Manipulation of vertical fence wake using passive vortex generators

he effect of streamwise vortices generated from passive vortex generators was investigated to manipulate the separation bubble behind the vertical fence. The experiments were carried out in a circulating water channel and the velocity fields were measured using 2D and stereoscopic PIV method. The distance between the vortex generator and fence and the effect of the Reynolds number were investigated. In addition, the effect of boundary layer thickness was also investigated. The averaged recirculation lengths were compared with that of uncontrolled fence flow. The results showed the oscillatory variation of recirculation region appeared under the existence of vortex generators. The reduction of the separation bubble became larger when the fence was submerged in the thick boundary layer with increasing the distance between the generator and fence. When the boundary layer is thin, vortex generator can only suppress the separation bubble under the specific condition.     

垂直轴风力机翼型涡流噪声的数值分析

为了了解垂直轴风力机翼型涡流噪声特性,以LUT翼型为研究对象,首先利用Fluent进行流场分析,流场计算选用DES湍流模型,再结合Lighthill声类比方法计算翼型周围声场,将数值模拟计算得到的气动特性相关数据与该翼型的风洞试验结果作对比分析,同时分析了不同攻角对该翼型气动噪声特性的影响,最后研究了在攻角为8°时不同雷诺数对该翼型的声压级指向性特征影响.结果表明:数值计算所得气动数据与风动试验数据拟合良好,建立的仿真模型、网格质量和边界条件合理有效;随攻角增加,翼型涡脱落从尾缘向前缘推进,同时涡流脱落强度增大,气动噪声增强;随着雷诺数的增加,翼型四周声压级先增加后减小;雷诺数与声压级关联较大,控制叶片雷诺数有助于降低叶片噪声,为该翼型适用于低噪声垂直轴叶片提供理论基础.     

旋涡发生器三维流场的数值模拟

采用标准k-ε湍流模型,对纵向旋涡发生器(longitudinal vortex generator)引起的流场扰动进行了并行数值模拟.控制方程使用有限元法离散,采用改进的Uzawa法将速度与压强耦合,网格划分使用了非结构化网格技术.计算得到空气绕过旋涡发生器后产生了一对下洗纵向涡,动量的输运使得涡间壁面边界层变薄,而旋涡外侧边界层变厚.随着流动向下游发展,涡的强度不断变小,但涡形在很远的地方依然存在.将计算所得旋涡发生器后两个横断面上的流向和纵向速度与试验数据进行对比,结果表明,在近壁处计算结果与试验结果吻合良好,标准k-ε模型基本能够模拟旋涡发生器引起的三维湍流流动.     

自由表面旋涡数值模拟与涡、汇模型理论分析

为研究吸气旋涡的产生机理,并进行相应的理论分析,将水利和水工设备进水口前常见的自由表面旋涡现象简化为盆池自由放水模型,采用“流体体积”(VOF)方法结合RNG k-ε湍流模型模拟自由表面旋涡现象．通过数值模拟获得自由液面从纯水涡到吸气旋涡的生成与演化过程,将计算结果与理论Burgers涡模型进行对比,发现Burgers涡模型的切向速度分布方程与计算结果相符,涡量向中心聚集是导致自由液面发生凹陷并最终产生吸气旋涡现象的原因之一,同时发现Burgers涡的径向速度和轴向速度分布方程与计算结果相比存在很大差异．进一步简化模型后,剔除切向速度影响,模拟了无旋流体的排水过程．通过理论推导在球坐标系下提出“汇球面”模型,获得了较好的速度分布方程,并发现“汇”效应也是产生吸气旋涡现象的重要因素之一．     

图像处理在汽蚀分析中的应用

应用图像处理技术对流场内汽蚀现象进行分析，结果表明：应用图像处理技术可以精确地对流场内汽蚀现象进行清晰化处理及特征提取。因此，图像处理技术是精确分析汽蚀的一种有效工具。     

Quantification of land use systems using technical coefficient generators: a case study for the Northern Atlantic zone of Costa Rica

