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基于熵产的离心泵流动损失特性研究

哈尔滨工程大学学报 2021年第2期42卷 266-272页

作者：任芸朱祖超吴登昊祝之兵李晓俊浙江工业大学之江学院浙江绍兴312030 浙江理工大学机械与自动控制学院浙江杭州310018 中国计量大学计量测试工程学院浙江杭州310018

离心泵被广泛的应用于航空航天和石油化工领域,其内部的流动损失特征尚未被完全揭示。为了揭示离心泵内部流动损失机理,本文以1台带诱导轮的离心泵模型为研究对象,采用熵产理论和q准则对不同转速和工况下的离心泵内部各个部件的流动损... 详细信息

离心泵被广泛的应用于航空航天和石油化工领域,其内部的流动损失特征尚未被完全揭示。为了揭示离心泵内部流动损失机理,本文以1台带诱导轮的离心泵模型为研究对象,采用熵产理论和q准则对不同转速和工况下的离心泵内部各个部件的流动损失特性进行定量分析。研究结果表明:局部熵产和壁面熵产值随着转速的增大而增大,与湍流耗散熵产和直接耗散熵产相比,壁面熵产所占的比率最高。腔体、蜗壳和叶轮是离心泵内部能量损失的核心区;叶轮内部的大量涡流和流体对叶片的冲击是造成叶轮能量损失的主要因素;叶顶泄漏涡是引起诱导轮能量损失的主要原因。

关键词：离心泵叶轮转速能量损失熵产 q准则涡核数值计算

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平板前缘分离抑制的周期性激励研究

工程热物理学报 2010年第1期31卷 36-39页

作者：刘飞胡亚涛刘敏甘加业吴克启华中科技大学煤燃烧国家重点实验室湖北武汉430074

本文采用大涡模拟对平板前缘分离在周期性来流激励作用下的流动结构进行了数值研究。将计算得到的结果与实验数据进行了对比。在此基础上,对涡量等值面和q准则可视化手段进行了比较。通过研究不同外部周期性激励频率抑制分离的效果,讨... 详细信息

本文采用大涡模拟对平板前缘分离在周期性来流激励作用下的流动结构进行了数值研究。将计算得到的结果与实验数据进行了对比。在此基础上,对涡量等值面和q准则可视化手段进行了比较。通过研究不同外部周期性激励频率抑制分离的效果,讨论了有效外部扰动频率与分离区域特征频率的关系。结果显示,外部频率为f_(shear)、f_(shed)、1/2f_(shear_时分离抑制明显,其中1/2f_(shear)效果最佳。当分离区域显著减小时,流动具有明显的周期性;当在外部扰动作用下的分离抑制效果很弱时,外部扰动无法直接在分离区域中促成对应尺度的涡生成。

关键词：周期性激励非定常抑制分离 q准则

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旋流数对分层旋流流场影响的大涡模拟研究

推进技术 2021年第9期42卷 2082-2093页

作者：路易聘肖隐利李文刚西北工业大学动力与能源学院陕西西安710072

为了深入理解分层旋流流场特征和燃烧稳定性,采用OpenFOAM对分层旋流燃烧器的冷态和燃烧流场进行了大涡模拟。研究了旋流数对分层旋流流场结构和非稳态特性的影响。采用q准则显示了流场中的瞬时涡结构;利用功率谱分析了流场中的进动特... 详细信息

为了深入理解分层旋流流场特征和燃烧稳定性,采用OpenFOAM对分层旋流燃烧器的冷态和燃烧流场进行了大涡模拟。研究了旋流数对分层旋流流场结构和非稳态特性的影响。采用q准则显示了流场中的瞬时涡结构;利用功率谱分析了流场中的进动特征。结果表明:在冷态工况下,旋流对回流区的位置和大小影响较小。随着旋流数增大,出口气流受到旋流诱导的离心作用,流动发散,流场扩张角变大,流场下游出现二次回流区。平均流场的三维流线与螺旋涡在空间中均表现为正交关系,表明螺旋涡是由剪切层Kelvin-Helmholtz不稳定性产生。在燃烧工况下,随着旋流数增大,回流区的面积增大,平均温度分布不断沿径向扩张,火焰锋面脉动增强,涡旋发生破碎的位置明显向上游移动。

关键词：分层旋流燃烧器大涡模拟回流区 q准则进动涡核

球床反应堆体心棱柱单元局部高温热点与涡特性分析

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能源研究与信息 2022年第3期38卷 161-169页

作者：周锐韬郭雪岩上海理工大学能源与动力工程学院上海200093

球床反应堆燃料球堆积会产生高温热点从而影响燃料球的完整性,高温热点的形成与复杂的氦气流动及产生的涡密切相关。为了确保数值模拟结果的准确性,对比了体心棱柱(BCP)面接触处理方式与人工间隙处理方式的差异,证明面接触结构更为合理... 详细信息

