曲面边界黏性绕流的湍流模型改进方法研究 被引量：1

1

作者 唐聃 戴绍仕 +1 位作者 谷慧群 Bassam A.Younis 《力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期58-69,共12页

多尺度旋涡现象广泛地存在于工程领域的湍流中.研究湍流的重要方法是大涡模拟,但大涡模拟中的过度耗散问题是曲面边界、多尺度旋涡模拟所面临的主要困难.为了克服过度耗散的缺陷,使大曲率曲面边界的多尺度涡流脉动特性预报更准确,文章... 多尺度旋涡现象广泛地存在于工程领域的湍流中.研究湍流的重要方法是大涡模拟,但大涡模拟中的过度耗散问题是曲面边界、多尺度旋涡模拟所面临的主要困难.为了克服过度耗散的缺陷,使大曲率曲面边界的多尺度涡流脉动特性预报更准确,文章采用正则化变分多尺度模型(RVM)改进了壁面自适应涡黏模型(WALE)中的亚格子模型,并采用C++语言在Open FOAM开源平台实现了计算代码编译.文章以经典圆柱黏性绕流作为曲面边界黏性绕流的代表,讨论了改进的大涡模型(MWALE)中滤波算子对亚临界雷诺数(Re=4.0×10^(4))波算子阶数(n)敏感.四阶滤波算子(n=2)能准确地预报圆柱壁面的平均涡量及尾流瞬时涡量分布、再循环旋涡长度和速度剖面,而二阶滤波算子(n=1)无法准确地预测分离区和尾流区内脉动速度剖面,因此在强压力梯度区四阶滤波算子预测的压力分布、脉动升阻力与实验结果吻合的更好,能更准确地捕捉到多尺度旋涡结构. 展开更多

关键词 多尺度涡流 改进的大涡模型 滤波算子 圆柱绕流

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格栅对海底阀箱剪切层处水动力特性的影响分析 被引量：4

2

作者 戴绍仕 姚熊亮 +1 位作者 杨国晶 李卓 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2010年第4期207-212,225,共7页

对比船舶海底阀箱剪切层处有无格栅情况时剪切层处的水动力特性,以不可压缩Navier-Stokes方程为控制方程,利用计算流体力学软件CFX中的LES(Larger eddy simulation)湍流模型,采用Simple算法进行不同箱型结构流激振荡问题的数值计算与分... 对比船舶海底阀箱剪切层处有无格栅情况时剪切层处的水动力特性,以不可压缩Navier-Stokes方程为控制方程,利用计算流体力学软件CFX中的LES(Larger eddy simulation)湍流模型,采用Simple算法进行不同箱型结构流激振荡问题的数值计算与分析。数值计算结果表明:阀箱口格栅的存在使得剪切层处流体的流态更加复杂,且具有大量的小涡从箱口导边脱出,在向随边运动中破碎;格栅的存在使得剪切层处稳态压力系数增大,脉动压力系数减小,使剪切层的振荡频率呈现单峰现象,且振频值增大。 展开更多

关键词 格栅 海底阀箱 流激振荡 水动力特性 大涡模拟

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均匀流场中三维陷落腔流激振荡实验研究 被引量：2

3

作者 戴绍仕 姚熊亮 +1 位作者 李卓 杨国晶 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第6期693-700,共8页

针对均匀流场中,三维等高型陷落腔因分离流而产生的流激振荡问题,开展了系列的实验研究.实验过程中,主要考虑来流攻角为0时,流速变化（Re=2.06×10^5-1.16×10^6）对三维陷落腔流激振荡特性的影响.同时,分别测量了三维腔体侧壁... 针对均匀流场中,三维等高型陷落腔因分离流而产生的流激振荡问题,开展了系列的实验研究.实验过程中,主要考虑来流攻角为0时,流速变化（Re=2.06×10^5-1.16×10^6）对三维陷落腔流激振荡特性的影响.同时,分别测量了三维腔体侧壁周向及垂向流体压力,分析了腔体内稳态压力和脉动压力的周口、垂向分布规律及腔口剪切层自持振荡特性.实验结果表明：均匀流场中三维陷落腔内部压力分布复杂,且当雷诺数大于某值时腔体内稳态压力全都呈现出负压,同时腔口随边处存在着较大的脉动压力,且脉动压力随相对高度增加而减小,但腔口导边及侧面处的脉动压力随相对高度增加而增大.剪切层自持振荡频率的无量纲数St数随Re变化为一常数值,但其值略大于气流场中二维陷落腔的St数. 展开更多

