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壁判据用于计算流体力学(CFD)可信度评估 被引量:11
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作者 高智 《空气动力学学报》 EI CSCD 北大核心 2008年第3期378-383,393,共7页
本文把作者提出的近壁干扰剪切流动(ISF)全域理论与流体运动方程组及流体在壁面上无滑移条件相结合导出一组壁面判据。壁判据为计算流体力学(CFD)仿真的可信度评估提供了基于流体理论的一条直接验证途径。对不可压缩流动的十一个熟知的N... 本文把作者提出的近壁干扰剪切流动(ISF)全域理论与流体运动方程组及流体在壁面上无滑移条件相结合导出一组壁面判据。壁判据为计算流体力学(CFD)仿真的可信度评估提供了基于流体理论的一条直接验证途径。对不可压缩流动的十一个熟知的NS方程组精确解,包括二维驻点和斜入射再附点流,二维分离点和背风驻点流,轴对称驻点和背风驻点流,旋转圆盘附近的三维Von Karman流、收缩和扩张渠道流和非定常斜入射三维驻点流;以及经典边界层及其无粘外流和相似性边界层及其粘外流的NS方程组解,提出可用于验证近壁流动计算的几个壁相关函数。证实它们准确满足所有壁判据;说明壁判据可用来检验NS方程组数值解近壁计算结果的计算精度并验证其可信度。 展开更多
关键词 计算流体力学(cfd) cfd仿真的可信度 干扰剪切流动理论 壁面判据
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干扰剪切流动(ISF)和边界层流动及ISF理论在计算流体力学(CFD)中的应用 被引量:4
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作者 高智 《力学进展》 EI CSCD 北大核心 2008年第1期114-116,共3页
简述作者提出的干扰剪切流动(ISF)理论、近壁复杂ISF理论、推论和它们在CFD中的应用.ISF是小黏性流体运动中普遍存在的一种基本流动,如驻点流、近壁黏性-无黏干扰流动,干扰可忽略时ISF的黏性部分为熟知的边界层流动.ISF理论揭示了高Re... 简述作者提出的干扰剪切流动(ISF)理论、近壁复杂ISF理论、推论和它们在CFD中的应用.ISF是小黏性流体运动中普遍存在的一种基本流动,如驻点流、近壁黏性-无黏干扰流动,干扰可忽略时ISF的黏性部分为熟知的边界层流动.ISF理论揭示了高Re数流动计算的最佳坐标系和最佳网格生成.由近壁复杂ISF理论与流体运动方程组及流速在壁面无滑移条件相结合导出一组壁面相容(SC)判据,该判据提供了利用CFD仿真结果判断CFD仿真可信度的理论途径、并为近壁网格、算法和边界处理的改进和三者的更好协调、为湍流模型的评估、改进和发展提供了一种理论途径. 展开更多
关键词 干扰剪切流动 边界层流动 计算流体力学(cfd)仿真的可信度 干扰剪切流理论 壁面相容(SC)判据
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基于计算流体力学的配对进近尾流安全间隔研究 被引量:4
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作者 何昕 马义龙 《中国安全科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第5期77-83,共7页
为解决多变环境条件下通过单纯数学建模方法预测尾流存在精度不足的问题,首先,研究近距平行跑(CSPRs)道配对进近(PA)模式尾流安全区的基本要求;然后,通过建立运输机机翼尾涡流场,采用k-ε模型数值模拟计算侧风影响下的翼尖涡涡量场,得... 为解决多变环境条件下通过单纯数学建模方法预测尾流存在精度不足的问题,首先,研究近距平行跑(CSPRs)道配对进近(PA)模式尾流安全区的基本要求;然后,通过建立运输机机翼尾涡流场,采用k-ε模型数值模拟计算侧风影响下的翼尖涡涡量场,得到配对前机尾涡空间分布特征,分析PA尾流安全区,提出基于计算流体力学(CFD)的PA尾流安全间隔计算方法;最后,以上海虹桥机场为例,采用数值模拟方法计算配对前后机分别为B747-400和B737-800,侧风风速3 m/s时的情况,验证该方法的科学性和有效性。结果表明:侧风可以加剧尾流的横向位移,配对后机可在配对前机上风方向跟进飞行避开尾流影响;当飞行环境一定时,前机翼展是PA最大尾流安全间隔值的决定性因素;基于CFD的PA尾流安全间隔计算结果能较好地拟合试验测量值,提高PA尾流安全间隔值的计算精确性;相同配对机型条件下,基于CFD的PA尾流安全间隔计算结果远小于现行尾流间隔标准。 展开更多