球床反应堆燃料球堆积会产生高温热点从而影响燃料球的完整性,高温热点的形成与复杂的氦气流动及产生的涡密切相关。为了确保数值模拟结果的准确性,对比了体心棱柱(BCP)面接触处理方式与人工间隙处理方式的差异,证明面接触结构更为合理。对研究对象构建结构化网格,采用大涡模拟(LES)方法分析不同接触位置处流场与温度的分布。采用q准则确定局部位置的涡结构,分析涡对球床内流动换热的影响。结果表明,BCP结构的特殊接触面会产生高温热点从而影响整体温度分布,涡的存在能够增强流动换热。

关键词：体心棱柱大涡模拟结构化网格 q准则

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旋转变径管内螺旋流相干结构的大涡模拟研究

地震工程与工程振动 2019年第6期39卷 38-45页

作者：张井龙刘崇江许红丽王尊策东北石油大学机械科学与工程学院黑龙江大庆163318 黑龙江省石油石化多相介质处理及污染防护重点实验室黑龙江大庆163318 大庆油田有限责任公司采油工程研究院黑龙江大庆163453 大庆油田有限责任公司第一采油厂地质大队黑龙江大庆163000

旋转管式分离设备的主分离段一般为变径管结构,针对其内部螺旋流的研究主要集中在平均统计量的分布规律上,缺乏从流动结构角度的描述。本文采用大涡模拟方法对不同旋转条件下变径管内螺旋流开展数值模拟研究,分别以q准则与基于SVD方法的... 详细信息

旋转管式分离设备的主分离段一般为变径管结构,针对其内部螺旋流的研究主要集中在平均统计量的分布规律上,缺乏从流动结构角度的描述。本文采用大涡模拟方法对不同旋转条件下变径管内螺旋流开展数值模拟研究,分别以q准则与基于SVD方法的POD分解法,对数值计算的速度场进行了分析。q准则等值面显示,螺旋涡从大锥段开始发生破碎,旋转效应能够减弱外涡流区的漩涡强度;POD分解重构后脉动速度场显示,脉动速度场的1阶模态为主模态,包含了湍流的大部分能量,5阶模态之后的流动为由小尺度涡构成的复杂湍动结构。旋转效应抑制了径向涡,促进了轴向涡。从流场结构的角度而言,旋转效应对分离起到了积极的作用。

关键词：变径圆管旋转壁面 LES q准则 POD

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航空发动机中介机匣旋涡结构分析

机械制造与自动化 2022年第3期51卷 213-216页

作者：黄旭雷雨冰南京航空航天大学能源与动力学院江苏南京210016

为了确定某航空发动机中介机匣内部的流场旋涡结构,对其进行数值模拟,采用q准则对流场进行分析,探索流场中的旋涡结构。研究发现,中介机匣中的旋涡模型主要由马蹄涡、壁角涡、轮毂/支板角区分离涡及机匣出口分离涡等4个旋涡构成。壁角... 详细信息

为了确定某航空发动机中介机匣内部的流场旋涡结构,对其进行数值模拟,采用q准则对流场进行分析,探索流场中的旋涡结构。研究发现,中介机匣中的旋涡模型主要由马蹄涡、壁角涡、轮毂/支板角区分离涡及机匣出口分离涡等4个旋涡构成。壁角涡与轮毂/支板角区分离涡位于轮毂端壁与支板的角区,主要因为角区的压力场导致了通道内较大的流动损失。机匣出口分离涡由机匣壁面较大的凸曲率产生,导致支板尾缘靠近机匣壁面的流场产生低速区。

关键词：航空发动机中介机匣 q准则旋涡结构简化模型

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基于新颖子波变换的高光谱遥感图像特征提取

中国图象图形学报 2009年第10期14卷 2042-2046页

作者：冯静舒宁武汉大学遥感信息工程学院武汉430079 武汉理工大学计算机学院武汉430064

提出了一种新颖的用于高光谱遥感图像特征提取的子波变换算法。与二进小波变换按恒q准则划分频域不同的是,该算法通过改变相邻子波的带宽比,可以实现更为灵活的频域划分。采用子波能量的离散余弦变换作为特征矢量,然后进行无监督C均值... 详细信息

提出了一种新颖的用于高光谱遥感图像特征提取的子波变换算法。与二进小波变换按恒q准则划分频域不同的是,该算法通过改变相邻子波的带宽比,可以实现更为灵活的频域划分。采用子波能量的离散余弦变换作为特征矢量,然后进行无监督C均值聚类实验和有监督RBF(径向基函数)神经网络分类实验。实验结果表明,子波变换能量的离散余弦变换特征可以有效地描述光谱曲线特征,且正确分类率高于传统的小波变换。

