一种适用于低压涡轮叶片转捩-分离流预测的极大涡模拟方法

1

作者 穆宇旸 徐家宽 +3 位作者 李艺 郑国雨 乔磊 白俊强 《推进技术》 北大核心 2025年第5期44-55,共12页

在航空发动机领域中,大负荷低压涡轮叶片表面的流动受强逆压梯度影响,易产生具有高度非定常特性的转捩-分离流。而基于雷诺平均方法(Reynolds Averaged Navier-Stokes,RANS)的转捩模型难以对该现象进行精确模拟。为了提升预测精度,本研... 在航空发动机领域中,大负荷低压涡轮叶片表面的流动受强逆压梯度影响,易产生具有高度非定常特性的转捩-分离流。而基于雷诺平均方法(Reynolds Averaged Navier-Stokes,RANS)的转捩模型难以对该现象进行精确模拟。为了提升预测精度,本研究在改进的极大涡模拟方法(Very Large Eddy Simulation,VLES)基础上耦合适用于叶轮机械流动的γ转捩模型,从而形成了γ-VLES混合预测模型。本研究采用该模型对Pak-B低压涡轮叶片表面的层流分离泡诱导转捩及分离流演化现象进行预测。研究结果表明:γ-VLES模型能够准确计算叶片表面的时均压力系数和速度型,并展现了长分离泡内部瞬态流场中周期性涡的演化脱落过程。模拟结果与实验结果高度吻合,有效克服了RANS框架下γ-Re_(θt)和γ转捩模型在转捩-分离流预测方面的局限。 展开更多

关键词 计算流体力学 RANS/LES混合方法 极大涡模拟 低压涡轮叶片 层流分离泡诱导转捩

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基于DDES方法的叶栅分离旋涡的非定常流动数值研究 被引量：12

2

作者 刘若阳 侯安平 +1 位作者 单树军 倪奇峰 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第1期16-26,共11页

为了研究叶栅分离旋涡的非定常流动特性,选取亚声速叶栅为研究对象,进行了基于延迟分离涡模拟方法 (DDES)的非定常数值模拟。针对进口Ma0.3的情况,对比分析了进口攻角、叶栅稠度、叶片弯角、叶片中弧线弯度分布和叶片厚度等因素对于叶... 为了研究叶栅分离旋涡的非定常流动特性,选取亚声速叶栅为研究对象,进行了基于延迟分离涡模拟方法 (DDES)的非定常数值模拟。针对进口Ma0.3的情况,对比分析了进口攻角、叶栅稠度、叶片弯角、叶片中弧线弯度分布和叶片厚度等因素对于叶栅分离旋涡运动的影响。结果表明,当攻角增大时,尾迹附近流场会逐渐由定常模式转化为非定常对涡脱落模式,同时对涡脱落频率不断减小;随着攻角的进一步增大,叶背分离强度不断增加,叶背分离涡开始单独脱落,并主导流场旋涡运动。强烈的叶背分离涡脱落引起了叶片气动力的剧烈脉动,其幅值是小攻角状态下由尾迹对涡脱落引起叶片气动力脉动的30倍以上。叶栅几何参数的改变对于流场旋涡运动同样有很大影响,流场同样呈现出"定常尾迹"、"对涡脱落"、"叶背分离涡脱落"这三种主要的旋涡运动形式之一。叶背分离点的相对位置则是影响旋涡非定常运动形式和旋涡脱落频率的主要内在因素。 展开更多

