状态下的力学特征进行了研究。结果表明,直线和转弯状态下的草鱼幼鱼主要依靠尾鳍推动... 详细信息

为了研究草鱼幼鱼自由游泳状态下的高效推进模式和动力形成过程,本文利用粒子图像测速技术(PIV)和涡量分析原理,对草鱼幼鱼直线、转弯和后退三种游泳状态下的力学特征进行了研究。结果表明,直线和转弯状态下的草鱼幼鱼主要依靠尾鳍推动自身前进,当其后退游泳时,主要动力部位逐渐转移至胸鳍,此时幼鱼受到的推力却不到直线游泳时的50%。通过对草鱼幼鱼直线、转弯和后退三种游泳状态下的推进效率进行对比分析,发现草鱼幼鱼的整体推进效率与尾涡结构、头部偏角符合正态分布规律,且较小的头部偏角(小于15°)与尾涡结构(0.1〜0.4)更有利于草鱼幼鱼的高效推进。

关键词：自由游泳涡量推力推进效率 PIV

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激波冲击火焰的涡量特性研究

爆炸与冲击 2015年第6期35卷 839-845页

作者：朱跃进董刚江苏大学能源与动力工程学院江苏镇江212013 南京理工大学瞬态物理重点实验室江苏南京210094

激波冲击火焰的现象涉及一系列复杂的物理化学过程,其中涡量的生成与演化对控制火焰发展起重要作用。为系统分析激波冲击火焰过程中的涡量特性,采用二维带化学反应的Navier-Stokes方程对平面入射激波及其反射激波与球形火焰作用的现象... 详细信息

激波冲击火焰的现象涉及一系列复杂的物理化学过程,其中涡量的生成与演化对控制火焰发展起重要作用。为系统分析激波冲击火焰过程中的涡量特性,采用二维带化学反应的Navier-Stokes方程对平面入射激波及其反射激波与球形火焰作用的现象进行了数值研究,通过引入并行计算达到高网格分辨率的要求。计算结果表明,斜压项对火焰区内涡量生成起主导作用,压缩项和耗散项在火焰膨胀阶段抑制涡量生成,此外,火焰在激波压缩阶段主要受物理过程而非化学反应过程影响。

关键词：爆炸力学涡量 Navier-Stokes方程火焰激波斜压项

基于声源识别技术的非接触式区域流体涡量测量方法

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实验室研究与探索 2021年第11期40卷 42-45页

作者：陈力沈哲杨志刚同济大学汽车学院上海201804 同济大学上海地面交通工具风洞中心上海201804 同济大学上海市地面交通工具空气动力与热环境模拟重点实验室上海201804 北京民用飞机技术研究中心北京102211

基于流动与声传播方向之间的理论关系,采用声源识别设备对区域流体涡量给出一种非接触式测量方法。首先基于射线追踪法、波束成形声源识别和风洞声漂移计算方法等相关基础理论与方法,给出测试原理的推导与简化过程,并确定目标区域设定... 详细信息

基于流动与声传播方向之间的理论关系,采用声源识别设备对区域流体涡量给出一种非接触式测量方法。首先基于射线追踪法、波束成形声源识别和风洞声漂移计算方法等相关基础理论与方法,给出测试原理的推导与简化过程,并确定目标区域设定方法以及具体的计算公式。然后对实施方法,如设备要求、测量步骤予以明确并限定测试方法的使用范围。最后通过声学风洞试验对本方法进行了展示和验证,证明该方法能够有效测量目标区域内总涡量平均值与瞬时值。

关键词：涡量非接触测量声源识别射线追踪

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含沙空化对轴流泵内涡量分布的影响

中国农村水利水电 2021年第2期 124-132页

作者：林鹏胡东王舒朱荣生湖南人文科技学院能源与机电工程学院湖南娄底417000 江苏大学流体机械工程技术研究中心江苏镇江212013

考虑空化与泥沙磨损的联合作用,采用SST k-ω湍流模型和ZGB空化模型,数值模拟研究不同空化程度下,轴流泵内涡量的变化过程。结果表明:涡量主要分布在叶片背面后部、出口边处以及叶片头部,工作面处涡量较小。相比清水而言,输送介质中含... 详细信息

考虑空化与泥沙磨损的联合作用,采用SST k-ω湍流模型和ZGB空化模型,数值模拟研究不同空化程度下,轴流泵内涡量的变化过程。结果表明:涡量主要分布在叶片背面后部、出口边处以及叶片头部,工作面处涡量较小。相比清水而言,输送介质中含沙对叶轮和导叶内涡量的影响较大;随着粒径的增大,叶轮和导叶表面涡量随之增大,然而涡量的增大幅度不明显。低含沙量和小颗粒泥沙可以改善导叶内漩涡分布,减小漩涡强度。随着空化压力的降低,泵内涡量迅速增大,说明,粒径对泵内涡量的影响不大,含沙量和空化是引起涡量增大的主要原因。

