导管对螺旋桨水动力性能的影响

以面元法为数值计算方法,采用双曲面元以消除面元间的缝隙.分别计算螺旋桨和导管,二者之间的影响通过迭代方法加以考虑.螺旋桨对导管的诱导速度在导管表面周向平均,导管对螺旋桨的诱导速度在螺旋桨盘面处周向平均,从而使导管周围和螺旋桨周围的非定常流动简化为定常流动.应用该方法编制了程序,计算了导管桨的水动力性能,进一步研究了导管的大小、形状、位置等因素对螺旋桨的水动力性能、表面压力分布、叶片环量分布等的影响.     

北江千吨级航道整治研究：Ⅱ二维数学模型与整治河段通航水流条件分析

基于有限体积方法,建立平面二维水流数学模型,对北江白石窑枢纽坝下19km航道整治工程进行数值研究．运用实测水文资料对模型进行验证．验证结果表明：该模型精度符合规范要求．计算了整治工程实施前、后白石窑坝下游河段通航水流特性,分析了各级恒定流和非恒定流作用下整治工程对坝下游河段通航水流条件的影响．研究结果表明：实施整治工程后,整治河段水流条件得到了明显的改善,水流条件可以满足千吨级船舶的通航要求．     

吸喷结合式水翼水动力及空泡性能的数值分析

以NACA0012为研究对象,采用2种湍流模型对翼型绕流进行模拟,通过与实验值对比,确定了合理的湍流模型.分别计算分析了船用水翼添加前缘抽吸作用、后缘喷水作用、吸喷结合作用后,升力系数、阻力系数和升阻比的变化情况,结果表明,船用水翼在微吸水、喷水或吸喷结合作用下均提升了翼型的升阻比,起到了增效的作用.开展了翼型在无吸喷、单吸口、单喷口及吸喷结合形式下的定常与非定常空泡流动的数值模拟,计算结果表明,前缘吸水可以抑制空泡的发展,尾部喷水却会使翼型空泡分布扩大化,吸喷结合形式较为适中;针对翼型的3种改进均使空泡周期增长,可抑制单位时间内空泡云的脱落,减少对水翼表面的剥蚀.     

建筑结构非定常绕流风场的数值模拟方法

给出了一种适用于计算建筑结构非定常绕流风场的大涡数值模拟算法．该算法基于有限差分法,采用曲线坐标结构网格,能精确描述形状复杂的物面边界,为下一步准确模拟含有因结构受风变形所致运动边界的绕流场奠定了基础．该算法采用投影法解耦纳维一斯托克斯方程中的压力和速度,对非定常流场的时间步进采用二阶Adams—Bashforth方法．采用同位网格以减少计算所需内存,为了平抑同位网格下中心差分格式导致的固有压力波动现象,计算对流速度时采用Rhie—Chow动量插值方法,利用编制的曲线坐标系下大涡模拟数值计算程序,对德州理工大学（TTU）建筑足尺模型绕流风场进行了模拟,所得结果与现场实测和风洞试验结果进行了比较,结果表明,本文算法是建筑结构非定常绕流风场数值模拟的有效方法．     

Flow stress model of stainless steel 0Cr13Ni5Mo at elevated temperature

For a more accurate forming calculation and numerical simulation of hydraulic turbine blade, experimental studies on the flow stress of stainless steel 0Cr13Ni5Mo were carried out upon Gleeble-1500 thermal simulator under different deformation conditions.The results then were analyzed and the effects of all influencing factors were summarized consequently.New mathematic models were conceived.Utilizing the software Matlab, regression coefficients were calculated by the least square method.The model has an eminent capability of curve-fitting performance with impact structure whose correlation coefficient is up to 0.9080 and the cosine coefficient is 0.9958.All mathematic models and process parameters can be used in engineering calculations or computer simulations.     