关键词：高光谱影像光谱特征子波变换 q准则特征提取

基于分离涡模拟的核主泵水力性能非定常特性分析

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兰州理工大学学报 2021年第4期47卷 52-58页

作者：王秀勇杜永峰汪东山吕雪黎义斌兰州理工大学能源与动力工程学院甘肃兰州730050 兰州理工大学甘肃省流体机械及系统重点实验室甘肃兰州730050

为了研究核主泵在设计工况下水力性能的非定常变化特征,基于DDES湍流模型,对某型号核主泵进行全流场非定常数值计算,并结合q准则捕捉的旋涡结构进行非定常特性分析.结果表明:在一个旋转周期内,受动静干涉作用,泵的瞬态外特性整体上具有... 详细信息

为了研究核主泵在设计工况下水力性能的非定常变化特征,基于DDES湍流模型,对某型号核主泵进行全流场非定常数值计算,并结合q准则捕捉的旋涡结构进行非定常特性分析.结果表明:在一个旋转周期内,受动静干涉作用,泵的瞬态外特性整体上具有不规律的周期性变化特征;叶轮与导叶流道内的旋涡结构会呈现出周期性分裂、融合的非定常现象,而压水室内旋涡结构则是发展与扩散的变化过程;导叶入口处不同时刻涡结构的变化会造成其不同程度的阻塞,从而引起出口压力的波动,造成泵的水力性能出现脉动效应,加剧泵的振动.

关键词：核主泵非定常水力性能 q准则旋涡运动

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基于大涡模拟的喷射器流动与工作特性研究

基于大涡模拟的喷射器流动与工作特性研究

作者：吕慧大连理工大学

学位级别：硕士

湍流一直是流体力学范畴内研究的热点与难点之一。圆湍射流也一直是研究者们关注的焦点。在圆湍射流中存在由于剪切层产生的拟序结构,一般采用RANS方法模拟的圆湍射流结果都只能得到时均流动特征很难获得湍流场中拟序结构的演化过程。... 详细信息

湍流一直是流体力学范畴内研究的热点与难点之一。圆湍射流也一直是研究者们关注的焦点。在圆湍射流中存在由于剪切层产生的拟序结构,一般采用RANS方法模拟的圆湍射流结果都只能得到时均流动特征很难获得湍流场中拟序结构的演化过程。但大涡数值模拟方法(LES)计算过程主要是对于湍流中较大尺度的涡采取滤波函数法直接进行计算,而对于湍流中存在的小涡,需要通过亚格子模型来封闭进而模拟,从而使得计算过程中可以获得更多的湍流信息,大涡模拟方法随着计算机技术的提升,目前逐渐被广泛采用,成为替代雷诺平均方法计算工程中湍流信息的主要手段。本文借助于大涡模拟方法首先对圆湍自由射流流场的湍流特性与空气动力学特性进行了分析,得到的结果与经典射流实验结果进行了对比验证,说明了大涡模拟对圆湍自由射流的模拟结果具有可靠性。将大涡模拟计算结果与RANS方法模拟得到的湍流射流结果相进行了比较,对于平均速度及二阶雷诺应力的预测,大涡模拟结果均比RANS方法得到的结果要好,从而验证了LES方法比RANS方法更具有一定的优越性。采用LES方法开展了对有伴随流存在的射流结构及空气动力特性的分析研究。对比了不同速度比条件下平行射流的大涡模拟结果后发现,随着速度比的增大,平行射流的轴向速度衰减速率下降,明显低于自由射流,而且平行射流核心长度增加;平行射流与自由射流特性呈现出明显的不同,随着伴随流速度的增加,射流卷吸能力增强,同时也抑制了射流的对外扩张,从而射流半宽度逐渐减小。在喷射器工作过程中,存在着工作流体与引射流体的不断混合、撞击,进而通过两种不同流体的混合撞击来传递能量,喷射器内的射流实质上为高雷诺数强剪切湍射流问题,正是由于在喷射器的内部存在着复杂的湍流以及各类流体的混合、卷吸等流动现象,因此对喷射器不同工况下内部流体流动过程观察困难,关于喷射器内部湍流流场的研究文献也相对较少。本文基于前面两章对湍射流的LES模拟分析,进而将该方法应用于喷射器内部流场信息的分析中,从流体湍流强度、不同时刻拟序结构演化等角度分析了喷射器的瞬时流场信息,从涡结构变化分析得到了喷射器主射流失稳过程与自由射流的涡结构变化过程相同。通过LES方法对喷射器的模拟计算以及涡结构的捕捉,从而加深了对喷射器内混合过程及流动机理的认识和理解。

关键词：射流大涡模拟喷射器湍流 q准则