圆柱绕流研究进展及展望

圆柱绕流问题广泛存在于水利工程、建筑工程和环境工程之中。通过对前人圆柱绕流研究的成果整理和分析,将其分为解析研究、物理模型研究和数值模拟研究3个阶段,总结了单圆柱、双圆柱以及圆柱群绕流在流动形态和圆柱受力特性方面的研究进展。分析发现,现有研究主要集中于简单条件下单柱和双柱的受力特性和尾流流场结构,今后需进一步开展柱群在海洋立管、高桩码头和环境工程等复杂条件下的研究,开发尾流形态的主动控制技术。     

基于STAR-CCM+的潜艇周围复杂流场数值模拟

为研究潜艇周围复杂的流场分布,本文基于STAR-CCM+软件平台,结合SST k-?模型,通过求解Navier-Stokes方程,分别对均匀来流以及非均匀来流这两种来流方式下潜艇做直航运动以及斜航运动这四种工况下的周围流场进行数值模拟.首先计算了均匀来流下潜艇做直航运动时不同航速下的阻力以及表面不同位置处压力系数及摩擦阻力系数分布,与实验结果符合良好.接下来对四种工况下潜艇周围流场中的漩涡分布,尤其对位于指挥台围壳与尾翼这些附体附近区域的漩涡分布进行了分析,同时还计算了非均匀来流情况不同速度分布形式下潜艇的受力以及力矩,为潜艇平台回收AUV时路线选择提供参考.     

基于DES方法的三维圆柱受迫振动数值模拟

基于OpenFOAM平台对雷诺数3900下的三维固定圆柱绕流和雷诺数30000下的三维圆柱受迫振动进行数值模拟,对湍流的模拟采用SA-DDES离散涡模型.针对三维圆柱绕流问题,采用PISO算法耦合求解速度-压力场,对圆柱绕流的基础参数如St数、平均阻力系数和平均升力系数等与试验进行了比较,结果吻合良好.针对三维圆柱受迫振动问题,采用PIMPLE算法耦合求解速度-压力场,对不同频率下振幅比为0.3的阻力系数、尾涡形态进行了计算,阻力平均系数与实验值相比吻合较好.     

基于IVCBC涡方法高雷诺数下串联双圆柱的数值计算模型及其尾流特征研究

针对串联双圆柱的结构特点,利用IVCBC涡方法适合高雷诺数下数值计算的特点,建立了高雷诺数下串联双圆柱绕流的数值计算模型;采用经典算例验证了IVCBC涡方法的收敛性;探索了雷诺数为2.5×104、间隙比分别为1.1,1.25,2,2.5,3,3.25和4的串联双圆柱绕流的尾流特征;清晰地展示了尾流中较小的漩涡的形成、分裂和融合,详细地阐述了串联双圆柱流体特征发生突变的原因;深刻地揭示了串联双圆在高雷诺数下的绕流机理。研究表明:尾流模式与经典的实验尾流模型吻合较好,两圆柱中间的涡对是串联双圆尾流发生突变的主要原因;间隙之间时,间隙上部小漩涡形成、间隙中间流体的振动与下游圆柱表面上涡的脱落是同步的;该流体模式能清晰地展示尾流中较小漩涡,说明与有网格方法比较,该计算模型具有较大的优越性,为进一步研究高雷诺数下串联双圆柱流体力的特征提供了重要的研究工具。     

用基于SST模型的DES方法数值模拟圆柱绕流

分离涡数值模拟方法(DES)在物面附近求解雷诺平均Navier-Stokes方程,在其他区域采用大涡模拟方法.兼具前者计算量小的优点和后者能模拟大分离湍流流动、计算精度高的优势.采用基于剪切应力传输(SST)两方程湍流模型的DES方法对粘性不可压缩流体的圆柱绕流问题进行数值模拟.通过对所得的速度场、压力场、阻力系数Cd、升力系数Cl、斯特罗哈数St等结果的分析及与文献上的实验和计算数据的比较,说明DES方法对于层流及高亚临界雷诺数的圆柱绕流模拟是合理的.     