This paper describes two generic so-called technical coefficient generators, PASTOR (Pasture and Animal System Technical coefficient generatOR) and LUCTOR (Land Use Crop Technical coefficient generatOR), that quantify land use systems in terms of inputs and outputs based on the integration of systems-analytical knowledge, standard agronomic and animal husbandry data and expert knowledge. PASTOR quantifies livestock systems while LUCTOR is geared towards cropping systems. Main inputs quantified include costs, labour requirements, fertiliser use and application of crop protection agents. Outputs are production and a number of associated environmental indicators. Although both PASTOR and LUCTOR were developed to generate input data for land use models, they are also useful as stand-alone tools to explore the technical efficiency of land use systems, to perform cost-benefit analyses and to quantify the trade-off among socio-economic, agronomic and environmental indicators at the field level. PASTOR and LUCTOR are illustrated with data from the Northern Atlantic zone in Costa Rica. Tools such as PASTOR and LUCTOR integrate different types of knowledge, including non-documented knowledge from field experts and make that knowledge transparent and open to critical review and discussion by others.     

旋涡泵的研究现状与展望

介绍了旋涡泵的基本原理、结构分类,针对其特点,与其他类型泵进行了对比．对旋涡泵的应用、研究历史与现状进行了简要评述,并结合国内外学者对旋涡泵的工作过程、内部流动、设计方法以及试验研究中取得的成果,讨论了旋涡泵研究发展中有待解决的问题．展望了旋涡泵研究设计发展的趋势,认为采用先进的测试技术对其内部流场进行测试和分析具有重要理论意义．指出了旋涡泵半开型叶轮和复合叶轮的结构在工程应用中的独特作用和广阔的应用前景．     

圆锥空腔内涡破裂现象的数值模拟

采用三维非定常的Navier-Stokes方程对底面驱动的密闭圆锥室内旋转层流流动中的涡破裂现象进行了数值模拟,分析了雷诺数和几何结构对圆锥空腔内涡破裂现象的发展规律的影响.利用有限体积法离散控制方程和SIMPLE算法实施计算,计算网格采用非结构化网格.根据数值模拟结果得出了圆锥室内涡破裂现象的发展特性.研究结果表明:当达到一定雷诺数时,圆锥室内中心轴线附近会出现一个低压的涡破裂区域,并伴随着局部流体回流;在所研究的雷诺数范围内,随雷诺数的增加,涡破裂气泡的尺寸先增大后减小直至消失,涡破裂气泡的位置沿中心轴向远离驱动面的方向移动;对于相同高径比的圆锥室,涡破裂现象出现和消失时的临界位置不随圆锥室几何形状的变化而变化;由涡破裂现象出现时的临界雷诺数的大小可知,圆锥室模型相对于圆柱室模型抑制了涡破裂现象的产生,且顶面直径最大时的圆锥室(H_{1/H=0)的抑制效果最好.}     

自吸旋涡泵内部流动分析

基于雷诺时均方程和κ-ω双方程湍流模型,应用Fluent软件对自行设计制造的自吸旋涡泵内部流场进行数值模拟．压力与速度耦合求解采用SIMPLEC算法．在模型泵外特性试验和五孔管柬形探针对泵体流道静压场测量的基础上,通过对比分析数值模拟和试验结果,解释了旋涡泵汽蚀及纵向、径向旋涡产生原因,得出了旋涡泵内部总压、静压和速度分布及变化规律,并给出了旋涡泵泵体流道内部压力随流量增加而减小,且沿圆周流道静压呈非线性递增的变化趋势．得到了旋涡泵压力及速度变化规律．为以后自吸旋涡泵的优化设计及应用提供参考．     

自吸旋涡泵内部流动分析

基于雷诺时均方程和k-ω双方程湍流模型,应用Fluent软件对自行设计制造的自吸旋涡泵内部流场进行数值模拟.压力与速度耦合求解采用SIMPLEC算法.在模型泵外特性试验和五孔管束形探针对泵体流道静压场测量的基础上,通过对比分析数值模拟和试验结果,解释了旋涡泵汽蚀及纵向、径向旋涡产生原因,得出了旋涡泵内部总压、静压和速度分布及变化规律,并给出了旋涡泵泵体流道内部压力随流量增加而减小,且沿圆周流道静压呈非线性递增的变化趋势.得到了旋涡泵压力及速度变化规律,为以后自吸旋涡泵的优化设计及应用提供参考.     