关键词 三维陷落腔 均匀流 流激振荡 实验研究

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分离板对圆柱体涡激振动特性影响的数值分析 被引量：1

4

作者 戴绍仕 张旭阳 +1 位作者 翟田磊 王芳咏 《华南理工大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第10期41-50,共10页

圆柱形结构广泛地存在于自然界及工程界中,因粘性流动分离所诱发的涡激振动抑制问题一直备受国内外学者的密切关注。分离板作为常用的被动流动控制装置,其对圆柱形结构涡激振动的影响和抑制的内在机理还尚待开展深入的研究。文中基于升... 圆柱形结构广泛地存在于自然界及工程界中,因粘性流动分离所诱发的涡激振动抑制问题一直备受国内外学者的密切关注。分离板作为常用的被动流动控制装置,其对圆柱形结构涡激振动的影响和抑制的内在机理还尚待开展深入的研究。文中基于升力振子模型和分离涡法(DES),结合异步迭代算法,采用SIMPLE算法和Newmark-β法对离散的流体和结构方程进行强耦合的数值求解。数值验证了基于分离涡强耦合算法的准确性,开展了不同约化速度下(0<U*<16.67)分离板(无因次流向长度L/D=0.5)对圆柱体单自由度涡激振动的影响研究,讨论分析了分离板对圆柱体尾涡模式、流体力响应、振动响应和频率特性的抑制效果,获得了临界流速。数值研究结果表明:当U*<10时,分离板对圆柱结构的涡激振动有显著的抑制作用,圆柱结构的最大振幅降低了约69%,频率锁定区域变窄,同时旋涡发放频率也明显下降,圆柱结构受到的平均阻力系数、均方根阻力系数和均方根升力系数分别降低了约40%、90%和52%;当U*>10时,分离板的存在会引起显著的驰振现象,圆柱振幅不断地增大;随U*的继续增加,剪切层在分离后又重新附着在分离板上,圆柱从水流中吸取能量且其远大于结构阻尼所消耗的能量,振幅继续增加并超过了光滑圆柱的振幅,圆柱振动显著加剧,分离板不能起到抑制圆柱振动的作用。 展开更多

关键词 圆柱 涡激振动 分离板 强耦合 分离涡法

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三维陷落腔脉动压力分布特性实验研究

5

作者 戴绍仕 姚熊亮 李卓 《船舶力学》 EI 北大核心 2010年第5期451-457,共7页

文章针对均匀流场中三维深型陷落腔因流分离而产生的流激振荡问题开展了一系列的实验研究。在来流流速为0攻角时实验时的雷诺数变化范围:Re=1.55×105～8.74×105。实验中分别测量了三维深型陷落腔侧壁周向及垂向流体压力,分析... 文章针对均匀流场中三维深型陷落腔因流分离而产生的流激振荡问题开展了一系列的实验研究。在来流流速为0攻角时实验时的雷诺数变化范围:Re=1.55×105～8.74×105。实验中分别测量了三维深型陷落腔侧壁周向及垂向流体压力,分析了腔体内脉动压力周向、垂向的分布规律及腔口处剪切层自持振荡特性。实验结果表明:均匀流场中三维深型陷落腔内脉动压力分布较为复杂。在剪切层随边处的脉动压力最大,随边角点处脉动压力随相对高度的增加而陡降为0,但腔口导边及侧面处的脉动压力随相对高度增加而略有增大。剪切层自持振荡频率的无量纲数St数随Re变化为一常数值,但其值比气流场中二维陷落腔的St数略大。 展开更多

关键词 深型陷落腔 均匀流 流激振荡 脉动压力 实验研究

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陷落腔跨度对剪切层自持振荡特性的影响

6

作者 戴绍仕 冯麟涵 +1 位作者 姚熊亮 张倩 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2010年第5期21-24,共4页

针对均匀流场中不同跨度的三维陷落腔因流分离而产生的剪切层自持振荡问题,开展了系列实验研究。在来流为0°攻角,Re=2.06×10-5～1.16×10-6时分析了腔体跨度变化对三维陷落腔剪切层自持振荡特性的影响。实验中测量了三维... 针对均匀流场中不同跨度的三维陷落腔因流分离而产生的剪切层自持振荡问题,开展了系列实验研究。在来流为0°攻角,Re=2.06×10-5～1.16×10-6时分析了腔体跨度变化对三维陷落腔剪切层自持振荡特性的影响。实验中测量了三维腔体剪切层处腔体侧壁的周向流体压力,分析了腔口剪切层处流体压力的分布规律及其自持振荡特性。实验结果表明:均匀流作用下,腔体跨度的增大使剪切层处稳态压力系数Cp增大,使剪切层随边处Cp′增大,但腔体跨度的增加会使剪切层自持振荡频率明显降低。 展开更多

