流线型列车隧道单车压力波影响因素数值分析

依据一维可压缩非定常不等熵流动理论，将隧道内空气流动有产截面积看作气体流动时间和流动距离的二元函数，建立控制方程，利用广义黎曼特征线法，对列车进入隧道所形成的隧道压力波进行数值模拟计算，而且在不同速度下对列车不同鼻部长度和不同阻塞比的空气动力不效应进行分析，并将计算结果与文献数据进行比较，验证了计算方法的正确性。     

Fluent软件的多重网格并行算法及其性能

Fluent软件是目前国际上比较流行的通用CFD软件包,用于模拟从不可压缩到高度可压缩范围内的复杂流动,对大规模问题可用并行多重网格方法进行求解.为了找出Fluent软件的最佳解题规模和并行粒度,以期最大限度地发挥软件和硬件的效能,对Fluent软件采用的多重网格并行算法进行了理论分析,通过实验,重点讨论了在并行求解过程中,不同的多重网格循环方法、区域分裂方法、解题的规模和计算节点数对并行性能的影响.结果证明,Fluent软件采用V循环的并行性能最好,HPCC还有很大的升级空间.     

内燃机车通过隧道引起热效应的边界条件研究

应用一维稳定可压缩流体流动理论,提出了内燃机车通过隧道时引起空气温度变化数值计算所必需的边界条件.验证计算表明本文的分析及结果是正确合理的.     

高速列车通过隧道群压力波计算方法初探

根据一维可压缩非定常不等熵流动模型和广义黎曼变量特征线法,建立了高速列车通过隧道间隔距离小于列车长度的隧道群过程中引起压力波动的计算方法和计算程序,并初步进行了参数研究,为今后对该类问题的研究提供了参考依据.     

隧道截面积突变时的隧道压力波边界条件研究

根据高速列车通过隧道过程中引起空气流动的特点,在对复杂空气流动现象进行合理简化的基础上,采用一维准稳定流动模型,建立了隧道截面突变处的边界条件,并采用一维可压缩非定常不等熵流动模型和广义黎曼变量特征线法发展了截面突变隧道中单车压力波和会车压力波计算程序,通过国外试验结果验证了所建边界条件的正确性和合理性,为今后正确计算截面突变隧道对压力波的影响提供了可靠的理论依据.     

A型车动车转向架回转阻力系数试验研究

针对A型车动车转向架进行研究,通过试验的方法对转向架进行回转阻力测试,根据试验数据计算出转向架的回转阻力系数,然后横向、纵向对比分析动车转向架在不同的试验条件下,回转阻力系数的变化情况,从而指导转向架的设计开发.     

客车转向架回转阻力矩特性

建立车辆系统数学模型,理论分析转向架相对车体的回转运动过程,推导装备空气弹簧转向架车辆的回转阻力系数计算公式.利用参数试验台进行回转阻力系数测试,验证数学模型和理论计算结果的可信性,分析动拖车在不同载重下的回转阻力系数分布规律,研究空簧状态对回转阻力系数的影响.分析结果表明:空簧正常、过充状态下理论计算值均低于试验值,最大相差0.02,原因为理论计算时未考虑不同转动速度下的空簧动刚度特性与其他悬挂部件的阻力作用;回转阻力系数与转动角度和转动速度成正比,1.0(°)·s-1时的回转阻力系数要远大于0.2(°)·s-1时的结果,最大相差0.047;在空簧失气状态下,试验值大于计算值,且转动速度越大,差异越显著;空簧过充对回转阻力系数影响不大,最危险工况为拖车空车在空簧失气状态下,回转阻力系数为0.093.     

圆柱形半透明介质腔的视在发射率

从比耳一朗伯吸收定律出发，经过分析推导，得到了圆柱形半透明介质腔的单色视在发射率的计算式，对材料组成相同但长径比不同的腔体进行了计算，并将结果与实验进行比较，发现计算结果与实验数据比较吻合。     

基于磁性目标磁场模型的在线磁定位研究

在磁性目标运动参数未知、磁探头存在姿态角的情况下,使用单个三轴磁探头的在线测量数据,利用遗传算法良好的全局搜索能力,基于单旋转椭球体模型对磁性目标进行定位计算,以解的稳定性判断代替定位解正确与否的在线判断,完整实现了一种在线磁定位算法,计算结果表明定位准确、判断可靠.     

