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自由液面下漂浮式潮流能水平轴水轮机纵荡运动水动力特性研究
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作者 刘红藏 纪仁玮 +4 位作者 张建华 朱仁庆 盛其虎 吴绵奎 伊扬 《中国电机工程学报》 北大核心 2025年第19期7589-7599,I0035,共12页
为研究自由液面条件下潮流能水轮机纵荡运动的水动力特性问题,该文基于改进延迟分离涡模型(improved delayed detached eddy simulation,IDDES)与重叠网格相结合的方法,建立水轮机纵荡运动水动力分析模型,对水轮机不同工况(纵荡幅值、... 为研究自由液面条件下潮流能水轮机纵荡运动的水动力特性问题,该文基于改进延迟分离涡模型(improved delayed detached eddy simulation,IDDES)与重叠网格相结合的方法,建立水轮机纵荡运动水动力分析模型,对水轮机不同工况(纵荡幅值、纵荡周期)下的水动力特性进行研究。结果表明:1)较大的纵荡振幅会增加尾流速度的不稳定性,导致水轮机尾流失稳现象的发生;2)纵荡周期越大,水轮机承受较长的动态载荷,长期服役会进一步引起疲劳断裂;3)载荷瞬时值的非定常特性主要由粘性阻尼项占主导,其值约为C_(p)^(0)值和值的1.5倍和C_(t)^(0)0.8倍。研究结果对揭示海上漂浮式潮流能机组纵荡运动下尾流产生与扩散机理具有一定参考意义。 展开更多
关键词 潮流能水平轴水轮机 自由液面 纵荡运动 改进延迟分离涡模型 水动力 尾流特性
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基于田口方法的对转式水平轴潮流能水轮机水动力性能优化
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作者 孔铭 纪仁玮 +3 位作者 朱仁庆 吴绵奎 殷苠蔚 孙科 《振动与冲击》 北大核心 2025年第18期131-139,167,共10页
为提高对转式水平轴潮流能水轮机(counter-rotating horizontal-axis tidal turbine,CRHATT)的获能效率,揭示不同设计参数对其输出功率的影响规律,首先基于改进延迟分离涡模型与滑移网格技术相结合的方法,建立了CRHATT水动力分析模型;... 为提高对转式水平轴潮流能水轮机(counter-rotating horizontal-axis tidal turbine,CRHATT)的获能效率,揭示不同设计参数对其输出功率的影响规律,首先基于改进延迟分离涡模型与滑移网格技术相结合的方法,建立了CRHATT水动力分析模型;其次采用田口方法,提出了针对水轮机模型的参数化优化方案;最后探究了前后叶轮间距(L)、前叶轮叶尖速比(λ_(F))、后叶轮叶尖速比(λ_(R))、直径比(D_(R)/D_(F))和初始位置相位差(θ)对CRHATT水动力性能的影响。结果表明:CRHATT的设计因素对其性能具有显著影响,优化后的CRHATT的获能效率比基础设计提高了28.3%。各因素对水轮机获能效率影响程度依次为:λ_(R)>λ_(F)>L>D_(R)/D_(F)>θ。通过对不同因素组合下水轮机尾流场的分析发现,优化后的水轮机前叶轮尾流发展充分,后叶轮对其吸收较好,从而提高水轮机的获能效率。研究结果为对转式水平轴潮流能水轮机性能优化提供工程参考意义。 展开更多
关键词 对转式水平轴潮流能水轮机(CRHATT) 改进延迟分离涡 计算流体动力学(CFD) 田口方法 水动力特性 性能优化
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基于火焰面/进度变量模型的超声速燃烧IDDES模拟 被引量:4
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作者 王浩苏 单繁立 +1 位作者 牛健 朴英 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第3期321-327,共7页