不同交通流状态下的车头间距分布

采用实地调查方法,将车头时距经速度转化成车头间距,并利用实测流量进行饱和度的计算,进而对车头间距进行深入的研究,得出不同交通流状态下车头间距的分布特性．自由流阶段车头间距分布是属于负指数分布,稳定流开始车头间距属于移位负指数分布,至稳定流后期车头间距分布只有部分属于移位负指数分布,r值随着交通流量的增加会缩小;在稳定流后期（0．53～0．63）和不稳定流（0．64-1）一般采用爱尔朗分布拟合．     

Flow Stress Model of Stainless Steel OCr13Ni5Mo at Elevated Temperature

For a more accurate forming calculation and numerical simulation of hydraulic turbine blade,experimental studies on the flow stress of stainless steel OCr13Ni5Mo were carried out upon Gleeble-1500 thermal simulator under different deformation conditions.The results then were analyzed and the effects of all influencing factors were summarized consequently.New mathematic models were conceived.Utilizing the software Matlab,regression coefficients were calculated by the least square method.The model has an eminent capability of curve-fitting performance with impact structure whose correlation coefficient is up to 0.908 0 and the cosine coefficient is 0.995 8.All mathematic models and process parameters can be used in engineering calculations or computer simulations.     

列车绕流的瞬态与稳态数值模拟对比

采用大涡模拟（Large Eddy Simulation,LES）和基于雷诺平均（Reynolds Average Navier-Stocks,RANS）的SST（Shear Stress Transport）k-ω湍流模型,分别对高速列车单车明线运行进行瞬态和稳态的仿真计算,通过与实车测试数据比较对数值模拟进行了验证.对比分析LES和RANS的计算结果发现：对于车头表面测压点,LES和RANS都能给出高精度的计算结果,且LES的瞬态计算结果表明,表面压力最大值在一个很宽的范围内波动;对于列车绕流结构,LES较RANS表现出更强的小尺度涡的捕捉能力,尤其表现在复杂的尾流区;通过气动力系数的傅里叶变换分析了波动的频域特性.LES在较复杂列车模型外流场模拟中的高计算精度,及其广泛的结果信息可以为列车的系统耦合设计提供可靠的数据参考.     

潜艇螺旋桨直接辐射噪声的数值计算

采用计算流体力学与声学边界元方法相结合求解了潜艇尾部大侧斜螺旋桨的直接辐射噪声.与一般螺旋桨噪声计算不同的是,螺旋桨非定常计算时引入了潜艇尾部桨盘面的速度分布作为非均匀来流,能够提供更加真实的螺旋桨脉动压力源场.提取桨叶表面的声偶极源项后,采用边界元方法,求解FW-H方程,得到了螺旋桨空间测点的声压谱和总声级.桨盘面速度分布由全附体潜艇粘性流场数值计算得到,其可信性由艇体表面的压力系数与试验值的比较给予了验证.螺旋桨数值模型的可信性由敞水特性预报值与试验值的比较进行了验证.     

高速铁路隧道压力波数值分析

本文根据一维、可压缩、不等熵非定常流体流动理论并利用特征线法发展了高速列车驶人隧道引起隧道内空气压力瞬变的数值模拟方法，并根据该方法初步探讨了喇叭口型隧道减缓压力波的效果。计算结果表明，该方法可作为我国高速铁路隧道设计参数选择的研究工具。隧道设置喇叭状洞口作为减缓压力波的措施是可行的。     