拖缆系统运动仿真

建立拖缆的三维运动模型,通过欧拉角的变换把拖曳线列阵微元段矢量动力平衡方程在局部坐标系下展开,在时间和空间上作中心差分数值离散.程序能够计算不同航速定常直航状态下列阵的阵形与姿态,可解决不定常运动（例如回转运动）、考虑海流等多种运动状况的阵形预测.取有关文献资料中的拖曳线列阵进行了直航、回转运动计算,计算结果与相应文献资料中计算和试验结果基本吻合.     

Effects of compressibility and Knudsen number on the aero optics in hypersonic flow fields

Tsien summarized the similarity in hypersonic flows, and related Knudsen number to Mach number and Reynolds number. Recently, a path-based problem, aero-optical effect, arises in hypersonic flows, and it concerns about the compressibility and the Knudsen number of the gas flows, which differs from the Tsien’s focus to some extent. In this paper, the similarity of hypersonic aero optics is theoretically studied, and both flow fields and induced aero-optical effect after flows pass through a cylinder are predicted by a well-accepted particle-based method, direct simulation Monte-Carlo (DSMC) method. The results show that the optical distortions are inversely proportional to the Knudsen number, while the compressibility plays an important role in the optical degradations. Hence, it is confirmed that the effects of Mach number and Knudsen number on the aero-optical effect induced by hypersonic flows are of great significance. Besides, since the Knudsen number is defined straightforwardly based on the optically active region, the physics is clearer than any other similarity criteria.     

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.     

可压缩气体中粘性液体射流雾化机理研究

采用线性稳定性分析的方法,得到了描述可压缩气体中的空心柱形粘性液体射流雾化机理的三维模型.对模型进行了求解,发现存在6个对射流雾化过程起控制作用的量纲一的数,它们分别是Re数、We数、气液密度比、空心柱内半径与液膜厚度比及空心柱内外气体介质对于射流运动参考系的Ma数.分析了空心柱内外气体Ma数对射流空间不稳定性的影响,计算结果表明:空心柱内外气体Ma数在射流雾化过程中总是起不稳定性的作用,它们的增大有利于射流雾化过程的实现.空心柱内部气体Md数对射流雾化过程的影响要比外部气体Ma数影响大.气体介质的可压缩性在液体射流雾化过程中具有不稳定性的作用.     

Research on the spherical capsule motion in 3D simple shear flows

Deformation of the spherical capsule in 3D simple shear flow is simulated using the immersed boundary method. The capsule membrane is regarded as an elastic medium satisfying the Neo-Hookean or Skalak elasticity. The motions of the capsule under various capillary numbers are studied. The results show that the deformation of the capsule becomes larger as the capillary number increases; in the same shear flow, the deformation under Skalak law is smaller than that under Neo-Hookean; for small capillary number the Taylor parameter agrees well with the analytical solution, whereas for large capillary number it is less than the analytical solution. Those results are validated by previous works obtained by the boundary integral method and the immersed boundary method.     

基于指数形式渗流的成层地基一维固结半解析解

为了计算基于指数形式渗流的成层地基一维固结变形,将指数形式的渗流模型引入传统的成层地基一维固结理论,建立了变荷载条件下的控制微分方程;采用解析法与数值离散相结合的半解析法对控制方程进行求解;在指数形式渗流退化为达西渗流的条件下,将半解析法的计算结果与解析解进行比较,验证了半解析法计算结果的可靠性.最后,结合某双层地基固结实例对不同参数时的固结性状进行了分析.结果表明:用半解析法计算基于指数形式渗流的成层地基一维固结简便、可靠;上层土比下层土的渗流指数对固结速率的影响显著;压缩性小、渗透性大的土层越厚,成层地基的固结速率越快;加载速率越快,固结速率越快.      