为了清晰地描述超声速条件下的复杂流动与燃烧过程,建立了基于IDDES模型和火焰面/进度变量模型的湍流燃烧数值模拟方法,并应用于德国宇航中心(DLR)超燃冲压发动机的数值模拟。计算结果与实验数据符合良好,表明该方法可以较为准确地描述... 为了清晰地描述超声速条件下的复杂流动与燃烧过程,建立了基于IDDES模型和火焰面/进度变量模型的湍流燃烧数值模拟方法,并应用于德国宇航中心(DLR)超燃冲压发动机的数值模拟。计算结果与实验数据符合良好,表明该方法可以较为准确地描述超声速湍流燃烧过程,也验证了经过可压缩性修正的火焰面/进度变量模型适用于超声速燃烧问题的求解。同时,利用k-ωSST模型对同一算例进行了计算,发现其对物理量分布的计算精度要低于IDDES模型,说明湍流输运过程的描述对火焰面/进度变量模型的计算精度有重要影响。 展开更多
关键词 超燃冲压发动机 湍流燃烧 火焰面/进度变量模型 iddes模型
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分区参数对超声速湍流燃烧动态分区火焰面模拟的影响
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作者 南江浪 张政 +1 位作者 姚卫 刘凤君 《力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期704-714,共11页
文章基于动态分区火焰面模型(DZFM)和改进延迟分离涡(IDDES)湍流模型对DLR中心支板稳焰的超声速燃烧室进行数值模拟.对无反应状态燃烧室的模拟准备复现了燃烧室内复杂的波系结构以及中心射流失稳发展过程,燃烧状态下的模拟结果较好地捕... 文章基于动态分区火焰面模型(DZFM)和改进延迟分离涡(IDDES)湍流模型对DLR中心支板稳焰的超声速燃烧室进行数值模拟.对无反应状态燃烧室的模拟准备复现了燃烧室内复杂的波系结构以及中心射流失稳发展过程,燃烧状态下的模拟结果较好地捕捉了火焰推举、OH基团以及平均温度等火焰结构特征,由此验证了所采用数值模拟方法的适用性.此外,由反应状态标量(OH基)在混合分数空间中的分布可知,反应标量与混合分数在全场内不满足强相关性.通过增加流向坐标、马赫数以及燃烧热释放速率作分区参数可显著抑制反应状态标量在混合分数空间内的条件脉动,其中热释放速率的作用最显著.进一步对比采用不同多参数分区的DZFM模型所得火焰结构,发现对于处于预混燃烧状态的支板尾迹区以及高雷诺数剪切层区域火焰,采用包含燃烧热释放速率、流向坐标以及混合分数作为分区指标的三参数分区DZFM模型可显著提高模型的准确性. 展开更多
关键词 超声速燃烧 动态分区火焰面 多参数分区 条件脉动 改进延迟分离涡模拟
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后置定子泵喷推进器噪声辐射特性分析
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作者 杜通成 武建国 +2 位作者 韩光哲 张敏革 武天龙 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第11期2185-2194,共10页
为了探究后置定子对泵喷推进器噪声的影响,本文利用杆-翼模型完成了噪声数值方法的验证,并基于分块结构性网格对研究模型进行了瞬态模拟。分析了后置定子对流场的影响,提取了模型周围若干监测点噪声数据,探究了其噪声辐射特性。结果表明... 为了探究后置定子对泵喷推进器噪声的影响,本文利用杆-翼模型完成了噪声数值方法的验证,并基于分块结构性网格对研究模型进行了瞬态模拟。分析了后置定子对流场的影响,提取了模型周围若干监测点噪声数据,探究了其噪声辐射特性。结果表明:定子叶片增大了转子尾流的轴向速度,提高了推进器的推进性能;定子叶片还能够平衡转子产生的压力涡旋,均匀尾流压力;从整体声场指向性分布来看,在轴向方向转子噪声占据主导影响,在小范围的径向方向导管噪声对整体噪声影响较大,定子噪声对整体噪声影响最小;随着距离增加,声场中的低压区指向性由前缘120°和240°向中部收缩,最终整体呈现“∞”型;在轴向方向低频段噪声衰减最快,并且随着距离的增加,衰减速度越来越快,在径向方向上,低频段噪声衰减速度变化并不明显。 展开更多