铡草机的选购与安全使用方法

随着农业生产机械化的发展,铡草机日益被农民广泛使用,但因使用不当而引起的事故也频频发生。针对使用者,介绍铡草机的选购原则,并详细说明铡草机的操作方法,以期为实际生产中铡草机的安全使用提供技术指导。     

微型旋涡泵水力特性与轴向力计算

对新结构闭式叶轮旋涡泵进行数值模拟,采用RANS湍流模型求解三维不可压缩问题,计算了旋涡泵的水力特性,分析了旋涡泵工作时叶轮与泵壳间隙处油膜对叶轮的轴向承载机理,并进一步讨论了叶轮两侧的楔形槽对油膜承载能力的影响.结果表明：旋涡泵的水力特性与试验数据趋势吻合,数值相近,验证了仿真计算的可靠性.轴向力分析显示,旋涡泵工作时浮动叶轮的轴向支撑由在叶轮两侧形成的油膜实现,油膜因厚度不同,造成径向的压力降不同,油膜较薄则泄压慢,油膜较厚则压力更均匀,叶轮上下表面受力不等而产生支撑力,而楔形结构能够产生附加的支撑力,强化了支撑效果.研究结果对旋涡泵的设计和研究提供参考依据.     

旋涡自吸泵内部流场压力脉动数值模拟

为研究不同工况下旋涡自吸泵内部瞬态流动特性,利用ANSYS CFX软件并选取雷诺时均N-S方程和RNG k-ε双方程湍流模型,对包括叶轮、泵体和支架在内的旋涡自吸泵整机内部流场进行了瞬态数值模拟.将定常数值模拟结果与外特性试验进行对比验证,并将其作为瞬态非定常计算的初始值,提取了泵内部流动情况和监测点的压力脉动特性.计算结果表明:与叶轮接触的环形流道内主频为单边叶频,径向方向叶频也存在较明显的峰值;靠近壁面的环形流道内,能量集中在单边叶片通过频率及其倍频处;在隔板间隙处能量值更大,除低频段有明显的波动外,峰值集中在单边叶频及其倍频段,在间隙处的径向上从边缘至中间部位,单边叶频与叶频的能量值呈此消彼长趋势,中间部位叶频为主频;叶轮上的压力脉动转频为主频,峰值分布在转频及其倍频,随倍数的增加能量值依次降低.     

理想状况下涡流发生器尾涡特性

采用大涡模拟技术计算了理想工况下54种涡流发生器的水动力特性,以尾涡大小、尾涡间距和尾涡强度作为衡量参数,依次分析了3种流速、3种几何尺寸和6种安装角度时涡流发生器的尾涡特性,并用粒子图像测量方法对计算结果进行了验证.研究结果表明:反向涡与水流方向的夹角远大于同向涡与水流方向的夹角,并且随着涡流发生器与涡旋间距离的增大,各夹角先增大后减小,直至同向涡和逆向涡合并到同一条直线上;随着涡流发生器安装角度绝对值的增大,尾涡大小和强度均线性增大,并且一对涡旋内同向涡和反向涡之间的距离增大,相邻两对涡旋之间的距离逐渐减小;随着流速的增大,尾涡强度显著增大,但各个涡旋之间的距离不变;随着涡流发生器安装边长度的增加,组内同向涡和反向涡之间的距离逐渐增大,但湍动能的分布区域大致相同.     

旋涡自吸泵流致噪声模拟及降噪

以比转数为15.9的旋涡自吸泵为研究对象,结合CFX和LMS Virtual Lab中的Acoustic Harmonic BEM模块对旋涡自吸泵内流压力脉动和流致噪声进行仿真研究,旨在降噪优化.首先采用RNG k-ε湍流模型对旋涡自吸泵0.4Q_d,0.6Q_d,Q_d这3个工况下的内部流场分别进行定常、非定常求解,捕捉蜗壳壁面以及进出口管道壁面的压力脉动数据,并以cgns文件导入Acoustic Harmonic BEM模块进行声场计算,求解旋涡自吸泵内部的声压级大小及其分布特性.结合内流压力脉动与声场计算结果综合分析可得:蜗壳隔舌与叶轮的间隙内的压力脉动是产生流致噪声的主要因素.为了降低旋涡自吸泵内部流致噪声,借鉴涡轮叶片锯齿尾缘结构,优化叶片以降低间隙内流压力脉动.通过流场和声场的数值模拟的对比分析发现:优化泵隔舌间隙处压力脉动幅度在设计工况下最大降低20.0%,在小流量工况下最大降低26.6%;较之原模型,设计工况下改进型泵进、出口管道监测点的声压级分别降低1.01,1.03 dB;小流量工况下,进、出口管道声压级最大幅值分别降低8.57,2.65 dB.     