关键词 计算流体力学(cfd) 配对进近(PA) 尾流安全间隔 近距平行跑道(CSPRs) 数值仿真
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基于计算流体力学的总静压复合探针设计及试验分析研究
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作者 李宏宇 刘绪鹏 +2 位作者 张灿 程昊 隋洪伟 《科学技术与工程》 北大核心 2022年第28期12659-12666,共8页
针对航空发动机及燃气轮机内流场压力测试探针尺寸小、测点多、高精度、高可靠性的要求,基于计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)仿真分析手段,根据圆柱绕流的特点,对不同直径的探针进行了气动性能分析,研究其表面压力分布... 针对航空发动机及燃气轮机内流场压力测试探针尺寸小、测点多、高精度、高可靠性的要求,基于计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)仿真分析手段,根据圆柱绕流的特点,对不同直径的探针进行了气动性能分析,研究其表面压力分布规律,根据CFD分析结果确定了总静压复合探针设计方案并加工了试验件,试验件的风洞校准试验分析结果表明:在来流无偏角的情况下,马赫数Ma为0.2~0.6的范围内,Φ10 mm探针静压孔角度在±50°时、Φ12 mm探针静压孔角度在±47.5°时、Φ14 mm探针静压孔角度在±45°时(Φ为探针支杆直径),测量误差在±1%以内,可满足一般试验的精度要求。另外,在满足探针±1%的测量误差的前提下,Φ10 mm探针静压测量不敏感角在Ma为0.2~0.5范围内,可达到±18°;在Ma为0.6时,能达到±15°。Φ12 mm和Φ14 mm探针静压测量不敏感角在Ma为0.2~0.4范围内,可达到±18°;在Ma为0.5时,能达到±12°;在Ma为0.6时,可达到±3°。探针的总压测量误差在Ma为0.2~0.6、±15°的偏转角度范围内可达到±0.3%,满足发动机的测试要求。 展开更多
关键词 航空发动机 内流场 静压探针 圆柱绕流 计算流体力学(cfd)仿真
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非规则腔体消声器的CFD仿真研究 被引量:3
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作者 李乾 李其朋 +4 位作者 周素华 隆康 宋德玉 谭雅仙 陈伟强 《机床与液压》 北大核心 2018年第5期106-110,共5页
异形腔体消声器的空气动力性能是其关键技术指标之一。以一类具有内插隔板的消声器为研究对象,利用计算流体力学(CFD),仿真研究了隔板位置、隔板孔位、隔板孔位面积以及隔板数量对压力损失的影响规律,发现隔板位置和隔板孔位对消声器压... 异形腔体消声器的空气动力性能是其关键技术指标之一。以一类具有内插隔板的消声器为研究对象,利用计算流体力学(CFD),仿真研究了隔板位置、隔板孔位、隔板孔位面积以及隔板数量对压力损失的影响规律,发现隔板位置和隔板孔位对消声器压力损失的影响与其结构存在密切的关系:孔位面积越大,消声器压力损失越小;孔位相对的情况下,每增加一隔板,消声器压力损失增加2~3 kPa。最后结合速度分布云图,对其压力损失成因进行了分析。研究结果为不规则腔体消声器的设计提供了参考依据。 展开更多
关键词 消声器 计算流体力学(cfd)仿真 压力损失 速度云图