y+值对MIRA模型气动参数计算精度的影响

为研究量纲为1的参数y+值对车辆气动参数计算精度的影响, 以阶梯背MIRA模型为基础, 在保证模型网格数量与质量相近的情况下调整近壁网格尺寸, 构建不同y+值的流场仿真模型; 考虑到不同的湍流模型对车辆外流场仿真的y+值具有不同的适用范围, 选取SST κ-ω和LES两种常用的湍流模型对阶梯背MIRA模型外流场进行稳态和非稳态仿真分析; 将气动参数仿真结果与试验结果进行对比分析, 得出合适的y+值取值范围; 结合仿真速度云图和车身表面受力曲线分析了边界层首层网格厚度对仿真精度的影响; 建立了方背MIRA模型在2种湍流模型下的外流场仿真模型, 进行不同流速下气动参数的计算, 从而对y+值取值范围进行验证。研究结果表明: 针对车辆外流场数值仿真, 采用SST κ-ω模型时对应的合适平均y+值取值范围为20~50, 而采用LES模型时对应的合适平均y+值取值范围为5~10;当边界层首层近壁网格厚度过大时, 数值仿真无法准确捕捉边界层中速度梯度的变化, 造成边界层流场流动信息丢失, 而当边界层首层近壁网格厚度过小时, 边界层网格会严重畸变, 2种情况下气动参数计算误差都超过5%, 从而影响车辆外流场数值仿真精度; 根据所获得的y+值取值范围, 方背MIRA模型计算的气动参数误差小于5%, 说明了2种湍流模型平均y+值取值范围的正确性。      

人体上呼吸道内气流流动的数值模拟

建立了一个从人体口腔到前3级支气管的三维几何模型和流场计算模型,在此基础上分别对稳态呼吸时上呼吸道内的流场分布特性及非稳态呼吸时不同时刻呼吸道内的流场分布特性进行了数值模拟,获得了人体上呼吸道喉部、咽部、喉部声门及支气管等处的稳态呼吸和非稳态呼吸时气流流动规律.研究成果可以为可吸入颗粒物在人体上呼吸道内运动及沉积规律的进一步研究提供参考.     

基于距离测度法的中枢神经系统损伤检测

基于AR模型的EEG信号距离测度方法可以较好地表征中枢神经系统损伤的情况。主要探讨在这种方法中利用不同的定阶准则建立相应的AR模型及其对距离测度结果的影响。同时，使用自适应滤波器对原始信号进行滤波，将分离后的平稳和非平衡成分再进行距离测度法的研究。对滤波器的参数分析表明，这种方法可以很好地消除EEG信号中可能混有的不同程度的噪声，得到的距离测度结果也能更好地表示损伤的变化情况。     

高速列车气动噪声数值仿真

建立了高速列车组包括头车、中间车、尾车及外部空间在内的气动噪声计算物理模型,从声学理论出发,结合列车实际运行的边界条件,运用以稳态结果作为初始值进行瞬态计算,预测了高速列车气动噪声,并对采用直接瞬态法计算气动噪声的可行性进行了分析计算.研究结果表明气动噪声分布于很宽的频带内,无明显的主频,属于宽频噪声.在低频中气动噪声...     

A new algorithm for non-newtonian flow and its application in mould filling process

The simulation of injection molding process requires a stable algorithm to model the molten polymer with non-isothermal non-Newtonian property. In this paper, a staggered and iterative scheme is particularly designed to solve the velocity-pressure-temperature variables. In consideration of the polymer characteristic of high viscosity and low thermal conductivity, the non-Newtonian momentum-mass conservation equations are solved by the Crank-Nicolson method based split (CNBS) scheme, and the energy conservation equation with convective character is discretized by the characteristic Galerkin (CG) method. In addition, an arbitrary Lagrangian Eulerian (ALE) free surface tracking and mesh generation method is introduced to catch the front of the fluid flow. The efficiency of the proposed scheme is demonstrated by numerical experiments including a lid-driven cavity flow problem and an injection molding problem.     

