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涡结构对小颗粒在圆管背风面碰撞分布的影响

浙江大学学报（工学版） 2006年第4期40卷 605-609页

作者：李相鹏周昊岑可法浙江大学能源清洁利用国家重点实验室浙江杭州310027

针对锅炉管背风面飞灰沉积过程,采用数值模拟的方法进行了研究.对绕柱气相湍流的模拟采用了较新的分离涡模拟方法（detached eddy simulation, DES）,通过对粒径为1～10 μm的颗粒在圆管背风面碰撞分布规律的计算发现背风面近壁区存在... 详细信息

针对锅炉管背风面飞灰沉积过程,采用数值模拟的方法进行了研究.对绕柱气相湍流的模拟采用了较新的分离涡模拟方法（detached eddy simulation, DES）,通过对粒径为1～10 μm的颗粒在圆管背风面碰撞分布规律的计算发现背风面近壁区存在的主涡、二次涡和分离点附近小涡对颗粒在背风面的碰撞均有一定的影响.当速度较小时,随着粒径的增大,颗粒在背风面碰撞的质量逐渐增加,大颗粒在主涡和二次涡作用下均有较大的碰撞质量流量,而且二次涡的作用明显强于主涡;速度增加后,由背风面3种涡结构引起的颗粒碰撞量均有不同程度的减少,此时主涡的作用较强,而且二次涡引起的大颗粒碰撞量有明显减少.通过与实验测试结果进行对比检验,证明了数值模拟结果的准确性.

关键词：分离涡模拟方法(DES) 颗粒涡结构碰撞分布

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超声速混合层涡结构内部流体的密度分布特性

物理学报 2020年第14期69卷 120-134页

作者：郭广明朱林邢博阳扬州大学机械工程学院扬州225127 上海交通大学航空航天学院上海200240

在使用大涡模拟方法获得超声速混合层流场的基础上,利用拉格朗日相干结构法和涡核位置提取方法,得到了涡结构的边界和涡核的位置坐标,并由此提出了涡结构内部流体密度分布的表示方法.通过分析涡结构内部流体的密度在不同情况(如涡结构... 详细信息

在使用大涡模拟方法获得超声速混合层流场的基础上,利用拉格朗日相干结构法和涡核位置提取方法,得到了涡结构的边界和涡核的位置坐标,并由此提出了涡结构内部流体密度分布的表示方法.通过分析涡结构内部流体的密度在不同情况(如涡结构的空间尺寸、混合层流场的压缩性和涡结构的融合过程)下的变化,揭示出超声速混合层涡结构内部流体的密度分布特性:在弱和中等压缩性的超声速混合层流场中,其涡结构内部流体的密度分布既关于流向(x轴)对称又关于纵向(y轴)对称,涡核处的流体密度最低而涡边界处的流体密度最高,流体密度在连接涡核与涡边界的射线上单调且近似均匀地增加;在强压缩性的超声速混合层流场中,其涡结构内部流体的密度分布不再具有对称性,而且流体密度呈现波动变化的特点;随着涡结构空间尺寸和流场压缩性的增加,涡核处的流体密度降低(最大减少量约为31%-56%),而涡边界的流体密度变化量约为6%-27%;在相邻两个涡结构的融合过程中,涡结构内部流体密度的变化较轻微,表明融合过程很可能是两个涡结构内部流体的对等组合过程.

关键词：密度分布涡结构超声速混合层大涡模拟

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垂直交叉双圆柱绕流数值模拟及涡结构分析

空气动力学学报 2005年第1期23卷 29-34页

作者：邓见任安禄邹建锋浙江大学力学系浙江杭州310027

用分块耦合方法数值模拟了垂直交叉双圆柱绕流 ,两圆柱间距为圆柱直径的 5倍 ,所取雷诺数为 2 0 0。在交叉结构的中心流场比较复杂 ,用λ2 方法准确地描述了其中的三维涡结构 ,发现上游圆柱规则的卡门涡街被下游圆柱截断成复杂的缠绕结... 详细信息

用分块耦合方法数值模拟了垂直交叉双圆柱绕流 ,两圆柱间距为圆柱直径的 5倍 ,所取雷诺数为 2 0 0。在交叉结构的中心流场比较复杂 ,用λ2 方法准确地描述了其中的三维涡结构 ,发现上游圆柱规则的卡门涡街被下游圆柱截断成复杂的缠绕结构。与串列双圆柱相比 ,垂直交叉双圆柱绕流上下圆柱的升阻力特性、Strouhal数等都呈现出许多不同的特点 ,下游圆柱升力振幅小于上游圆柱 ,阻力平均值大于上游圆柱。

