Experimental ivnestigation on flow fields of viscous fluid around two-dimensional wings and comparison with computational results

To examine the flow field of a viscous fluid around the trailing edge of a wing with respect to the Kutta condition or the Joukowski hypothesis, an experimental investigation into the velocity fields around two-dimensional (2D) wings NACA0012 and NACA4412 was carried out using an X-type hot-wire anemometer in a wind tunnel and the method of colored milk injection in a circulating water channel. The results of these investigations revealed that the flow of a viscous fluid at the trailing edge of a 2D wing is tangential to the face on the pressure side, and that the flow is very slow or reversed on the suction side due to separation when the angle of attack is greater than 7.5°. By flow visualization, a Kármán vortex street was found in the wake of both wings (NACA0012 and NACA4412) when the angle of attack was 5°. These results show that the ordinary Kutta condition with respect to the direction of outflow at the trailing edge is not necessarily satisfied in a viscous fluid, but the Kutta condition with respect to the pressure at the trailing edge is satisfied as usual. Numerical results, which have been obtained as the solution of Reynolds-averaged Navier-Stokes equations, show good agreement with above-mentioned experimental results. Therefore, CFD (Computational Fluid Dynamics) simulation has proved to be very effective for studying steady viscous flow around the trailing edge of a 2D wing.     

B_0-B_0机车转向架直线运行横向轮/轨力和蛇行稳定性的理论研究(上)

本文根据轮/轨蠕滑理论提供了计算和分析B_0—B_0机车转向架直线运行横向轮/轨力的方法,并以SS4型电力机车作为验证实例,理论计算和实际测试的结果相接近。作者采用这种方法对轮/轨力进行可靠的分析,旨在论证我国现有电力机车转向架蛇行稳定性所要求的最佳轮对定位刚度。本文论证结果符合于作者在文献[1]中提出的轮对定位新方案,它可适用于最大运行速度为100km/h的现有SS型电力机车。     

共翼型舵特性及其对潜艇潜浮运动影响研究

共翼型舵是一种新型的潜艇组合舵翼操纵面.文章首先通过水洞试验和CFD计算对共翼型舵的敞水水动力性能进行了研究,结果表明,共翼型舵的舵效随弦长比和展弦比增大,封堵舵翼之间的间隙可以显著提高舵的水动力性能.随后通过CFD计算对比了分别安装有普通舵、共翼型舵和封堵缝隙的共翼型舵的潜艇的潜浮运动,结果显示,5°舵角时,安装共翼型舵和封堵缝隙的共翼型舵的潜艇模型潜浮角分别比安装普通舵的模型提高65％和105％左右.     

深中通道泄洪区下部结构宽墩对大悬臂盖梁受力的影响分析

独柱墩盖梁由于占地小、净空大、景观效果好,在市政桥梁工程甚至跨海桥梁工程中得到广泛应用.但由于采用独柱墩,墩柱横向尺寸较大,在盖梁受力分析时需考虑墩柱对盖梁受力的影响.以深中通道工程为背景,采用各种计算模型对其泄洪区引桥下部结构宽墩独柱盖梁进行详细的受力计算分析,对比分析各种模型的设计安全性和宽墩对盖梁受力的影响,从而对盖梁的设计计算提出建议.     

强风区挡风墙高度和位置对接触网区域风速的影响

强风区挡风墙的修建能有效保障列车的正常安全行驶。而挡风墙高度和位置的变化直接影响到接触网区域的风速,因此是修建挡风墙时必须考虑的重要因素。采用高雷诺数κ-ε紊流模型,建立了列车分别位于1线和2线时的计算模型,应用计算流体动力学软件STAR-CD对接触网区域在强风区挡风墙作用下的风速和仰角进行了数值模拟计算,得出不同条件下接触网区域风速的分布数据。研究结果表明,挡风墙高度为3 m以上和距线路中心5 m时,是比较适合列车行走的位置。     