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一种连翼飞行器气动和飞行力学迭代仿真方法 被引量:1
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作者 蔡玉红 刘刚 洪冠新 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第4期779-791,共13页
根据连翼布局飞行器气动力和力矩的分布特点,建立了面向其气动部件的飞行力学数学模型。将计算流体力学(CFD)和飞行力学仿真结合,采用时间步长离散,建立了一个能通过气动计算和飞行力学相互迭代来完成仿真全过程的面向连翼布局飞行器气... 根据连翼布局飞行器气动力和力矩的分布特点,建立了面向其气动部件的飞行力学数学模型。将计算流体力学(CFD)和飞行力学仿真结合,采用时间步长离散,建立了一个能通过气动计算和飞行力学相互迭代来完成仿真全过程的面向连翼布局飞行器气动部件的仿真平台,并且在仿真过程中能全程监测所有部件的气动、动力学、姿态和航迹参数的变化。通过该仿真平台对不同输入信号作用下的动力学响应分析了连翼布局飞行器纵向和横侧向的动力学特性。仿真分析结果表明:该连翼布局飞行器纵向具备静稳定性,但横侧向不具备静稳定性。同时,横向和航向运动耦合明显,符合荷兰滚运动偏航及侧滑振荡明显的主要特征。所提方法可为了解连翼布局飞行器本体及飞行动力学响应特性、飞行品质和飞行安全研究等工作提供分析基础。 展开更多
关键词 连翼布局飞行器 计算流体力学(cfd) 飞行动力学 力学特性 仿真平台
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基于CFD的水下拖曳体艉部流场仿真 被引量:1
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作者 曾东 李朋飞 《中国舰船研究》 2014年第5期44-48,59,共6页
水下拖曳体的艉部线型是决定其水动力性能的重要特征之一,良好的艉部线型对减小拖曳体的形状阻力系数,提高拖曳航速,减小拖缆的张力等都有积极意义。选用带十字尾翼的水下拖曳体作为研究对象,应用k-ε模型对其艉部流场特性进行精细分析... 水下拖曳体的艉部线型是决定其水动力性能的重要特征之一,良好的艉部线型对减小拖曳体的形状阻力系数,提高拖曳航速,减小拖缆的张力等都有积极意义。选用带十字尾翼的水下拖曳体作为研究对象,应用k-ε模型对其艉部流场特性进行精细分析,分析静压力系数Cp沿拖曳体长度方向的分布,并对水下拖曳体与尾翼交接部上游马蹄涡流动的产生及发展过程进行计算,得出拐角区的流线及流场。计算和实验结果表明,所采用的计算模型和方法合理,可在此基础上应用到其他水下拖曳体的外形优化设计中。 展开更多
关键词 水下航行体 形状阻力 计算流体力学(cfd) 流场仿真
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GPCM控制阀内流道流场仿真 被引量:5
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作者 刘荣 王宣银 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第4期72-74,共3页
广义脉码调制( GPCM)控制阀是一种组合型式的阀,组成的各基元通过液压集成块连接到一起。流体运动在液压集成块流道内的分布规律是研究液压阀流量控制与节能的关键之一,流体在流道内的分布规律决定流体能量损失的大小。利用计算流体力学... 广义脉码调制( GPCM)控制阀是一种组合型式的阀,组成的各基元通过液压集成块连接到一起。流体运动在液压集成块流道内的分布规律是研究液压阀流量控制与节能的关键之一,流体在流道内的分布规律决定流体能量损失的大小。利用计算流体力学( CFD)对GPCM控制阀进行了流场的仿真研究,得到了阀内部压力变化与基元流量之间的关系。研究结果有助于在设计GPCM控制阀时使结构优化,降低阀内部能耗与噪声。 展开更多
关键词 控制阀 流场仿真 流道 计算流体力学(cfd) 液压集成块 广义脉码调制 分布规律 组合型式 流量控制 流体运动 能量损失 仿真研究 压力变化 结构优化 研究结果 液压阀 基元 内部