关键词 三维陷落腔 均匀流 剪切层自持振荡

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均匀流场中串列双圆柱水动力特性的数值实验研究 被引量：14

7

作者 姚熊亮 戴绍仕 王国忠 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第5期698-703,共6页

采用计算流体软件CFX-5中Large-eddy simulation(LES)模型计算了二维不可压缩均匀流中孤立圆柱及串列双圆柱的水动力特性.使用非结构化网格六面体单元和有限体积法对二维N-S方程进行求解.数值实验着重研究了高雷诺数时串列双圆柱在不同... 采用计算流体软件CFX-5中Large-eddy simulation(LES)模型计算了二维不可压缩均匀流中孤立圆柱及串列双圆柱的水动力特性.使用非结构化网格六面体单元和有限体积法对二维N-S方程进行求解.数值实验着重研究了高雷诺数时串列双圆柱在不同间距比时的压力分布、阻力、升力及St数随Re数的变化趋势.稳态力及St数的数值计算结果与实验结果吻合较好. 展开更多

关键词 LES方法 高雷诺数 串列双圆柱 水动力特性

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基于SMA的关节驱动器的力学分析及控制 被引量：3

8

作者 王宏 姚熊亮 戴绍仕 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2007年第2期28-30,共3页

分析了一种用于水下微小型仿生机器人的形状记忆合金(SMA)关节驱动器的力学特性,并通过模糊控制的方法对其进行了实验研究。结果表明:对于物理特性呈非线性、温度滞后、时变和受温度影响很大的SMA驱动器来说,采用模糊控制的方法,能够使... 分析了一种用于水下微小型仿生机器人的形状记忆合金(SMA)关节驱动器的力学特性,并通过模糊控制的方法对其进行了实验研究。结果表明:对于物理特性呈非线性、温度滞后、时变和受温度影响很大的SMA驱动器来说,采用模糊控制的方法,能够使驱动器稳定、平滑的工作,尽管产生了轻微的超调现象,但收到了令人较为满意的效果。因此,将模糊控制方法应用于SMA驱动器的控制有一定的理论意义和应用价值。 展开更多

关键词 形状记忆合金(SMA) 驱动器 模糊控制

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格子玻尔兹曼法多块网格的交界结构优化研究 被引量：2

9

作者 孙丽萍 陆程 +2 位作者 王志凯 戴绍仕 付国强 《计算力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第1期13-20,共8页

基于格子玻尔兹曼方法LBM(Lattice Boltzmann Method)对多块网格方法(Multi-Block)的粗细网格交界结构进行了研究,提出了一种新的优化处理方案。解决了原有网格交界结构存在的三个问题,即两套插值运算造成的程序结构复杂的问题,存储前... 基于格子玻尔兹曼方法LBM(Lattice Boltzmann Method)对多块网格方法(Multi-Block)的粗细网格交界结构进行了研究,提出了一种新的优化处理方案。解决了原有网格交界结构存在的三个问题,即两套插值运算造成的程序结构复杂的问题,存储前几个时间步的节点流场数据以备插值运算造成内存浪费的问题和基于时间插值结果进行空间插值计算造成插值误差积累的问题。用一次多点二维空间插值的方式,将原方法的空间和时间双插值,简并成一次空间插值。通过对经典的非定常的圆柱绕流算例和定常的标准顶盖方腔驱动流算例的仿真模拟,验证了交界面处质量、动量及应力的连续性以及网格交界面数据过渡的流畅度,最终验证了改进方法的正确性。数值模拟结果表明,改进后多块算法可实现局部网格细化,进一步推动LBM方法在实际工程问题中的应用。 展开更多

关键词 格子Boltzmann法 多块网格法 插值方案 圆柱绕流 方腔驱动流 数值模拟

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计及平台运动响应谱的顶部张紧立管稳定性曲线研究 被引量：1

10

作者 孙丽萍 王建伟 戴绍仕 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第3期326-331,共6页