关键词 延迟分离涡方法 旋涡运动 脱落频率 非定常模拟

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侧喷干扰脱体涡模拟研究

3

作者 廖嘉鑫 张庆兵 +1 位作者 陈刚 何厚辛 《现代防御技术》 北大核心 2025年第2期66-73,共8页

跨域飞行器在大气中进行直接力控制时,喷流与来流相互作用,形成相应的干扰流场。已有研究指出,传统的雷诺时均模拟模型在准确预测该干扰流场的强时变和非线性流动特性方面存在困难。为深化对超声速侧向喷流-来流干扰对控制系统的影响及... 跨域飞行器在大气中进行直接力控制时,喷流与来流相互作用,形成相应的干扰流场。已有研究指出,传统的雷诺时均模拟模型在准确预测该干扰流场的强时变和非线性流动特性方面存在困难。为深化对超声速侧向喷流-来流干扰对控制系统的影响及其作用机理的认知,本研究基于锥-柱-裙外形模型,建立了适用于喷流扰流场的湍流高解析数值计算方法。通过对比延迟脱体涡模拟方法和雷诺时均模型在不同网格密度下的仿真结果,研究发现延迟脱体涡模拟方法在流动下游的喷流尾迹干扰区域与雷诺时均方法存在显著差异。在侧喷控制领域,DDES方法在足够解析湍动的网格条件下显著提高了结果的可信度。该研究通过数值模拟支持,深入理解了超声速侧向喷流干扰流场的湍动特性,结果表明动态雷诺时均-大涡模拟方法可以提高雷诺时均模拟的压力预测效果。研究为提高直接力控制系统预测效果提供了参考。 展开更多

关键词 喷流干扰 延迟脱体涡模拟 雷诺时均方法 流动分离 有限元法

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数值耗散对压气机流动分离涡模拟的影响研究

4

作者 田铖 江思雅 符松 《计算力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期145-152,共8页

分离涡模拟DES是压气机流动模拟中常用的高保真湍流模式。为了使DES准确解析湍流,数值耗散必须限制在合理范围内。然而,当前的压气机流动DES类研究工作中仍然普遍采用高耗散的迎风格式。本文首先基于DES类方法计算的各向同性衰减湍流结... 分离涡模拟DES是压气机流动模拟中常用的高保真湍流模式。为了使DES准确解析湍流,数值耗散必须限制在合理范围内。然而,当前的压气机流动DES类研究工作中仍然普遍采用高耗散的迎风格式。本文首先基于DES类方法计算的各向同性衰减湍流结果,定量比较了多种不同数值格式的耗散,证实了高耗散迎风格式严重低估中高波数湍流能量。高阶重构格式可以一定程度上改善该问题,但能量耗散仍然过高。本文在高阶重构的基础上,进一步引入自适应耗散函数修改Riemann求解器,构造了自适应耗散格式。该格式在全波数范围都能准确地预测湍流能谱。将该格式配合DES类方法模拟跨声速离心压气机流动,其预测的压比相比于三阶迎风格式,更加接近实验结果。此外,自适应耗散格式显著提高了中小尺度流动结构的分辨率。分析表明,在使用DES类方法模拟压气机流动时,有必要采用数值耗散较低的离散格式,以准确预测压气机总体性能和流动结构。本文构造的自适应耗散格式是一种良好选择。 展开更多

关键词 压气机 分离涡模拟des 数值耗散 迎风格式 自适应耗散格式

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基于SDES方法的翼型动态失速数值模拟研究

5

作者 薛杨柳 赵燮霖 孙文杰 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期999-1006,共8页

动态失速是航空航天领域中一种普遍存在的流动现象,因气动特性很难预测,对飞行器的性能和飞行安全有着严重影响。为了对机翼动态失速过程中的复杂分离流动进行准确模拟,应用屏蔽分离涡模拟(shielded detached eddy simulation,SDES)方法... 动态失速是航空航天领域中一种普遍存在的流动现象,因气动特性很难预测,对飞行器的性能和飞行安全有着严重影响。为了对机翼动态失速过程中的复杂分离流动进行准确模拟,应用屏蔽分离涡模拟(shielded detached eddy simulation,SDES)方法对NACA 0012翼型的动态失速进行了数值模拟,并与延迟分离涡模拟(delayed detached eddy simulation,DDES)方法进行对比研究。首先验证基于静态翼型的CFD(computational fluid dynamics)模型准确性,随后对动态失速获得的升阻力系数和实验数据进行比较评估,同时分析和量化了动态失速的特征现象,并对动态失速的几个典型阶段进行研究。计算表明:对于静态翼型的分离流动,SDES、DDES方法计算结果相差不大;对于具有强烈流动非定常性的动态失速问题,SDES方法体现了较高的预测准确度,能精细的描述流场及漩涡结构并准确地捕捉到动态失速下复杂流动现象,表现出良好的对于复杂分离流动精确模拟的能力,这对于新型RANS/LES混合方法的应用以及研究翼型绕流机理及相关问题有重要意义。 展开更多

