用伪谱矩阵方法计算平板湍流边界层

作为在理论上研究微气泡减少船舶阻力的前期工作,本文主要用伪谱矩阵方法计算不可压缩平板湍流边界层流动.为了让计算格点(43×43)在湍流区线性底层(y+＜5)和过渡区(5＜y+＜40)有十多个计算点,从物理平面到计算平面的转化过程中需进行伸缩变换.对几种零方程湍流模式进行了计算,通过与前人的经验数据进行比较,表明计算结果是可靠的.     

湍流边界层激励下平板辐射噪声数值计算方法

[目的]湍流边界层(TBL)激励下的结构辐射噪声(也称"流激噪声")是水下航行体的重要噪声源,因此,对流激噪声数值计算方法的研究具有重要意义。[方法]基于LMS Virtual Lab数值计算软件,以Corcos湍流脉动压力频率波数模型作为输入,采用主成分分析(PCA)法和振动—声传递向量(VATV)法计算湍流边界层激励下平板结构的流激噪声,并对两种方法的正确性进行验证,比较分析两种方法的计算时间及得到的声压自功率谱密度(ASD)曲线。[结果]结果表明,这两种方法均可有效计算湍流边界层激励下的结构流激噪声,且计算结果基本一致;和PCA法相比,VATV法所占用的计算资源更少,能快速预报结构的流激噪声;相较于VATV法,PCA法还可以得到结构振动响应结果。[结论]该研究结果对水下结构流激噪声快速预报具有一定的参考价值。     

微气泡减阻的二相湍流边界层模型计算

利用边界层中注入微气泡来降低固体壁面摩擦阻力是一项有实用价值且有待进一步研究的减阻技术.本文以含微气泡的湍流边界层为研究对象,以气液二相流理论为基础,对二相湍流边界层控制方程进行了详细讨论,并利用差分网格法进行了求解,计算结果表明微气泡具有明显的减阻效果.最后对影响减阻效果的因素进行了分析,指出了今后的研究方向.     

湍流边界层激励下平板辐射噪声数值计算方法北大核心CSCD

[目的]湍流边界层(TBL)激励下的结构辐射噪声(也称"流激噪声")是水下航行体的重要噪声源,因此,对流激噪声数值计算方法的研究具有重要意义。[方法]基于LMS Virtual Lab数值计算软件,以Corcos湍流脉动压力频率波数模型作为输入,采用主成分分析(PCA)法和振动—声传递向量(VATV)法计算湍流边界层激励下平板结构的流激噪声,并对两种方法的正确性进行验证,比较分析两种方法的计算时间及得到的声压自功率谱密度(ASD)曲线。[结果]结果表明,这两种方法均可有效计算湍流边界层激励下的结构流激噪声,且计算结果基本一致;和PCA法相比,VATV法所占用的计算资源更少,能快速预报结构的流激噪声;相较于VATV法,PCA法还可以得到结构振动响应结果。[结论]该研究结果对水下结构流激噪声快速预报具有一定的参考价值。     

含微气泡二相湍流边界层减阻理论计算

利用边界层中注入微气泡降低固体壁面摩擦阻力的方法是一项有实用价值且有待进一步研究的减阻技术.本文以含有微气泡的湍流边界层为研究对象,以气液二相流理论为基础,建立了二相湍流边界层控制方程,在对控制方程进行详细讨论的基础上,利用差分网格法进行了求解,计算结果表明微气泡具有明显的减阻效果.最后对影响减阻效果的因素进行了分析,并指出了今后的研究方向.     

湍流抑制方法模拟边界层过渡流并粘性力预报研究

介绍了湍流抑制方法及其原理,并使用该方法和目前常用的γ-Reθ过渡流模型、湍流模型对较低雷诺数下平板、翼型结构和螺旋桨的边界层流动进行了模拟,并对粘性力进行了预报.通过与实验值进行比较,讨论了3种方法的优缺点:在有过渡流的情况下,湍流模型预报的粘性力误差较大;γ-Reθ模型能够预报过渡流,但是转捩点的位置由很多因素决定,从而影响粘性力的预报准确性,并且需要求解2个额外的输运方程,计算效率较低;湍流抑制方法虽然没有预报过渡流的能力,但是在预先知道转捩点位置的情况下(模型实验或者公式估算),可以简单、高效、准确地模拟过渡现象和预报粘性力,并且没有湍流模型的限制,可以针对不同的流场选择不同的湍流模型结合使用.     

用大涡模拟方法研究湍流边界层流动噪声

利用大涡模拟方法,对刚性光滑平板上充分发展的低马赫数湍流边界层流动进行了数值模拟.在此基础上将时一空变化的湍流流场信息作为近场声源,运用Lishthill的声学类比理论计算了边界层辐射噪声.文中讨论了偶极子、四极子对噪声的贡献,通过对比它们的功率谱密度,认为壁面剪切应力(偶极子)是湍流边界层辐射噪声的主要来源.     

湍流边界层的两层模型积分法

湍流边界层的两层模型(TLM)微分法在过去的十几年里得到了迅速发展.然而,目前除了对简单的模型外,还未能得到完全可靠的速度剖面模型.本文针对平板湍流边界层讨论一种新的两层模型积分法,该方法的内层采用壁面率,而外层使用了剪应力呈抛物线分布的Clauser湍流粘性公式.计算结果与1/7幂次律单层模型进行了比较,吻合较好.如果考虑压力梯度的影响,还可以将该方法推广到轴对称和三维湍流边界层中去.     

