高速列车穿越有竖井隧道流场的数值模拟

为了降低噪声的影响，对高速列车穿越带有竖井的隧道时产生的压缩波进行了三维粘性流场数值模拟．控制方程采用三维粘性、可压缩、等熵、非定常流的Navier Stokes方程，空间离散采用中心有限体积法格式，时间离散采用预处理二阶精度多步后差分格式，对隧道壁采用壁面函数处理．计算结果与国外的试验结果基本一致．研究表明，竖井能降低隧道内的空气压力，其位置和断面大小对压力的变化有重要影响．     

风机流场的数值模拟分析

目前风机流场研究以数学模拟为主，可以利用叶轮机械三元流动等理论，建立相应数学模型，对复杂流场和边界进行数值计算，然后利用MATLAB来实现流场内数据的图形化显示，可以定性、定量地分析数值计算中流场的各个物理量变化．文中针对某类风机进行有限差分数值计算，并图形化显示流场数据，通过分析流场数据对风机结构提出改进．     

类客车体绕流场的数值模拟

应用计算流体力学专业软件ＰＨＯＥＮＩＣＳ,从雷诺时均Ｎ－Ｓ方程出发,采用ｋ－ε湍流模型,对类客车体外型的三维绕流场进行数值模拟,着重研究了后体收缩尾段的上表面倾斜角对底部流动的影响。     

尾部隔板影响圆柱绕流场的二维层流数值模拟

为了探讨尾部隔板对圆柱绕流场的影响,采用有限体积法、非结构化网格和层流模型求解二维不可压缩N-S方程.在雷诺数为200的条件下,对背流面沿流动方向的对称线上,带薄板的圆柱绕流场进行了数值模拟,得到了流场速度云图、斯特劳哈尔数及平均阻力系数随隔板长度的变化情况.研究结果表明:在圆柱尾部加入的隔板能有效改善旋涡的脱落情况,削弱尾迹区的能量耗散,同时降低绕流的斯特劳哈尔数.在板长与圆柱直径比为L/D≥7的情况下,加入的隔板使圆柱尾部的旋涡被拉伸为扁平结构并限定在隔板两侧,在扁平对涡的外侧形成类似流线型的流场结构;尾部的隔板也使绕流的阻力系数呈现下降的趋势,当L/D=7时,平均阻力系数下降了约40%.      

铁路缓和式路堤的风沙流场数值模拟研究

沙漠地区的铁路时常面临风沙危害,常对列车的运行安全及维修造成严重影响,因此铁路沿线布置了多种风沙防护设施.缓和式路堤可能会减小风阻,使风沙快速流过路堤,因此其风沙流特性有待验证.以缓和式路堤为研究对象,采用欧拉双流体模型,以风速廓线作为边界条件,利用流体力学软件对比分析不同结构路堤周围的风沙流场,在此基础上揭示了不同摩阻风速对路堤积沙的影响.研究结果表明:各种路堤周围的流场均形成了减速区、回流区及加速区;在两侧下凹坡路堤的顶面出现较强涡流,最小风速是普通路堤的2.3倍,同时在路堤背风坡中部和回流区尾部之间形成长达45 m的回流区;两侧下凹坡结构有利于减弱风沙运动阻力,使这种路堤积沙量最少,比普通路堤低17.5%;当摩阻风速适中时,两侧下凹坡路堤顶部形成较强回流,输沙作用明显.因此,两侧下凹坡的缓和式路堤有助于风沙快速通过轨道,是一种输沙性能良好的路堤结构.     

船体粘性流场加速求解策略研究

为了在保证数值预报精度的前提下提高船体粘性流场数值求解速度,分析了基于数值求解RANS方程的时间步、网格节点数和离散格式对计算结果的影响,提出了加速求解策略.在最大时间步长限制下,采用缓慢增加时间步方法加速求解.对于低、中、高航速下的粘性流场求解,选择不同的协调因子比例.对自由液面位置赋合理初值.     

车辆外围流场的数值模拟计算

通过阐述研究汽车空气动力学和利用数值模拟方法研究汽车外流场的意义，介绍了目前在流场计算中被广泛使用的ANSYS软件的CFD功能，结合大客车的实例，对如何利用ANSYS软件的CFD功能建模、网格划分和加载边界条件等进行了详尽、深入浅出的讲解，并对结果进行了分析。最后，展望了这一领域的发展前景。     

基于两相流理论的RSP型分解炉三维流场数值模拟研究

以RSP型强化悬浮式分解炉的气固两相流为研究对象，对气相采用k-ε模型，对颗粒相采用随机轨道模型，并考虑相间耦合的相互作用；建立了描述分解炉内部流场的数学模型，应用SIM-PLE算法成功地进行了分解炉内部三维流场的数值模拟仿真，并利用计算模拟结果对分解炉结构优化设计提出了改进建议．     

计算区域尺寸对列车绕流数值模拟的影响

对于列车绕流数值模拟而言,其计算区域越大,边界条件对计算结果的影响越小,但过大的计算区域会导致计算工作量和计算时间的增加,因此,计算区域尺寸的选取是列车绕流数值模拟的关键之一。通过建立12种不同尺寸的计算区域模型,结合数值模拟方法,研究其对列车压力分布特征及气动性能的影响。研究结果表明:数值计算仿真得到的气动力系数与风洞试验得到的气动力系数的误差4%;当计算区域上游高度≥8倍特征高度时,头车鼻尖驻点压力系数基本稳定在1.0左右。通过对比不同大小计算区域的计算结果可知,流线型高速列车绕流数值仿真的推荐采用最小计算区域尺寸为:高度方向为12倍特征高度,宽度方向为24倍特征高度,长度方向上游为12倍特征高度,下游方向为24倍特征高度。     

船舶近岸航行岸壁效应数值研究

岸壁效应对近岸航行船舶的安全性有重要影响,若操作不当常会造成船舶过度与岸壁接近而发生碰撞.文中以系列60(Cb=0.6)船型为例,采用一种一阶Rankine源面元法计算其在浅水域中以恒定速度沿3种不同岸壁航行时受到的横向力和首摇力矩,分析了水深、船到岸壁距离、岸壁倾斜角度以及下潜岸壁高度等对船舶受到的水动力的影响.     