关键词 RAN/SLES混合方法 延迟分离涡模拟 屏蔽分离涡模拟 分离流动 动态失速

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非定常等离子体激励对大攻角流动分离控制的数值模拟研究 被引量：1

6

作者 呼宝鹏 兰世隆 +3 位作者 黄一翀 林海奇 傅瑜 王勇 《科学技术与工程》 北大核心 2024年第8期3442-3450,共9页

应用交流电(alternating current,AC)介质阻挡放电(dielectric barrier discharge,DBD)等离子体流动控制由于其结构简单、响应频率快、可实现实时定量控制等优点,正在成为等离子体流动控制技术的重点研究方向。结合基于分离涡模拟(detac... 应用交流电(alternating current,AC)介质阻挡放电(dielectric barrier discharge,DBD)等离子体流动控制由于其结构简单、响应频率快、可实现实时定量控制等优点,正在成为等离子体流动控制技术的重点研究方向。结合基于分离涡模拟(detached eddy simulation,DES)和等离子体唯象体积力模型的方法研究非定常等离子体激励对NACA0015翼型在攻角为20°情况下流动分离控制。结果表明:非定常等离子体激励在高雷诺数、大攻角下对翼型分离具有明显的控制效果,可以达到增升减阻目的,且流动控制效果比定常激励效率更高;非定常等离子体激励流动控制与定常等离子体激励流动控制机理不同,非定常等离子体激励通过促进分离区内速度脉动,对流场产生非定常的干扰,使得分离剪切层提前失稳,增强流场涡结构的掺混,从而抑制流动分离。 展开更多

关键词 分离涡模拟(des) 流动分离控制 非定常等离子体激励

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涡结构对小颗粒在圆管背风面碰撞分布的影响 被引量：7

7

作者 李相鹏 周昊 岑可法 《浙江大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第4期605-609,共5页

针对锅炉管背风面飞灰沉积过程,采用数值模拟的方法进行了研究.对绕柱气相湍流的模拟采用了较新的分离涡模拟方法（detached eddy simulation, DES）,通过对粒径为1～10 μm的颗粒在圆管背风面碰撞分布规律的计算发现背风面近壁区存在... 针对锅炉管背风面飞灰沉积过程,采用数值模拟的方法进行了研究.对绕柱气相湍流的模拟采用了较新的分离涡模拟方法（detached eddy simulation, DES）,通过对粒径为1～10 μm的颗粒在圆管背风面碰撞分布规律的计算发现背风面近壁区存在的主涡、二次涡和分离点附近小涡对颗粒在背风面的碰撞均有一定的影响.当速度较小时,随着粒径的增大,颗粒在背风面碰撞的质量逐渐增加,大颗粒在主涡和二次涡作用下均有较大的碰撞质量流量,而且二次涡的作用明显强于主涡;速度增加后,由背风面3种涡结构引起的颗粒碰撞量均有不同程度的减少,此时主涡的作用较强,而且二次涡引起的大颗粒碰撞量有明显减少.通过与实验测试结果进行对比检验,证明了数值模拟结果的准确性. 展开更多

关键词 分离涡模拟方法(des) 颗粒 涡结构 碰撞分布

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宽速域RANS-LES混合方法的发展及应用 被引量：15

8

作者 肖志祥 罗堃宇 刘健 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2017年第3期338-353,共16页