沥青跑道抗滑性能分析

为了提高机场沥青跑道的抗滑性能,保证飞机滑跑安全,分析了沥青道面防滑性能要求,研究了沥青道面摩擦系数、粗糙度、抗滑耐久性等防滑性能指标,参照国际民航的规定和中国沥青道面抗滑标准,提出了考虑飞机滑跑安全的道面技术参数,并对材料性质、沥青混合料类型与级配、沥青用量等因素对抗滑性能的影响进行了分析。分析结果表明:当沥青道面摩擦系数摆式仪测定值控制在45以上,构造深度大于0.4 mm时,飞机滑跑是安全的;通过选择坚硬石料作为沥青混合料的集料,采用沥青玛蹄脂碎石混合料作为面层材料,设计合理的坡度,及时清除道面积雪等设计与使用维护措施,可增强沥青道面抗滑性能。     

基于ISIGHT圆柱绕流的换热强化与减阻优化设计

圆柱绕流在工程应用中十分普遍,大到海洋结构物,小到微型换热器均有其身影,其中控制圆柱的排布对主圆柱的最终性能有着举足轻重的影响。为研究圆柱绕流系统的换热强度及减阻性能,本文利用ISIGHT优化平台强大的集成能力,实现利用ISIGHT驱动Gambit,Fluent软件并寻求最优参数组合的设计流程。研究发现,在Re=200时,与单圆柱系统相比,通过合理布置控制圆柱的方位参数(间隙率L/D=2,夹角degree=30°时),在提高换热性能的同时,还能减小圆柱阻力的优良结构。全程采用参数化设计,自动化寻优,提高了设计效率,为圆柱绕流提供了一个新的优化思路。     

大城市周边城镇道路网级配结构合理性研究

为使大城市周边城镇道路网规划更为合理,首先分析了最主要的2类城镇的发展模式和出行特征。基于规划年城镇交通供需平衡原则,提出了大城市周边城镇道路网级配合理性的判定方法。建立了路网级配结构合理性判定模型,并对模型参数进行了标定。以江苏省昆山市花桥镇为例,计算相关变量,对道路网级配结构合理性进行了判定,并对路网级配结构提出相应的调整建议,验证了合理性判定方法的实用性。     

考虑土体蠕变特性的桥台软基变形分析

针对软土地区的桥梁常因软土蠕变而产生病害的问题，研究了土体蠕变特性对桥台软基变形分析的影响。首先引入改进的西原模型；然后将桥台及软基简化为可共同考虑土体蠕变的桩-土-桥台共同工作的有限元计算模型，基于蠕变计算的时步-粘性初应变法，给出可考虑软土蠕变非线性特性的有限元计算方法，并据此编制出相应的有限元计算程序；最后利用该程序对某桥台桩基工程实例进行分析，得到了该桩基桥台后软土蠕变场等值线图，反映出桥台与桩对蠕变场的影响范围及承台与桩交接处的应变集中现象。     

Evaluating the operational performance of airside and landside at Chinese airports with novel inputs

ABSTRACT

This paper evaluates the operational performance of airside and landside at Chinese airports with two novel inputs. Furthermore, the airport landside operation is decomposed into passenger-terminal operations and cargo-warehouse operations. One novel input is the capability of the runway system which is introduced into airside performance evaluation. The other novel input is cargo warehousing which is introduced into landside performance evaluation. To address multiple optimal solutions when estimating Returns to Scale in Data Envelopment Analysis, we adopted the Zhu and Shen method. This empirical study shows that neither the number of runways nor total runway length is a genuine index of runway system capability in the evaluation of airside performance. Only four airports achieved full efficiency in all eight measures while eight airports did not achieve any full efficiency. In addition, one airport did not perform well in the benchmark analysis.