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壁判据检验激波/层流边界层干扰流动的数值计算 被引量:5
9
作者 胡俊 杨欢 于勇 《北京理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第8期781-785,共5页
针对二维激波/层流边界层干扰流动数值计算结果的可信度问题,根据高智研究员提出的壁判据对数值计算结果进行了分析和可信度评估.对于二维可压流动,在壁面附近,已经证明壁判据与NS方程解析解相吻合,数值计算结果也表明达到了网格无关性... 针对二维激波/层流边界层干扰流动数值计算结果的可信度问题,根据高智研究员提出的壁判据对数值计算结果进行了分析和可信度评估.对于二维可压流动,在壁面附近,已经证明壁判据与NS方程解析解相吻合,数值计算结果也表明达到了网格无关性,而利用Opencfd算出的数值解却发现:随着网格的逐渐加密,切向动量壁判据和能量壁判据吻和得越来越好,而法向动量壁判据仍然有较小的差距,但并不影响流场的结果,其原因是壁面压力边界条件选取不当.数值计算结果表明,壁判据可以作为含壁面流动的一种CFD计算结果可信度评估的工具,具体的评估标准仍需进一步研究. 展开更多
关键词 计算流体力学(cfd) cfd可信度评估 壁判据
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基于变施密特数的障碍环境气体扩散数值仿真 被引量:1
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作者 孟庆浩 杨子祯 +1 位作者 侯惠让 井涛 《安全与环境学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第2期919-925,共7页
通过气体扩散仿真获得气体分布是应对城市环境毒害气体泄漏和扩散问题的重要手段。城市多障碍环境下,风场呈现湍流特点,对气体扩散分布有明显影响。湍流施密特数(Sc_(t))描述了风场湍流特性与气体扩散分布的关系,其取值对湍流环境气体... 通过气体扩散仿真获得气体分布是应对城市环境毒害气体泄漏和扩散问题的重要手段。城市多障碍环境下,风场呈现湍流特点,对气体扩散分布有明显影响。湍流施密特数(Sc_(t))描述了风场湍流特性与气体扩散分布的关系,其取值对湍流环境气体扩散仿真的准确性十分重要。针对多障碍物环境下气体扩散数值仿真问题,提出了一种基于变Sc_(t)的计算流体力学仿真方法:通过调用仿真风场数据自适应计算Sc_(t),进而利用变Sc_(t)进行气体扩散仿真。通过Ansys Fluent计算仿真结果,与开源障碍物阵列风洞试验数据集进行对比,验证了使用本方法获得的仿真气体质量浓度分布与风洞试验数据的一致性,且仿真准确性优于基于常量Sc_(t)等仿真方法,可以应用于复杂障碍物环境下的气体扩散仿真。 展开更多
关键词 公共安全 气体扩散分布 障碍环境 湍流施密特数 计算流体力学仿真(cfd)
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气溶胶微喷射曲面共形打印影响因素的仿真分析与实验研究
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作者 朱涛 张远明 +2 位作者 宋时雨 王子文 侯宗香 《精密成形工程》 北大核心 2023年第11期187-198,共12页
目的探究气溶胶微喷射曲面共形打印过程中的影响因素,并研究这些因素对打印线条最小特征线宽及形貌的影响规律。方法针对微喷射曲面共形打印的影响因素,构建基于数值模拟及实验验证的研究模式。基于计算流体力学的数值模拟,对微喷射曲... 目的探究气溶胶微喷射曲面共形打印过程中的影响因素,并研究这些因素对打印线条最小特征线宽及形貌的影响规律。方法针对微喷射曲面共形打印的影响因素,构建基于数值模拟及实验验证的研究模式。基于计算流体力学的数值模拟,对微喷射曲面共形打印过程中喷印头内气溶胶流束喷射的运动过程进行仿真分析。采用控制变量法研究气体流量、工作距离以及喷嘴大小对打印过程及打印线条的影响规律,并在此基础上设计单因素实验加以验证。结果实验结果表明,最小特征线宽随鞘气流量的增大而逐渐减小,随载气流量、工作距离以及喷嘴直径的增大而逐渐增大。当载气流量为100mL/min、鞘气流量为400mL/min、工作距离为3mm、喷嘴直径为500μm时,打印线条的最小特征线宽可达43μm,且未出现明显卫星液滴、沉积空洞及颗粒过喷等缺陷。结论载气流量、鞘气流量、工作距离与喷嘴直径等因素显著影响了微喷射曲面共形打印柔性电路的最小特征线宽及微观形貌。实验结果与仿真数据具有相同的变化规律,验证了微喷射曲面共形打印仿真的可行性,为微喷射曲面共形打印的研究奠定了基础。 展开更多