传统的雷诺平均方法(RANS)已经不能满足大范围分离、激波振荡、压力脉动、动载荷等极端工况下的流动预测需求;大涡模拟(LES)、直接数值模拟(DNS)等方法资源耗费多、效率低,离工程湍流问题仍较为遥远。RANSLES混合方法结合了RANS高效率和... 传统的雷诺平均方法(RANS)已经不能满足大范围分离、激波振荡、压力脉动、动载荷等极端工况下的流动预测需求;大涡模拟(LES)、直接数值模拟(DNS)等方法资源耗费多、效率低,离工程湍流问题仍较为遥远。RANSLES混合方法结合了RANS高效率和LES高精度的特点,近期有望大规模应用到工程湍流问题中。首先对现有的RANS-LES混合方法进行了归类,对各自的构造思想、特点进行了分析。然后报告了脱体涡模拟(DES)类方法的发展历程和现状,讨论了使用DES类方法计算分离流动时,对流项离散格式对分离特性、小尺度结构及频谱特性等的影响,并构造了自适应耗散函数。最后介绍了近年来国内外RANS-LES混合方法在宽马赫数范围(马赫数从0.1到20)内的机理研究和工程应用。现有的以DES类方法为代表的RANS-LES混合方法能够较为精细地模拟非定常大分离流动中的复杂现象,但在计算效率等方面还有较大的改进空间;植入式DES方法在模拟全机带部件流动上具有较高的效率和模拟精度,是重要的发展方向。RANS-LES混合方法在动态失速、燃烧、气动弹性、气动噪声、气动光学等与非定常流动密切相关的方面也有广阔的应用前景。 展开更多

关键词 RANS-LES混合方法 脱体涡模拟 计算流体力学 非定常流动 流动分离 高雷诺数湍流

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船舶操纵运动CFD数值模拟研究进展 被引量：15

9

作者 王建华 万德成 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第5期813-824,共12页

船舶操纵性是船舶设计中最关心的性能之一,而船舶操纵运动响应可以用于评估操纵性能的优劣。随着高性能计算机的飞速发展以及计算流体力学的长足进步,采用CFD全粘性流场求解方法进行船舶操纵运动,尤其是带桨带舵船舶操纵运动的数值模拟... 船舶操纵性是船舶设计中最关心的性能之一,而船舶操纵运动响应可以用于评估操纵性能的优劣。随着高性能计算机的飞速发展以及计算流体力学的长足进步,采用CFD全粘性流场求解方法进行船舶操纵运动,尤其是带桨带舵船舶操纵运动的数值模拟研究有着巨大的潜力和工程应用前景。本文阐述了基于CFD方法进行的船舶操纵运动数值模拟及约束船模操纵运动和自航船模操纵运动数值模拟研究状况,阐述了螺旋桨体积力模型、滑移网格方法和重叠网格方法在自航船舶操纵运动数值模拟中的研究进展。简述了船舶操纵运动数值模拟研究中的挑战及未来研究的趋势。 展开更多

关键词 船舶操纵运动 CFD数值模拟 船桨舵相互作用 粘性流场 体积力模型 滑移网格方法 重叠网格方法 RANS方法 分离涡模拟

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基于LES和DES的定日镜结构风致响应分析 被引量：4

10

作者 卢春玲 陈建通 +1 位作者 陈锦焜 王强 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2022年第11期298-306,共9页

定日镜作为典型的风敏感结构,设计中必须考虑其动力特性和风致响应。选用大涡模拟(large eddy simulation,LES)和分离涡模拟(detached eddy simulation,DES),结合一种新的湍流脉动流场产生方法(discretizing and synthesizing random fl... 定日镜作为典型的风敏感结构,设计中必须考虑其动力特性和风致响应。选用大涡模拟(large eddy simulation,LES)和分离涡模拟(detached eddy simulation,DES),结合一种新的湍流脉动流场产生方法(discretizing and synthesizing random flow generation,DSRFG)模拟风场的湍流边界条件,计算得到了0°风向角下0°、30°、60°镜面仰角下定日镜的流场分布和风荷载时程数据。建立了定日镜整体结构的有限元模型,进行了定日镜整体结构在不同镜面仰角下的风致响应分析。结果表明,通过与风洞试验结果对比,LES和DES能较好地预测出顺风向等效风荷载,但LES的结果更接近试验值;随着仰角增大,定日镜下部的共振峰值能量逐渐减小,上部的共振峰值能量逐渐增大;定日镜下部的最不利工况为仰角0°时,风振系数为3.1,中上部的最不利工况发生在仰角为60°时,风振系数分别为2.0、3.4;LES和DES能较好地模拟出流场中的紊流与涡旋,且随着仰角增大,尾流区变得狭长。结合风洞试验,为定日镜以及相似结构的数值模拟以及抗风设计提供了参考。 展开更多

