Evidence of convective instability in congested traffic flow: A systematic empirical and theoretical investigation

An extended open system such as traffic flow is said to be convectively unstable if perturbations of the stationary state grow but propagate in only one direction, so they eventually leave the system. By means of data analysis, simulations, and analytical calculations, we give evidence that this concept is relevant for instabilities of congested traffic flow. We analyze detector data from several hundred traffic jams and propose estimates for the linear growth rate, the wavelength, the propagation velocity, and the severity of the associated bottleneck that can be evaluated semi-automatically. Scatter plots of these quantities reveal systematic dependencies. On the theoretical side, we derive, for a wide class of microscopic and macroscopic traffic models, analytical criteria for convective and absolute linear instabilities. Based on the relative positions of the stability limits in the fundamental diagram, we divide these models into five stability classes which uniquely determine the set of possible elementary spatiotemporal patterns in open systems with a bottleneck. Only two classes, both dominated by convective instabilities, are compatible with observations. By means of approximate solutions of convectively unstable systems with sustained localized noise, we show that the observed spatiotemporal phenomena can also be described analytically. The parameters of the analytical expressions can be inferred from observations, and also (analytically) derived from the model equations.     

气液混输管线间歇流动压降研究

间歇流动是水平混输管线的主要流动形式,压降是两相流动中的关键参数之一,对间歇流动压降进行了详细的实验研究和理论研究.实验工作是利用水-空气和油-空气作为介质在长约30 m、内径分别为50 mm和25 mm的管线上完成的.实验发现液相黏度越大,两相流动压降越大.气相表观速度或液相表观速度的增加都会使压降增大,但增加液相表...     

热油管道温度场的数值模拟

建立了埋地热油管道稳态时的物理模型和数学模型;应用CFD通用软件Fluent,模拟计算管道沿程温降,与理论公式进行了对比,结果证实与苏霍夫公式的理论解基本吻合,从而验证了Fluent在计算传热方面的可行性和准确性;而后通过Fluent软件模拟管道埋深、管道半径、管道流量、保温层以及非稳态对管道传热的影响,并通过后处理软...     

混输管路压降计算方法在工程上的应用

混输管路在油田的地面集输系统中应用日益广泛,而混输管路压降计算对于管路经济管径选取起决定作用.文中对气液两相混输管路压降计算简单总结,对均相流模型、分相流模型、流型模型的代表性计算方法进行了介绍,并通过具体工程实例对工程设计中常用的混输压降计算方法进行了对比.采用常用的多相流模拟软件进行校核,得出Beggs - Bri...     

船舶前缘引流减阻及流场特性数值模拟

为了减少船舶的粘性阻力,针对一条中低速船舶在其前缘开孔引流探索减阻效果。不计自由液面的影响,采用有限体积法和SIMPLEC算法,湍流模型为SSTk-ω两方程模型,压力采用标准格式,动量方程、湍动能方程和湍流耗散比率方程均采用二阶迎风格式,耦合求解Navier-Stokes方程和连续性方程,分析前缘引流对船体周围流场的影响及减阻效果。计算结果与原型船模的对比性分析显示:船艏压力系数明显降低,尾部压力系数有变化,船体壁面切应力略有降低,引流后总减阻率达到2%以上。     

明渠弯道水流三维数值模拟*

采用雷诺平均Navier-Stokes(RANS)方程组,其中动量方程的雷诺应力项用k-ω涡黏紊流模型求解,结合VOF方法跟踪自由水面,运用Fluent软件模拟了明渠180°弯道水流的三维特性。通过将数值模拟的水位结果与试验资料进行比较,表明数值模拟能够有效地预测弯道水面高度的变化范围以及水面横比降的主要影响范围;同时分析了弯道水流不同水深的平面流场和典型断面弯道环流分布。     

基于UML的舰载预警机协同作战流程建模研究

舰载预警机的作战效用已经被越来越多的国家所重视,可以有效提升舰艇的探测范围和作战空间,提高自身的生存能力。文章介绍了预警机的分类、任务划分和基本功能,结合舰载预警机的任务和功能需求,分别对其协同对空和反潜两个方面的作战流程展开UML建模分析,明确典型的作战流程,为舰载预警机在作战过程中的使用和调度策略研究奠定基础。     

船用废气涡轮增压器压气机内部流场数值研究

利用三维数值模拟技术对某型船用柴油机废气涡轮增压器压气机内部流场进行了数值分析,得到了额定转速下压气机内部流道气体流动情况。分析了压气机转子流道流场和径向扩压器流道流场,得到了主要气动参数分布。数值分析表明,在额定工况下离心叶轮内靠近叶轮出口处以及径向扩压器流道内流体均存在跨音速流动区域,同时在扩压器叶片吸力面下游位置存在低速涡流区域;压气机转子流道和扩压器流道的相互干扰及叶顶间隙的存在是导致压气机内部出现流动分离的主要原因。     

变高式导堤和导流墩在峡谷枢纽船闸下引航道中的应用

以广西黔江大藤峡枢纽所处峡谷段为例,通过改变导堤和导流墩的高度,采用变高式导堤和淹没式导流墩布置,配合调整洪水航线,解决了中枯水期航道的碍航问题,同时改善了洪水期航道通航水流条件和河道泄洪条件。     

山区急弯放宽河段水流分离现象试验研究

文章在分析山区河流形态的基础上,概化出急弯放宽河段的基本平面形态参数,引入了弯道放宽率这个因素,并在前人对弯道水流分离现象研究的基础上,综合考虑了弯道放宽率、弯道中心角、相对弯道中心半径、弗汝德数等因素的影响,通过物理模型试验,对山区急弯放宽河段的水流分离现象的发生和分离区的大小进行了系统的试验研究。研究表明,在文章的试验范围内,总的来说弗汝德数和弯道中心角越大、相对弯道中心半径越小,水流就越容易出现分离,但对弯道凸岸分离区的出现起主要作用的是弯道放宽率,当弯道放宽率大于一定值时,都将发生水流分离现象,而与其他因素没有关系,并且当弯道放宽率较大时分离区也较大。