关键词 气溶胶微喷射 曲面共形打印 计算流体力学(cfd) 仿真分析 实验验证
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飞机客舱中人体辐射散热的实验与模拟 被引量:5
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作者 孙贺江 何卫兵 《天津大学学报(自然科学与工程技术版)》 EI CSCD 北大核心 2016年第3期231-238,共8页
辐射散热是人体显热散热的重要途径,决定着人体的热舒适和飞机客舱内流场的分布,是分析和设计健康舒适客舱环境的重要因素.针对客舱中人员的辐射散热问题,在简化的半机舱模型中通过实验研究自然对流状态下单体坐姿仿真人体辐射散热;并选... 辐射散热是人体显热散热的重要途径,决定着人体的热舒适和飞机客舱内流场的分布,是分析和设计健康舒适客舱环境的重要因素.针对客舱中人员的辐射散热问题,在简化的半机舱模型中通过实验研究自然对流状态下单体坐姿仿真人体辐射散热;并选择CFD提供的DTRM、DO、S2S辐射模型进行数值预测.研究显示默认划分射线数量的DTRM模型可以精确预测人体各部位的辐射换热量,但创建射线文件比较消耗计算机资源,单核运算最大消耗25%的CPU进程,计算时间相对适中.DO模型的计算精度强烈依靠经度角和纬度角的划分,计算时间偏长,但不需要消耗瞬时大量的CPU进程.相比前两者,在计算时间和人体壁面网格数量(表面束的划分)方面,S2S辐射模型有较大的优势.结果表明CFD具有精确预测人体辐射散热的能力,可为以后室内环境研究者提供方法和参考. 展开更多
关键词 机舱环境 计算流体力学(cfd) 辐射模型 仿真人体 辐射换热系数
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高速列车车顶-升力翼组合体气动特性 被引量:11
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作者 高建勇 张军 +4 位作者 倪章松 周鹏 朱彦 王成强 高广军 《实验流体力学》 CAS CSCD 北大核心 2023年第1期29-35,共7页
高速列车升力翼通过气动增升实现车体等效减重,为高速列车节能降耗提供了新思路。升力翼气动性能直接影响等效减重效果,研究车顶–升力翼组合体在不同工况下的气动特性对列车升力翼设计具有重要意义。采用计算流体力学方法和k–ε模型... 高速列车升力翼通过气动增升实现车体等效减重,为高速列车节能降耗提供了新思路。升力翼气动性能直接影响等效减重效果,研究车顶–升力翼组合体在不同工况下的气动特性对列车升力翼设计具有重要意义。采用计算流体力学方法和k–ε模型进行数值仿真研究,分析了车–翼连接杆对升力翼气动特性的影响,研究了升力翼飞高、来流速度、迎角等设计参数对升力翼气动特性的影响规律。研究结果表明:采用NACA0012翼型剖面的车–翼连接杆对升力翼升力和阻力的影响不超过3.7%;在车顶模型前缘引起的高速气流影响下,随着升力翼飞高增大,冲击升力翼的气流速度减小,升力有减小的趋势,在3倍弦长飞高范围内,不同飞高升力翼的升力差值最大不超过3%;当来流速度增大至90 m/s以上时,升力翼的升力系数和阻力系数分别稳定在1.62和0.61附近;在0°~22°迎角范围内,升力翼升力系数不断增大,迎角大于22°后,升力翼升力系数减小。 展开更多
关键词 高速列车 升力翼 支撑装置 数值仿真 计算流体力学(cfd)
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