关键词 定日镜 大涡模拟(LES) 分离涡模拟(des) 风荷载 风致响应

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改进DES法和SA模型的发动机喷流影响距离研究 被引量：4

11

作者 何昕 胡登峰 +1 位作者 刘成 马义龙 《中国安全科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第4期81-87,共7页

为评估起飞飞机发动机喷流的影响范围及程度,分析后侧穿越方案可行性,在SA湍流模型基础上,结合脱体涡模拟(DES)方法,数值模拟后侧穿越方式下的起飞飞机发动机喷流影响距离;选取热喷状态下的高亚音速喷管模型进行数值模拟,对比模拟结果... 为评估起飞飞机发动机喷流的影响范围及程度,分析后侧穿越方案可行性,在SA湍流模型基础上,结合脱体涡模拟(DES)方法,数值模拟后侧穿越方式下的起飞飞机发动机喷流影响距离;选取热喷状态下的高亚音速喷管模型进行数值模拟,对比模拟结果与文献参考值,验证该方法的正确性和有效性;在此基础上,结合B737-800机型发动机实际边界条件,数值模拟发动机喷流效应,得出B737-800机型发动机喷流的影响距离,并与飞机特性手册对比,验证其准确性。结果表明:用改进的DES方法结合SA模型数值模拟B737-800发动机,可得出喷流在速度44、22及16 m/s时的影响距离,DES方法可较好模拟发动机喷流效应。 展开更多

关键词 脱体涡模拟(des)方法 Spalart-Allmaras(SA)湍流模型 发动机 喷流影响距离 后侧穿越方式

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基于DES的舰船空气尾流场特性分析 被引量：8

12

作者 操戈 程捷 +2 位作者 毕晓波 张志国 王先洲 《中国舰船研究》 CSCD 北大核心 2016年第3期48-54,共7页

舰船上层建筑后方产生湍流尾流场会对舰载直升机的操纵产生严重威胁。采用CFD方法对舰船空气尾流场的特性进行分析研究,突破了雷诺时均方法的局限性,使用分离涡模拟(DES)方法求解瞬态舰船尾流场,按照一定频率采样流场数据,得出的平均流... 舰船上层建筑后方产生湍流尾流场会对舰载直升机的操纵产生严重威胁。采用CFD方法对舰船空气尾流场的特性进行分析研究,突破了雷诺时均方法的局限性,使用分离涡模拟(DES)方法求解瞬态舰船尾流场,按照一定频率采样流场数据,得出的平均流场明显比RANS方法的结果更贴近实验数据,证明了此方法的有效性。同时,运用DES方法直观地观察尾流场的涡特性、流动分离和再附着等特征,发现涡结构及其不对称性是舰船空气尾流场的主要特征,涡强度在烟囱处突然增强,可能对直升机的操纵产生不利影响。 展开更多

关键词 空气尾流 舰船 分离涡模拟(des) 涡

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湍流分离流中颗粒的扩散机制 被引量：4

13

作者 邱骁 丁珏 +1 位作者 王忠杰 翁培奋 《上海大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2016年第5期586-596,共11页

后台阶流动包含分离流重要的流动特性,采取欧拉-拉格朗日耦合算法对后台阶分离流动中颗粒扩散运动进行数值研究.气相场采取大涡模拟方法,亚格子模式基于标准的Smagorinsky模式,颗粒相运动采取轨道法模拟.计算所得气相的流向平均速度和... 后台阶流动包含分离流重要的流动特性,采取欧拉-拉格朗日耦合算法对后台阶分离流动中颗粒扩散运动进行数值研究.气相场采取大涡模拟方法,亚格子模式基于标准的Smagorinsky模式,颗粒相运动采取轨道法模拟.计算所得气相的流向平均速度和平均脉动速度与实验结果吻合较好,验证了模型和方法的正确性.基于此,数值分析后台阶两相流动的特性以及流场涡结构的发展和演化过程.结果表明:两相流中颗粒的扩散特性既受到颗粒粒径的影响,又与颗粒和涡结构的相互作用时间有关.后台阶流场中增加结构物时,流场涡结构发生变化,即与扰动源保持一定距离后,涡数量增多,流场中颗粒分布不均匀,较多颗粒聚集在涡的外缘. 展开更多