螺旋桨非定常空泡数值预报中的几个问题

用基于速度势的低阶面元法对螺旋桨非定常空泡进行了预报分析，并对数值分析中的几个重点问题进行了分析讨论．通过桨叶表面划分不同的网格数进行计算，比较不同网格划分计算得到的空泡形状，讨论了空泡计算对网格疏密程度的要求．针对非定常空泡计算中不容易收敛的问题，采取的数值方法既能够较好地反映空泡的非定常性，也能够较快收敛，使得空泡数值模拟更加符合实际情况．计算得到空泡形状后，利用计算得到的奇点强度分布计算了空泡表面的压力分布，验证了空泡表面的压力等于水的汽化压力．     

磨耗状态下城际动车组轮轨曲线磨耗特性

以CRH6A城际动车组为研究对象，基于实测磨耗后轮轨型面，利用多体动力学软件Universal Mechanism建立了车辆动力学模型，计算了通过曲线时的轮轨力与轮对位置参数；在非线性有限元软件ABAQUS中，基于任意拉格朗日欧拉方法建立了轮轨三维滚动接触模型，计算了轮轨接触应力特性和滑移特性；基于Archard磨损模型，提出一种车轮表面接触区域磨损速率快速计算方法，研究了新轮、磨耗初期车轮和磨耗到限车轮与新轨、磨耗后钢轨相互作用下，车轮通过曲线时接触区域磨损特性。研究结果表明:新轮和磨耗后钢轨、磨耗初期车轮和新轨、磨耗到限车轮与新轨相互作用下最大法向接触应力分别达到了2 017、1 803和1 668 MPa，比新轮和新轨、磨耗初期车轮和磨耗后钢轨、磨耗到限车轮和磨耗后钢轨3种作用下最大接触应力高出20%以上；新轮和磨耗后钢轨、磨耗初期车轮与新轨、磨耗初期车轮和磨耗后钢轨相互作用下，轮轨间出现两点接触、三点接触，甚至四点接触；在多点接触下，轮缘处接触点表现出应力集中且磨损速率较高的特点，最大磨损速率分别达到2.60×10-5、3.82×10-5、3.52×10-5 mm·s-1，远高于新轮和新轨、磨耗到限车轮和新轨、磨耗到限车轮和旧轨3种作用下的磨损速率；磨耗到限车轮和新轨与磨耗钢轨相互作用下的磨损速率均相对较小，说明在磨耗后期的车轮磨耗相对较小；轨角磨耗会严重加剧新轮的轮缘磨耗，且磨耗初期车轮具有较高的轮缘磨损速率，应将车轮镟修周期和钢轨打磨周期相协调，并通过涂油等方式降低磨耗初期的轮缘磨损。      

Numerical study for turbulent flow of drag and flow noise with wavy wall

In this paper, a numerical simulation of flow-induced noise by the low Mach number turbulent flow with a sinusoidal wavy wall was presented based on the unsteady incompressible Navier-Stokes equations and Lighthill’s acoustic analogy. Large eddy simulation (LES) was used to investigate the space-time flow field and the Smagorinsky sub-grid scale (SGS) model was introduced for turbulence model. Using Lighthill’s acoustics analogy, the flow field simulated by LES was taken as near-field sound sources and radiated sound from turbulent flow was computed by the Curle’s integral formulation under the low Mach number approximation. Both spanwise wavy wall and streamwise wavy wall with various wall wave amplitudes were discussed to investigate their effects on reducing the drag and flow noise. The relationship between flow noise and drag on the wavy wall is also studied.     

Investigation on drag reduction of trucks

A study of the mechanism of fences was given to reduce drag by means of theoretical analysis, numerical simulation and experimental research. A 3D mathematical model has been developed based on computational fluid dynamics software Phoenics that was capable of handling steady state, 3D flow to simulate the flow field around the truck. The experiment made in a low speed wind tunnel is used as references for validation. By analyzing the results of calculation and experiment, the flowing mechanism of the flow field around the container truck and the drag-reducing mechanism of #-shaped fences on the truck are unveiled, which provides theoretical guidance to the aerodynamic formation designing and amelioration.     

Study on Air Pollutant Concentration inside Railway Tunnels

This paper presents a one-dimensional unsteady flow model and a numerical procedure based on the model. Comparisons between the theory and full scale experiments in a railway tunnel show that the model is capable of produce precise predictions for piston wind and pollutant concentration in railway tunnels.