关键词：圆柱绕流涡结构交叉柱相比卡门涡街耦合方法缠绕结构间距复杂阻力特性

流动分离与涡结构显示的激光诱导荧光水洞实验技术

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红外与激光工程 2019年第7期48卷 97-104页

作者：耿子海蔡晋生姜裕标西北工业大学航空学院

开展激光诱导荧光水洞实验技术研究的目的是为流动分离与涡结构显示提供实用、直观、有效的观测手段。本项工作在1 m×1 m水洞配置的连续片光设备基础上,针对532 nm波长激光光源特性,依据光学参数匹配原则选择了罗丹明B作为染色剂与荧光... 详细信息

开展激光诱导荧光水洞实验技术研究的目的是为流动分离与涡结构显示提供实用、直观、有效的观测手段。本项工作在1 m×1 m水洞配置的连续片光设备基础上,针对532 nm波长激光光源特性,依据光学参数匹配原则选择了罗丹明B作为染色剂与荧光剂,围绕染色剂与荧光剂的配置方法,连续激光器的激光强度、试验段流速、染色线出孔压力之间的匹配关系,照相、摄像视场与流动结构对比度匹配关系等问题,建立了激光诱导荧光实验系统,对圆柱绕流及尾流结构、运输机全机模型的机翼绕流与尾流结构、运输机尾舱门周围流场旋涡结构开展了实验研究。典型的流动分离与涡结构显示结果表明:激光诱导荧光技术具备从边界层结构到空间分离以及尾流特性等全覆盖的流场结构显示能力,值得推广应用。

关键词：激光诱导荧光 1 m×1 m水洞流动分离涡结构

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尾鳍摆动推进水动力与流动涡结构特征分析

船舶力学 2024年第2期28卷 220-228页

作者：苏博越翟树成白亚强张军中国船舶科学研究中心江苏无锡214082

作为BCF(body-caudalfin)推进模式中的典型代表,金枪鱼游动快,是重要的仿生研究对象之一。本文基于弹性光顺模型和局部网格重构模型动网格技术,建立仿金枪鱼尾鳍摆动推进流场RANS数值计算及涡结构提取分析方法,通过网格无关性验证,并与... 详细信息

作为BCF(body-caudalfin)推进模式中的典型代表,金枪鱼游动快,是重要的仿生研究对象之一。本文基于弹性光顺模型和局部网格重构模型动网格技术,建立仿金枪鱼尾鳍摆动推进流场RANS数值计算及涡结构提取分析方法,通过网格无关性验证,并与其它研究结果的比较验证数值计算方法的有效性。对尾鳍摆动推进过程中主要涡结构的产生与演化研究表明,尾鳍摆动推进水动力由St数主控,尾流中环状涡结构呈“之”形交错分布,并且随着St数增加,涡结构逐渐从单列演变成双列,推力系数逐渐增大。

关键词：尾鳍摆动数值计算水动力涡结构

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绕水翼间隙涡结构形成机理与间隙几何影响

浙江大学学报（工学版） 2020年第12期54卷 2344-2355页

作者：张虎左逢源张德胜施卫东江苏大学流体机械工程技术研究中心江苏镇江212013 无锡职业技术学院机械技术学院江苏无锡214121 南通大学机械工程学院江苏南通226019

为了分析绕水翼间隙涡结构形成机理和探究压力边圆角几何的影响,对绕NACA0009水翼间隙流动进行数值计算.通过流线涡量云图三维可视化分析,得到间隙流动特征及涡结构,对涡强度进行对比.对翼形中截面间隙进出口边速度和间隙区平面流线、... 详细信息

为了分析绕水翼间隙涡结构形成机理和探究压力边圆角几何的影响,对绕NACA0009水翼间隙流动进行数值计算.通过流线涡量云图三维可视化分析,得到间隙流动特征及涡结构,对涡强度进行对比.对翼形中截面间隙进出口边速度和间隙区平面流线、压力、湍动能进行比较分析.研究发现:直角叶顶水翼泄漏流在间隙进口边有较大的展向速度,在间隙内形成新月形分离区,在逆压梯度作用下形成叶顶分离涡(TSV),涡尺度与展向速度成正相关;叶顶泄漏涡(TLV)形成源于间隙出口边射流与吸力边侧低速流体之间的持续剪切作用,低速流体从剪切层获得持续的能量输运形成稳定的泄漏涡结构;间隙压力边圆角对TSV起抑制作用,降低了间隙区整体涡强度.