关键词 后台阶流动 分离流 欧拉-拉格朗日方法 气粒两相流动 大涡模拟

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风洞尺寸对高速列车气动性能的影响

14

作者 张业 杜健 尚克明 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期1880-1888,共9页

采用单因素变量法则,研究风洞尺寸对高速列车气动性能的影响。基于DDES湍流模拟方法采用不可压缩Navier−Stokes方程求解三维非定常流场,得到不同风洞尺寸下1꞉8缩比的高速列车气动性能,并通过与风洞试验结果的对比验证仿真结果的可靠性... 采用单因素变量法则,研究风洞尺寸对高速列车气动性能的影响。基于DDES湍流模拟方法采用不可压缩Navier−Stokes方程求解三维非定常流场,得到不同风洞尺寸下1꞉8缩比的高速列车气动性能,并通过与风洞试验结果的对比验证仿真结果的可靠性。研究结果表明:随着风洞尺寸的减小,风洞的阻塞比增大,列车周围气流加速效应更加明显,导致列车表面正负压强均增大,涡强度增加,所受气动阻力、升力增大,当风洞阻塞比从0.61%增加到4.17%时,列车气动阻力增加15%。为获得更好的试验结果,应尽量在大尺寸风洞中进行风洞试验,以减小风洞阻塞效应对实验结果的干扰。 展开更多

关键词 高速列车 气动特性 风洞尺寸 分离涡方法(des)

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轮缘间隙对轴流泵内部非定常流场的影响 被引量：8

15

作者 黎耀军 沈金峰 +2 位作者 洪益平 唐学林 张志民 《排灌机械工程学报》 EI 北大核心 2013年第8期667-673,共7页

为研究轴流泵轮缘间隙泄漏流的非定常特征及其对泵外特性的影响,采用基于S-A模型的DES方法和滑移网格技术,对轴流泵在设计流量下的内部湍流进行了数值计算,重点分析了4组轮缘间隙下泵内非定常流场特性及压力脉动特性.在设计轮缘间隙下,... 为研究轴流泵轮缘间隙泄漏流的非定常特征及其对泵外特性的影响,采用基于S-A模型的DES方法和滑移网格技术,对轴流泵在设计流量下的内部湍流进行了数值计算,重点分析了4组轮缘间隙下泵内非定常流场特性及压力脉动特性.在设计轮缘间隙下,计算所得泵扬程和效率与试验数据吻合良好,最大相对误差分别为2.0%和3.0%.计算结果表明:随轮缘间隙增大,水泵扬程和效率均呈下降趋势;轮缘泄漏涡强度和影响范围随轮缘间隙增大而增大,当轮缘间隙为3.3‰D2时,轮缘泄漏涡扩散至相邻叶片出口边;不同轮缘间隙下,叶轮区压力脉动频率均以叶频为主;靠近叶片进口的叶轮室内壁压力脉动幅值随轮缘间隙的增大呈减小趋势,叶轮室中部压力脉动随轮缘间隙增大而增大;叶轮出口断面的压力脉动频域特性在不同轮缘间隙下均以1倍叶频为主,脉动幅值随轮缘间隙增大而减小. 展开更多

关键词 轴流泵 轮缘间隙 分离涡模拟方法 轮缘泄漏涡 压力脉动

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高雷诺数下多柱绕流特性研究 被引量：34

16

作者 李聪洲 张新曙 +2 位作者 胡晓峰 李巍 尤云祥 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2018年第2期233-243,共11页