基于最小成本的高度能力计算方法

考虑了风速对巡航马赫数的影响,研究了最小成本巡航马赫数和基于最小飞行成本的高度能力计算方法,分析了质量、温度与质心位置对高度能力的影响程度。结果表明质量对高度能力影响较大,温度只影响推力限制高度,质心位置只影响过载限制高度。高度计算结果与波音IN—FLT软件计算结果相比,在无风条件下误差不超过1％,该方法可行。     

基于有限元分析的交通流理论与技术研究

针对交通流模型的数值求解和大量数据处理问题,以有限元法为基础,从流体与交通流的比拟中,分析了交通流的可压缩性和粘性.将交通流参数与流体参数进行了对比.从交通流是无旋流动的机理出发,引入了交通流的势函数,建立了交通压力的数学模型.基于流体有限元的思想对交通流进行了研究.在一定速度条件下,用ANSYS-FLOTRAN仿真了车道变换时的车流变化情况.通过软件后处理模块,对结果进行了讨论,结果显示：ANSYS-FLOTRAN可以较好的模拟交通流状况.     

编队飞行中基于危险区域的后机最优位置研究

编队飞行是实现民航绿色发展的重要措施之一。在前机尾涡危险区域分析的基础上，科学确定后机最优位置是编队飞行的关键。首先，以随机两阶段尾涡消散模型为基础，利用Hallock-Burnham涡模型和诱导滚转力矩系数模型分析后机诱导滚转力矩系数的演变规律。然后，基于设定的安全阈值，给出前机尾涡危险区域，并考虑飞行高度、速度和风对危险区域的影响。最后，基于后机不同位置处的燃油流量减少率，得出编队飞行中后机最优位置。研究结果表明：后机诱导滚转力矩系数随着前、后机之间横向距离的增加，呈先增后减再增的趋势；随纵向距离的增加，呈先缓慢减小后快速减小的趋势；高度越高、速度越小，诱导滚转力矩系数的峰值越高。飞行高度越高、速度越小，前机初始尾涡的危险区域越大；随着纵向距离的增加，危险区域不断减小，并随涡核的下沉不断下降。侧风使危险区域发生偏离，侧风越大，偏离程度越大。顺风会增加危险区域的纵向距离，顶风则与之相反。两架B737-800飞机在12000 m高度以0.78马赫数进行编队飞行时，前、后机纵向距离3000m处，无风情况下后机最优位置为横向距离30 m 或-30 m、垂直距离29 m，此时燃油流量减少率为7.01%。相较于无风，左侧风20 m·s -1 下，燃油流量减少率和垂直距离不变，横向距离增加；顺风20 m·s -1 下，燃油流量减少率增加，横向距离不变，垂直距离减少；顶风20 m·s -1 下，燃油流量减少率减小，横向距离不变，垂直距离增加。     

串列双圆柱尾迹流的数值分析

为避免流体流动引起共振,采用有限体积法,对串列双圆柱尾迹流进行了数值分析,探讨了斯特劳哈尔数(Strouhal数)随圆柱间距比和雷诺数变化的规律.研究表明:在不同流场形态下,斯特劳哈尔数随圆柱间距比的变化规律不同;斯特劳哈尔数随雷诺数的增大而增大,但增大幅度与流场形态有关.     

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中国信号交叉口中,机非干扰现象十分普遍。本文通过实际调查,以无行人影响的左转饱和车流为基础,通过显著分析方法,量化了行人位置（转弯车流内、外侧与距离）、人数对专用左转车流车速的影响,并根据严重程度将影响划分为4个等级,同时拟合了各级影响下排队车辆起步后的速度时间变化曲线。研究结果表明：（1）行人距车流距离是显著影响因素,而行人人数不是;（2）车流两侧同时有行人对饱和车流造成的影响,与其中较严重的单侧行人影响情况相同;（3）排队车辆在加速过程中的速度变化曲线呈“S”型,行人对车流影响越严重,车流加速到饱和流所需时间越长,饱和流车速越低,但不影响速度—时间曲线线型——“S”型。这些结论可为科学的交通管理奠定基础。