关键词：水翼圆角几何叶顶分离涡(TSV) 叶顶泄漏涡(TLV) 展向速度涡结构

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基于模式匹配法的明渠紊流涡结构分析

水科学进展 2013年第1期24卷 95-102页

作者：陈启刚李丹勋钟强王兴奎清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室北京100084

对涡结构进行识别是紊流涡动力学研究的难题,为了降低涡识别方法对流速测量空间分辨率的要求,消除阈值对涡识别结果可能产生的影响,提出了基于二维平面流场的涡结构模式匹配方法。应用该方法对明渠紊流中涡结构的密度、涡量、半径和强... 详细信息

对涡结构进行识别是紊流涡动力学研究的难题,为了降低涡识别方法对流速测量空间分辨率的要求,消除阈值对涡识别结果可能产生的影响,提出了基于二维平面流场的涡结构模式匹配方法。应用该方法对明渠紊流中涡结构的密度、涡量、半径和强度等特征参数和涡动力学特征进行了分析。结果表明,涡结构的密度和涡量沿水深逐渐减小,涡半径沿水深逐渐增大,涡结构的环量在近壁区迅速增大而随后基本维持稳定;在相同水深处,顺向涡密度大于逆向涡且具有更强的旋转运动;顺向涡的平均流场具有典型的发夹涡群特征,部分逆向涡与顺向涡在空间上具有相关关系。

关键词：涡结构涡识别模式匹配明渠紊流顺向涡逆向涡

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新型栅元湍流流动及涡结构数值模拟

原子能科学技术 2015年第5期49卷 842-847页

作者：肖红光鄢炳火陈文振海军工程大学核能科学与工程系湖北武汉430033

本文利用非稳态雷诺平均模拟(URANS)对非均匀壁厚新型栅元中的准周期性大尺度涡结构和湍流流动特性进行了模拟和分析。结果表明:新型栅元的对流换热能力优于传统栅元的;增加周向角可强化涡结构强度;随周向角的增大,新型栅元摩擦阻力系... 详细信息

本文利用非稳态雷诺平均模拟(URANS)对非均匀壁厚新型栅元中的准周期性大尺度涡结构和湍流流动特性进行了模拟和分析。结果表明:新型栅元的对流换热能力优于传统栅元的;增加周向角可强化涡结构强度;随周向角的增大,新型栅元摩擦阻力系数呈现先减小、后趋于恒定的变化趋势,而传热系数则会在达到极小值后略有上升。

关键词：新型栅元涡结构数值模拟 CFD

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明渠紊流中涡结构的运动规律

水科学进展 2017年第4期28卷 579-587页

作者：陈启刚钟强北京交通大学土木建筑工程学院北京100044 清华大学水利水电工程系北京100084

明渠紊流中随水流迁移的涡结构在传质过程中具有重要作用。为观测涡结构在整个生存期内的运动过程,将两套高频粒子图像测速系统的测量范围沿水流方向拼接,实现流场的大范围测量。将上述方法用于测量摩阻雷诺数为490~870的明渠紊流的纵... 详细信息

明渠紊流中随水流迁移的涡结构在传质过程中具有重要作用。为观测涡结构在整个生存期内的运动过程,将两套高频粒子图像测速系统的测量范围沿水流方向拼接,实现流场的大范围测量。将上述方法用于测量摩阻雷诺数为490~870的明渠紊流的纵垂面流场,并结合涡结构跟踪算法,得到了涡的生存时间、运动速度、位移及强度变化等参数。分析表明,涡结构的水平运动与水流同步,但整体有向水面抬升的趋势,在低雷诺数条件下,最大生存时间约10倍涡周转时间,最大垂向位移约0.4倍水深;随着雷诺数的增大,涡结构的量纲一运动速度未发生明显变化,但极限强度和强度变化速率均增大,且极限强度的增加幅度相对较小,使得涡结构的生存时间缩短,纵、垂向位移相应减小。研究结果揭示了生存时间是影响涡结构运动规律的关键变量,初步得到了涡结构运动规律随水流条件的变化趋势。

关键词：明渠紊流涡结构生存时间运动规律粒子图像测速