高桥墩之间几何非线性效应的相互干扰分析

提出了高桥墩之间几何非线性效应的相干分析计算模型。它适合于应用平面有限元法的计算程序求解。通过一个实例和应用逐次渐近法验证了该模型的精度，并从中得到一些有用的结论。     

一种确定高圆簧横向刚度的有效方法

文中将高圆簧简化为等截面弹性直杆，导出高圆簧横向刚度计算式，并用试验结果进行修正，提出高圆横向刚度分析方法。理论分析和试验结果表明：高圆簧横向刚度的大小取愉于高圆簧的自由高度和工作高度，即由其结构几何参数和工作载荷决定。按文中方法确定的高圆簧横向刚度理论值与试验结果间的最大误差不超过１０％，满足工程理论分析要求。     

流线型钢箱梁涡激振动机理与气动控制措施

以某主跨390 m的独塔流线型钢箱梁斜拉桥为工程依托，采用风洞试验与计算流体动力学（Computational Fluid Dynamics，CFD）相结合的方法对流线型钢箱梁涡激振动机理与气动控制措施进行研究。首先，采用几何缩尺比为1∶30的主梁节段模型进行主梁涡振性能与气动控制措施优化研究；其次，采用CFD方法对主梁涡振响应进行流固耦合计算，将Newmark-β算法嵌入ANSYS Fluent用户自定义函数（User Defined Functions，UDFs）实现主梁结构振动响应求解，同时结合动网格技术实现主梁断面流固耦合分析；并根据判断条件来检索箱梁壁面上的网格单元，以获得主梁断面振动过程中的表面压力，然后结合主梁结构振动响应、表面压力以及流场特征等对主梁涡激振动机理进行分析。结果表明：该桥主梁原设计方案存在涡激共振现象，将梁底检修车轨道内移120 cm可有效抑制主梁涡振响应；主梁涡激振动响应的数值模拟结果与风洞试验结果吻合较好；检修车轨道内移120 cm后主要改变了箱梁下表面平均压力系数分布特性，且箱梁表面各测点脉动压力卓越频率不一致，有效减小了主梁涡激振动响应；流线型箱梁靠近迎风侧的“被动区域”对结构涡振响应贡献较小，背风侧“驱动区域”发生周期性旋涡脱落是影响流线型箱梁涡振的主要因素。     

船用桨后固定组合叶轮节能效果研究

船用桨后固定组合叶轮是一种新型螺旋桨节能装置。为了解其节能机理并验证节能效果,基于计算流体力学(CFD)方法对该问题进行研究。首先选用B4-65螺旋桨进行敞水数值模拟,验证计算模型和方法的正确性;然后重点对螺旋桨在加装桨后固定组合叶轮后的水动力性能进行模拟。结果表明:桨后固定组合叶轮能够较好地削弱螺旋桨后方的梢涡与毂涡,回收尾流能量。而且该节能装置能与螺旋桨产生有利干扰,增加桨叶上的推力。在低进速区(J0.4)时,该节能装置能达到2%以上的节能效果。     

导管螺旋桨水动力学性能的影响因素

为了获取导管螺旋桨水动力性能的主要影响因素,指导导管螺旋桨的优化设计,采用计算流体力学CFD对Ka4-7010+19A导管螺旋桨进行水动力性能研究,分析不同导管长度、导管攻角、螺旋桨纵倾角及多导管组对其水动力特性的影响。结果表明：减少导管长度将使推力系数及扭矩系数同时增大,而敞水效率下降;适当增加导管长度可以略微提高其敞水性能;减小导管攻角在一定进速范围内使推力系数和扭矩系数同时大幅度增加,增加导管攻角将导致推力系数和扭矩系数同时下降;当螺旋桨纵倾角保持在10°以内时,不会对敞水性能产生太大影响。对于多导管螺旋桨而言,前置、后置及不同附属导管直径大小都对敞水性能有很大影响,其中后置大导管组螺旋桨能明显降低螺旋桨扭矩系数,并且能在低进速范围内提升敞水效率。研究成果可支撑导管螺旋桨的优化设计。