半开式旋涡泵空化分析及试验

半开式旋涡泵采用新型的半开式叶轮,为研究其空化特性,采用基于雷诺时均方程和RNGk-ε湍流模型的单相模型对其内部流场进行数值模拟,得到了叶片表面速度和压力的分布规律,半开式旋涡泵的叶片根部是发生空化的危险区域．在对空化监测方法进行总结分析的基础上,针对半开式旋涡泵的具体特点,选择能量和噪声结合的方法进行了试验研究,结果表明,半开式旋涡泵工作性能稳定,半开式叶轮改善了旋涡泵的空化性能．在同等条件下半开式旋涡泵比闭式旋涡泵的性能有较大改善,对深入研究半开式旋涡泵的理论计算和设计提供了依据．     

江淮中型卡车变速换挡操纵轻便性分析

针对江淮中型卡车配置六挡变速器,探讨变速器同步器的结构型式、操纵机构及选、换挡软轴等对变速器换挡操纵轻便性的影响,找出影响换挡操纵轻便性的主要因素;将所设计的中型卡车与标杆及同类竞品车进行了对比评价;最后总结了影响变速操纵轻便性的主要因素.     

多孔喷嘴射流泵流动模拟与涡结构分析

基于有限体积法和Realizablek—s湍流模型,对多孔喷嘴射流泵内部流场进行数值模拟和分析,并与试验结果进行对比,验证了数值模拟的可靠性．引入涡动力学理论对喉管内部工作流体和被吸流体的混合机理进行分析,研究了喉管内部流向涡和展向涡的分布及其峰值沿流向的变化．结果表明：多孔喷嘴结构能够加快工作流体和被吸流体的混合,提高射流泵的效率;射流泵喉管内的涡结构对工作流体和被吸流体的混合有重要影响,相对流向涡而言,展向涡的强度较大,在喉管内的衰减较为平缓;在射流泵中,对两股流体起主要掺混作用的是流向涡,其强度和衰减的速率决定了混合效率;在涡量一定的情况下,流向涡越强,衰减越快;展向涡结构越小,越能加速喉管中的混合,从而提高泵的效率;喉管内涡的分布表明,位于喷嘴中心的出口可能导致较大的损失,各孔喷嘴出口应优先沿圆周方向布置．     

进水池形状对吸入涡影响试验研究

为了改善进水池附近的流态,避免吸入涡进入喇叭口,首先以不同淹没深度和不同流量对开敞式进水池进行高速摄影和PIV试验,根据测试的流态提出相应改善措施,然后对矩形进水池和矩形进水池加底部十字架2种方案进行试验,观察并对比其消涡效果.结果表明,相对于开敞式进水池的方案,矩形进水池方案可以使喇叭口处的流态得到改善,并将前者的允许最小淹没深度降低,即在同等条件下改善了旋涡的表面涡纹状态;然后对矩形进水池方案加十字架后,进一步减小了旋涡的影响,并再次降低了允许最小淹没深度,由0.90D降低到0.70D,且改善了旋涡的表面涡纹状态.研究结果对于允许最小淹没深度的改进、降低泵站进水池的工程造价方面具有参考意义.     

离心风机涡旋结构及失稳流动特性分析

为了了解离心风机转子区域的失稳流动特性,基于SST k-ω湍流模型,探究了风机进流面非均匀流动特性与转子区域失稳流动的匹配关系,并基于涡动力学探究了转子失稳流道的涡旋尺度与结构.研究结果表明,在设计风量下,离心风机转子区域呈现明显的非均匀流动特性,可由气流速度、流动品质划分为稳流区和失稳区.同时,风机进流面流动特性与转子区域内流特性保持较好一致性,压力、速度、进流冲角皆呈现非均匀分布.进流面高速气流仅仅冲刷转子稳流区流道,而进流面低速流体在流经转子轴端后经由离心力的作用流至各个流道.通过使用进流冲角、环量、切向速度等方法,确定了额定工况下转子区域涡旋尺度、堵塞程度最为剧烈的流道,并通过湍动能及涡核分布成功捕捉堵塞流道的涡旋结构.