非均衡湍流边界层脉动压力测试研究

通过建立非均衡湍流边界层脉动压力测试技术及可提供较高测试信噪比的低噪声风洞试验装置,采用表面贴装式硅微传声器线列阵,测量获得了不同压力梯度模型的湍流边界层脉动压力特性,压力梯度模型表面湍流边界层脉动压力低频平台区幅值增加3-5 dB;回归得到了非均衡湍流边界层流脉动压力频谱与Strauhal数及Re数和压力梯度相关的拟合模型,具有一定的适用性;压力梯度对湍流边界层脉动压力频率—波数谱的影响主要集中在300 Hz以下的低频段,传输波数附近峰脊区谱级增加3-5 dB。     

沟槽面湍流边界层减阻特性研究

在光滑平板中分别嵌入一段不同尺寸的沟槽板,通过分析构槽板前后流场速度分布、紊动特性等的变化,得出：沟槽板上粘性底层厚度比沟槽板上、下游光滑平板处增大,沟槽板上流速分布对数公式中的C值也比上、下游光滑平板的C值大,说明沟槽板上局部摩擦阻力较小,进而对沟槽板局部减阻特性进行了深入的探讨。     

回转体尾部湍流边界层特性的LDV测量

回转体的流动在船舶流体力学中有重要意义，特别是水下航行器的推进装置在其尾流中运转，如鱼雷和潜艇即如此。为改善其螺旋桨性能并提高其蔽能力，迫切需要知道尾部的流动状态。本文总结用三维激光测速仪对回转体尾部１０个测量位置测量的结果，首先是速度剖面图形，然后由此而得到的各种边界层厚度及其比值即形状因子沿轴向的变化趋势。     

基于积分法的粗糙壁面湍流边界层发展预测

壁面粗糙度对湍流的影响研究是流体动力学的热点问题。利用边界层积分法对零压力梯度下棱锥形粗糙壁面湍流边界层的发展进行预测分析。首先,以2个几何统计参数对棱锥形的粗糙形态进行描述,通过对试验数据的拟合分析,确定粗糙度函数的具体形式;然后,利用动量积分方程和壁面律求解出粗糙壁面湍流边界层厚度和局部摩擦系数沿流向的变化情况。计算结果与试验数据吻合较好,表明采用积分法预测粗糙壁面湍流边界层的发展精度较高,适于工程应用。     

喷水推进船舶边界层影响系数的计算方法研究

针对喷水推进船舶的边界层影响系数难以计算的问题,提出了一种基于积分运算的边界层影响系数计算方法。将边界层影响系数作为变量处理,通过求解推进泵吸收功率与发动机功率的平衡方程,得到了喷水推进系统的流量,基于流量的连续性定理,计算出喷水推进系统的有效进流厚度。以有效进流厚度为边界条件进行积分运算,最终推导了边界层影响系数的解析计算表达式。通过对某型喷水推进船舶的边界层影响系数进行校核,并通过仿真得到了边界层影响系数在一定推进功率下随速度的变化规律,验证了所提方法的正确性和有效性。     

逆压边界层流动的湍流模式研究（英文）

In this paper, a numerical study of flow in the turbulence boundary layer with adverse and pressure gradients(APGs) is conducted by using Reynolds-averaged Navier-Stokes(RANS) equations. This research chooses six typical turbulence models, which are critical to the computing precision, and to evaluating the issue of APGs. Local frictional resistance coefficient is compared between numerical and experimental results. The same comparisons of dimensionless averaged velocity profiles are also performed. It is found that results generated by Wilcox(2006) k-ω are most close to the experimental data. Meanwhile, turbulent quantities such as turbulent kinetic energy and Reynolds-stress are also studied.     

湍流边界层脉动压力对声强测量的影响研究

实际声强测量时常常存在风流或水流,如在飞机或船舶上进行测量,声强探头将受到湍流边界层脉动压力的影响。如何评估该影响以及如何修正测量结果是人们十分关心的工程实用问题。该文首先简要介绍了建立的由湍流边界层脉动压力诱发声强的理论模型。接着利用现有的湍流边界层脉动压力频率-波数谱模型,对湍流边界层脉动压力及其诱发的声强进行了数值分析。为了验证理论模型及数值结果,设计制作了一套实验装置,对湍流边界层脉动压力及其产生的声强进行了具体测量分析。结果表明,湍流边界层脉动压力的测量结果与数值结果吻合良好,测量得到的边界层脉动压力诱发的声强特性与计算结果也十分一致,但必须注意对测量传感器的空间响应进行修正。     

河床变形计算方法的若干改进

根据泥沙交换原理 ,对河床变形计算方法进行了若干改进。改进的内容包括 :冲刷条件下悬移质扩散方程的修正 ;非均匀沙水流挟沙能力的确定 ;推移质有效输沙率的确定以及时间和空间计算步长的确定原则等。     

通过微气泡控制湍流边界层减阻的研究与进展

本文介绍了微气泡减阻的研究现状，阐述了湍流状态下微气泡减阻机理，对平板、轴对称体和船模等典型微气泡减阻试验做了简述后，总结了微气泡减阻理论研究的成果及相关的数学模型，最后介绍了微气泡减阻在实船上应用的现状和前景。