采用改进的延迟分离涡方法数值模拟了高雷诺数下的柱体绕流,包括单圆柱绕流、单方柱绕流、串列双圆柱绕流和串列双方柱绕流,研究了不同雷诺数下圆柱绕流与方柱绕流的水动力特性.计算结果与实验数据及其他文献的数值计算结果吻合良好,研... 采用改进的延迟分离涡方法数值模拟了高雷诺数下的柱体绕流,包括单圆柱绕流、单方柱绕流、串列双圆柱绕流和串列双方柱绕流,研究了不同雷诺数下圆柱绕流与方柱绕流的水动力特性.计算结果与实验数据及其他文献的数值计算结果吻合良好,研究表明,单方柱绕流在2.0×10~3<Re<1.0×10~7范围内未出现类似于单圆柱绕流的阻力危机现象,其平均阻力系数C_d、升力系数均方根C'_1及斯特劳哈尔数S t维持在一定范围内波动.串列双圆柱绕流与串列双方柱绕流中,均选取L/D=2.0,2.5,3.0,3.5和4.0这五中间距比进行计算.串列双圆柱绕流中,当Re=2.2×10~4时,在3.0<L/D<3.5内存在一临界间距比(L_c/D)使得L_c/D前后上下游圆柱的升阻力系数发生跳跃性变化,且当L/D<L_c/D时,下游圆柱的阻力系数为负数.而当Re=3.0×10~6时,则不存在临界间距比,且下游圆柱的阻力系数始终为正数.串列双方柱绕流在Re=1.6×10~4和Re=1.0×10~6两种工况下的临界间距比分别处于3.0<L/D<3.5和3.5<L/D<4.0区间内,且当L/D<L_c/D时,两个雷诺数下的下游方柱阻力系数均为负数. 展开更多

关键词 圆柱绕流 方柱绕流 改进的延迟分离涡模拟方法 高雷诺数中

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基于三种湍流模型的竖缝式鱼道水力特性研究 被引量：13

17

作者 魏园杰 罗凯强 +2 位作者 谭均军 唐磊 王骏 《水电能源科学》 北大核心 2020年第10期71-74,78,共5页

为研究不同湍流模型对竖缝式鱼道数值模拟的适用性和准确度,采用RNGκ-ε模型、大涡模拟(LES)模型及分离涡(DES)模型3种湍流模型对某竖缝式鱼道进行数值模拟,并对比分析了模拟的竖缝式鱼道流态特征、流速及湍动能等水力指标值与实测数... 为研究不同湍流模型对竖缝式鱼道数值模拟的适用性和准确度,采用RNGκ-ε模型、大涡模拟(LES)模型及分离涡(DES)模型3种湍流模型对某竖缝式鱼道进行数值模拟,并对比分析了模拟的竖缝式鱼道流态特征、流速及湍动能等水力指标值与实测数据。结果表明,3种模型均可较为准确地解析鱼道池室流态特性,其中DES模型最能反映竖缝式鱼道的流态、流速分布;综合模拟成本后,RNGκ-ε模型在湍动能模拟方面较其他两个瞬时模型具有优势。因此,鱼道数值模拟在不追求较高精度流场特征的要求下,应优先选用RNGκ-ε模型。研究结果可为今后数值模拟在鱼道工程的应用提供参考。 展开更多

关键词 竖缝式鱼道 数值模拟 湍流模型 RNGκ-ε模型 大涡模拟(LES)模型 分离涡(des)模型

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凹槽结构对冲击射流流场和声场特性的影响研究 被引量：2

18

作者 齐龙舟 冯和英 +3 位作者 赵鲲 张俊龙 王海涛 杨成浩 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2022年第22期105-112,共8页