基于CFD的30000吨载货教学实习船阻力数值模拟

为了对船舶阻力进行精确预报,选取30000 t载货教学实习船为研究对象,基于CFD对静水中不同航速的船舶阻力进行数值模拟,建立三维船体模型,采用局部加密进行网格处理,使用Standard k-ε湍流模型,利用VOF法追踪自由液面,将结果与船模试验数据进行比较表明,该方法计算速度快,成本低,预报精度较高,具有重要工程意义...     

某集装箱船推进性能的数值预报

分析了船体兴波作用对推进性能的影响,提出将兴波计算从自航船模流场计算中分离的简化计算模型,并研究了船模预报实船自航点和推进因子的数值方法,同时对KCS缩尺船模推进性能进行了预报,预报结果与试验吻合较好.通过对6条不同缩尺比的KCS自航船模的计算,分析了尺度效应对推进性能预报的影响.     

基于舷外磁场值的舰船空间磁场换算方法

舰船的空间磁场分布是舰船消磁领域研究的重要方面．建立了基于舷外磁场值的舰船空间磁场换算模型,并通过大量的船模实验,验证了换算模型的正确性和通用性．     

水底涡压力场的计算与分析

水底涡主要是由于海流绕过海底凸起物后形成的,经扰动,旋涡脱体,随水流动.计算结果表明,水底涡的速度分布规律与龙卷风速度分布规律相同,在水底引起负压分布,其分布规律与舰船水压场类似,难以滤除,很容易引起水压引信误动.     

火箭发动机推力室粘性流场数值模拟及实验

用时间相关法的显式格式,结合k-ε方程湍流模型求解氢氧火箭发动机燃烧室中的粘性化学反应流动,化学反应采用9种组分,5个主要反应的有限速率的化学反应模型,得到了流动参数与组分的质量分数在燃烧室中的分布情况.其结果同理论分析的结果相一致,对火箭发动机燃烧室的压力和推力室的推力在启动段、关机段进行了计算机数值仿真,并与该火箭发动机热试车参数进行了比较,仿真的结果与火箭发动机热试车试验结果非常一致,验证了仿真模型的正确性和运用数值模拟方法取代部分实际热试车试验的可行性及可信性.     

火箭发动机推力室粘性流场数值模拟及实验

用时间相关法的显式格式,结合k-ε方程湍流模型求解氢氧火箭发动机燃烧室中的粘性化学反应流动,化学反应采用9种组分,5个主要反应的有限速率的化学反应模型,得到了流动参数与组分的质量分数在燃烧室中的分布情况.其结果同理论分析的结果相一致,对火箭发动机燃烧室的压力和推力室的推力在启动段、关机段进行了计算机数值仿真,并与该火箭发动机热试车参数进行了比较,仿真的结果与火箭发动机热试车试验结果非常一致,验证了仿真模型的正确性和运用数值模拟方法取代部分实际热试车试验的可行性及可信性.     

船舶航行安全影响因素量化分析

为了保障海上船舶航行安全,采用构建船舶航行安全影响因素鱼骨图,利用模糊层次分析法对环境条件、交通调查中船舶行为基本要素进行量化分析.运用交通模型研究不同自然环境条件下的船舶安全航行方法的特点,对基于海上船舶密度、航迹分布、交通流、交通量和船速分布、船舶到达规律、交通容量、船舶行为、船舶管理等基本要素,进行数学方法的定量...     

掺气分流墩三维流场数值模拟

采用RNGk-ε三维紊流模型和VOF方法,1:1几何建模,对柘林水电站左岸泄洪洞下游掺气分流墩的三维流场进行了数值模拟.在与原型观测试验对比验证的基础上,对该流场的流态、水面、流速分布和压强分布进行了分析.结果表明:流态模拟正确,水面、流速与原型观测结果均能较好吻合;联合作用下的流场,在三维涡体的形成、增强掺气效果和空化空蚀的防止等方面均明显优于无掺气分流墩的流场;三维涡体主要由两股入水主流与池内前部淹没水跃的水体相互摩擦形成;被抛向高空的水翅在下落入水时卷入大量空气,具有较深穿透力,使得波动坎及坎下区域充分掺气,从而破坏空化,防止空蚀.     

移动地面条件下的微型车外流场数值模拟研究

为研究地面边界条件对汽车外流场数值模拟的影响,制定了两种方案对某微型车进行数值模拟计算,并对结果进行分析．研究表明：不同的地面边界条件对汽车的底部流场有很大的影响,而对上部流场影响不大;不同的地面边界条件对汽车的气动升力和前轮的升力影响很大,对气动阻力和后轮升力影响较小;在汽车的外流场数值模拟中,采用移动地面条件可以提高数值模拟的精度．