针对顶部张紧立管在不规则波作用下可能会失稳的问题,研究了计及平台运动响应谱的张紧立管稳定性曲线。首先计算出了张力腿平台的运动响应谱,依据该运动响应谱的特性,将不规则波波浪作用下张力腿平台的运动响应以一系列规则波叠加的形... 针对顶部张紧立管在不规则波作用下可能会失稳的问题,研究了计及平台运动响应谱的张紧立管稳定性曲线。首先计算出了张力腿平台的运动响应谱,依据该运动响应谱的特性,将不规则波波浪作用下张力腿平台的运动响应以一系列规则波叠加的形式给出。并将这一系列的规则波输入到顶部张紧立管的参激振动方程当中。同时,采用伽辽金法简化控制方程,得到参激振动的马蒂厄方程。最后,利用小参数法对其进行推导,得出了顶部张紧立管的稳定性曲线公式。研究结果表明:平台运动响应谱对顶部张紧立管的稳定性曲线有着很重要的影响。 展开更多

关键词 不规则波 响应谱 张紧立管 马蒂厄方程 稳定性曲线

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一种求解三维时域Green函数的数值方法

11

作者 孙丽萍 王建伟 戴绍仕 《天津大学学报（自然科学与工程技术版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第7期578-583,共6页

利用三维时域方法计算船舶水动力问题的关键是如何准确高效地处理时域Green函数及其空间导数.基于Bessel函数的性质推导出Green函数与其空间导数的关系方程式;由时域Green函数的表达式建立其满足的常微分方程并采用Runge-Kutta法求解.... 利用三维时域方法计算船舶水动力问题的关键是如何准确高效地处理时域Green函数及其空间导数.基于Bessel函数的性质推导出Green函数与其空间导数的关系方程式;由时域Green函数的表达式建立其满足的常微分方程并采用Runge-Kutta法求解.利用关系方程式直接求解出Green函数的空间导数值.研究结果表明,该方法不仅保证了数值的精度,而且CPU的计算时间和文件的存储空间都明显减少.该方法为时域计算方法提供了一种新的求解思路. 展开更多

关键词 水动力 时域 GREEN函数 BESSEL函数 关系方程

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首部射流对圆柱涡激振荡抑制的实验研究 被引量：1

12

作者 付国强 戴绍仕 +1 位作者 孙丽萍 Younis Bassam A. 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第1期27-33,共7页

各工程领域中的细长柱体结构常因旋涡脱落导致结构振荡(或振动)甚至疲劳破坏,为了减弱或抑制涡激振荡(或振动),有必要针对有效的旋涡脱落抑制方法展开研究。本文采用首部射流方法设计了一套流动控制装置来抑制模型的涡激振荡。通过拖曳... 各工程领域中的细长柱体结构常因旋涡脱落导致结构振荡(或振动)甚至疲劳破坏,为了减弱或抑制涡激振荡(或振动),有必要针对有效的旋涡脱落抑制方法展开研究。本文采用首部射流方法设计了一套流动控制装置来抑制模型的涡激振荡。通过拖曳水池中开展的实验,利用Qualisys光学运动捕捉系统,针对3种开孔布置方案和多组射流流量进行测试,研究了雷诺数在2.4×10^4时定常首部射流(q/Q=0~0.0312)对单自由度模型涡激振荡的影响。实验结果表明:首部射流在不同程度上能有效地减小非定常涡放升力所引起的圆柱的横向位移。实验中还发现涡流脱落对横向位移的减少程度表现为2种不同的模式,即横向位移突然、明显的降低和随后一种处于饱和状态的位移状态。 展开更多

关键词 圆柱 涡激振荡 单自由度 抑制 首部射流 流动控制 实验测试

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沉船舱内重油加热数值分析

13

作者 都光明 张伟 +1 位作者 戴绍仕 刘晶晶 《科学技术与工程》 北大核心 2023年第31期13281-13289,共9页

低温水环境中,由于重油流动性差,抽取沉船中重油过程中需要对其加热。为了研究重油的热扩散问题,对加热棒加热重油和注入热油的过程进行数值模拟,分析油舱内的平均热扩散和空间分布规律。计算结果表明:与加热棒加热重油相对比,注入热油... 低温水环境中,由于重油流动性差,抽取沉船中重油过程中需要对其加热。为了研究重油的热扩散问题,对加热棒加热重油和注入热油的过程进行数值模拟,分析油舱内的平均热扩散和空间分布规律。计算结果表明:与加热棒加热重油相对比,注入热油后油舱内重油的温度状况得到明显的改善,采用注入热油的方式对增加油温和油的运动速度具有显著的优势。计算模型源于实际工程,数值分析结果可为沉船重油回收加热棒布置提供参考,热油注入模拟可以解决油舱内重油流动缓慢、在抽油口难以抽出重油的难题。 展开更多

关键词 数值模拟 热扩散 重油加热 重油回收

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