采用数值模拟和试验研究相结合的方法探究了开槽斜板对射流冲击噪声及壁面横向射流尾迹的影响,并分析了其降噪机理。试验方面,采用PIV技术和远场传声器弧阵列在半消声室内测量了冲击射流流场和声场特性,数值模拟则采用分离涡模拟方法(de... 采用数值模拟和试验研究相结合的方法探究了开槽斜板对射流冲击噪声及壁面横向射流尾迹的影响,并分析了其降噪机理。试验方面,采用PIV技术和远场传声器弧阵列在半消声室内测量了冲击射流流场和声场特性,数值模拟则采用分离涡模拟方法(detached-eddy simulation,DES)和FW-H声学比拟法相结合的混合方法,数值结果与流场/声场试验测量结果吻合较好。研究发现:冲击斜板的存在增加了冲击射流流场上游方向的声辐射;所有压比下,斜板表面凹槽结构都能够明显抑制横向流动,但只在NPR>2.5时,开槽斜板才能较好的抑制冲击射流噪声;开槽斜板主要是降低2500 Hz附近的纯音幅值,对3500~4500 Hz内的多个纯音基本不产生影响,因为凹槽结构会耗散掉冲击射流滞止区内的旋涡对,但不会影响射流剪切层涡脱落频率(3750 Hz)及该频率附近的纯音;开槽斜板对横向流动的抑制效果高达46%,且不同槽宽、槽深的开槽斜板均能够有效控制冲击射流横向流动尾迹。 展开更多

关键词 尾迹流动控制 冲击射流噪声抑制 分离涡模拟(des) PIV流场 凹槽结构

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液体中心式同轴离心喷嘴液膜破碎特性仿真研究 被引量：5

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作者 楚威 李修乾 +3 位作者 仝毅恒 聂万胜 姜传金 任永杰 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第7期1522-1533,共12页

为了实现对不同工况下液体中心式同轴离心喷嘴液膜破碎特性的数值模拟研究,采用网格自适应加密技术、耦合的Level-set和Volume of Fluid (CLSVOF)方法对气液界面进行捕捉,利用改进延迟分离涡模拟(IDDES)方法模拟湍流。分析了液膜的破碎... 为了实现对不同工况下液体中心式同轴离心喷嘴液膜破碎特性的数值模拟研究,采用网格自适应加密技术、耦合的Level-set和Volume of Fluid (CLSVOF)方法对气液界面进行捕捉,利用改进延迟分离涡模拟(IDDES)方法模拟湍流。分析了液膜的破碎模式、喷雾锥角、破碎长度以及流场特性。通过观察分析得到:随着气液相互作用的增强,液膜破碎模式依次经历主导表面波发展导致的液膜破碎、Rayleigh-Taylor (R-T)和Kelvin-Helmholtz (K-H)不稳定性引起的液膜破碎,以及气动破碎模式。随着气液动量通量比(Momentum Flux Ratio,MFR)的增大,喷雾锥角和破碎长度逐渐减小且呈渐进趋势,发现无量纲喷雾锥角和破碎长度均与MFR-A成正比例关系。相同液膜破碎模式而不同工况时,主要流场特征一致。 展开更多

关键词 液体中心式同轴离心喷嘴 改进延迟分离涡模拟 CLSVOF方法 破碎模式 动量通量比

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平面叶栅流场非定常特性分析

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作者 胡南平 周正贵 《科学技术与工程》 北大核心 2022年第26期11705-11714,共10页

为了分析平面叶栅流场的非定常流动特性,采用延迟分离涡模拟方法(delayed detached-eddy simulation,DDES)对某亚声速叶栅流场进行数值计算。为了保证计算准确,首先进行了最优网格选择、物理时间步长无关性验证;并与基于SA(Spalart-Allm... 为了分析平面叶栅流场的非定常流动特性,采用延迟分离涡模拟方法(delayed detached-eddy simulation,DDES)对某亚声速叶栅流场进行数值计算。为了保证计算准确,首先进行了最优网格选择、物理时间步长无关性验证;并与基于SA(Spalart-Allmaras)湍流模型的雷诺平均N-S方程(reynolds-averaged navier-stokes,RANS)模拟计算结果、试验结果进行对比。DDES方法计算结果表明,随着攻角的增大,尾缘涡会逐渐由细长型转变为结构整齐,频率单一的对涡结构,当攻角继续增大,对涡结构变得越来越不整齐。当攻角增大到吸力面出现大分离时,对涡结构消失,脱落涡表现出很强的随机性,吸力面分离涡在向下游传播的同时向周向传播,对相邻叶片的涡量分布产生影响。在大攻角工况时,进口马赫数的变化对于吸力面分离涡,尾缘涡都产生非常大的影响。 展开更多

关键词 延迟分离涡方法 压气机 平面叶栅 附面层分离 非定常流场数值模拟

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