关键词：轴流泵含沙空化涡量空化特性

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有压管道内绕交汇式圆柱系涡量特性研究

有压管道内绕交汇式圆柱系涡量特性研究

作者：强懿鹏太原理工大学

学位级别：硕士

筒装料管道水力输送方式是通过对传统管道运输方式进行一定的改造与完善,进而形成的一种新型大物块固液两相流运输方式。它不仅拥有运输成本低、运输效率高等特点,而且其特殊的运输方式—管道车运输,更是极大的丰富了运输物料的选择种... 详细信息

筒装料管道水力输送方式是通过对传统管道运输方式进行一定的改造与完善,进而形成的一种新型大物块固液两相流运输方式。它不仅拥有运输成本低、运输效率高等特点,而且其特殊的运输方式—管道车运输,更是极大的丰富了运输物料的选择种类。由于管道车这一特殊运载容器的存在,使得在运输过程中避免了物料与运输介质直接接触,防止了物料与运输介质发生相关反应,减少了物料在运输途中的损耗,省去了在物料接收后对其进行脱水等相关复杂工序,所以该种运输方式具有很广的应用前景。对管道车及周围流场的相关研究是推进该运输理论早日应用到实践中去的必经之路。本文考虑到管道车在结构上属于一种交汇式圆柱系并根据管道车结构上的特点,结合国家自然基金“管道列车水力输送能耗研究（51179116）”,采用FULENT软件对交汇式圆柱系后涡量场进行数值模拟并进行了物理试验验证。通过改变主圆柱系尺寸和管道内的流量,来模拟计算不同参数下涡量场的变化情况,通过分析得出如下结论:1.通过数值模拟计算出的结果与相关文献中物理试验结果进行比对,发现模拟结果与试验结果的相对误差在4.6%以内,证明该模拟方法可行。2.交汇式圆柱系后涡量场整体上呈中心对称分布,涡量集中分布在支脚处附近以及圆柱系外壁与管道内壁处。涡量集中区域也是速度场中流速梯度最大的区域。3.沿主圆柱上下壁面处的涡量梯度很大,并在脱离壁面以后,在柱系后绕流场两侧形成比较明显的涡量带,但支脚后部涡量带并不明显。4.由于三个支脚的影响,涡量分布呈夹角为120°类环形阵列分布,涡量主要集中在三个支脚处附近,并沿周向扩散形成一圈环形涡量带。5.在柱系尺寸不变的情况下,随着流量的增大,柱系后涡量场的涡量值整体上有所增大,同时涡量场的影响范围也开始向下游延伸。在流量不变的情况下,随着柱系中主圆柱直径的增大,涡量值整体上有所增长,管道中心区域的涡量分布减少,整个涡量场呈环形分布;随着柱系主圆柱长度的增大,涡量值同样有所增长,柱系后流场中涡量分布的整体形式没有太大变化,但是涡量场中涡量梯度增大的区域明显增多。6.对于支脚后涡量场,在流量不变的情况下,涡量值随着离支脚处的距离增大而减小。随着流量的增大,涡量值也随之增大,但是该规律只在支脚后一段距离内适用。随着与支脚处的距离不断增大,涡量值几乎在一定范围内波动,而不受流量变化的影响。流量不变时,随着主圆柱长度的增大,涡量下降区的下降幅度增大。而且离管壁处越远的区域,其涡量场所受影响程度越大。同时随着主圆柱长度的增长,下降区的影响长度沿水流方向从30mm增长到50mm,主圆柱直径的增大对涡量场的影响效果类似。

关键词：大涡模拟交汇式圆柱系涡量管道

同方学位论文库评论

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同方学位论文库

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潜艇涡量场和流噪声等效声中心的数值预报

华中科技大学学报（自然科学版） 2012年第5期40卷 64-70页

作者：杨琼方王永生张明敏海军工程大学船舶与动力学院湖北武汉430033 海军工程大学电子工程学院湖北武汉430033

为了实现潜艇湍流噪声及其等效声中心的数值预报,在分析SUBOFF潜艇拖曳和自航状态下涡量场的基础上,采用大涡模拟与声学边界元相结合的方法,在频域内预报了流噪声空间分布、测点谱源级曲线和声指向性,求取了等效声中心位置并分析了其受... 详细信息

为了实现潜艇湍流噪声及其等效声中心的数值预报,在分析SUBOFF潜艇拖曳和自航状态下涡量场的基础上,采用大涡模拟与声学边界元相结合的方法,在频域内预报了流噪声空间分布、测点谱源级曲线和声指向性,求取了等效声中心位置并分析了其受螺旋桨旋转作用的影响.计算结果表明:附体与艇体结合部马蹄涡和附体端面诱导项链形涡对是潜艇涡量场的主要特征,且马蹄涡系具有较高的强度和稳定性;附体尾涡脱落频率存在19.22Hz的线谱,且在尾涡测点谱曲线中得到明确体现;随着频率增加,流噪声蝶形指向性对应的辐射瓣状区间数随波数增加,且正横方向声压要强于首尾方向;流噪声等效声中心位于距艇艏0.46倍艇长处,在10Hz～1kHz内总声源级为95.09dB;艇艉桨对附体马蹄涡系影响较小,但促使等效声中心迅速移至艇艉.

关键词：潜艇流噪声涡量等效声中心大涡模拟边界元数值声学