关键词 泵喷推进器 后置定子 瞬态模拟 杆-翼噪声 改进的延迟分离涡模型 FW-H方程 噪声辐射 噪声衰减
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舱门对内埋武器分离特性影响分析 被引量:4
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作者 闫盼盼 张群峰 金明 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第6期1120-1130,共11页
为了研究是否考虑舱门及舱门不同开启姿态对内埋武器分离特性的影响,利用基于Menter剪应力输运k-ω湍流模型的分离涡模拟方法,结合6自由度刚体动力学方程和重叠网格技术,对超声速来流条件下某一简化内埋弹舱-舱门-弹体模型的三维流场进... 为了研究是否考虑舱门及舱门不同开启姿态对内埋武器分离特性的影响,利用基于Menter剪应力输运k-ω湍流模型的分离涡模拟方法,结合6自由度刚体动力学方程和重叠网格技术,对超声速来流条件下某一简化内埋弹舱-舱门-弹体模型的三维流场进行了非定常计算,得到了不同条件下的弹体下落轨迹。结果表明:超声速来流条件下,流场中存在激波相交、激波剪切层反射等复杂流动现象,考虑舱门影响会使流场波系结构发生变化,弹体下落轨迹随之改变;弹体抬头角由0.5°增加到6.5°,弹体右偏航角由0.3°增加到2.5°,下落后期弹体下落速度增速减缓;舱门不同开启姿态对弹体竖直方向位移及俯仰运动影响较小,但会对弹体偏航产生较大影响;尽可能使舱门远离弹体可以有效地降低舱门对弹体偏航的影响,减小偏航角度,提高武器分离品质。 展开更多
关键词 流体力学 内埋武器舱 舱门 武器发射 重叠网格 分离涡模拟
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基于动态分区概念的高超声速燃烧大涡模拟 被引量:1
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作者 姚卫 刘杭 +2 位作者 张政 肖雅彬 岳连捷 《力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第4期954-974,I0003,共22页
本文基于动态分区概念开展了亿级网格的高马赫数全尺寸超燃冲压发动机内外流耦合一体化改进延迟分离涡(IDDES)模拟研究.研究建立了包括动态分区火焰面湍流燃烧模型(DZFM)、分区自适应化学(ZDAC)和分区并行自适应建表(Z-ISAT)的完整动态... 本文基于动态分区概念开展了亿级网格的高马赫数全尺寸超燃冲压发动机内外流耦合一体化改进延迟分离涡(IDDES)模拟研究.研究建立了包括动态分区火焰面湍流燃烧模型(DZFM)、分区自适应化学(ZDAC)和分区并行自适应建表(Z-ISAT)的完整动态分区燃烧模拟框架,并通过1.15亿网格的马赫数12 REST标准高超声速燃烧室模型初步验证了分区模拟框架的保真性.DZFM通过分区解耦的思想既准确表征了当地湍流化学交互作用关系,又有效提升了整场湍流燃烧的计算效率.Z-DAC和Z-ISAT通过在分区框架内对化学反应机理进行动态实时简化和建表查询,可进一步提升当前分区内化学反应的求解效率.基于1.25和1.4亿网格动态分区框架对比分析了马赫数10条件下中心支板(strut)和壁面撑挡型(pylon)两类构型氢气高超声速燃烧室特性.支板或撑挡结构均诱发了明显的边界层分离和头部回流区,由此两种燃烧室均出现了较长区域的喷注点前部燃烧现象.基于Borghi图的数值分析表明当前氢气高超声速燃烧室中广泛存在扩散控制为主的火焰面模式,效率提升的瓶颈在于高效增混.壁面撑挡燃烧室具有较高的穿透深度和近场混合效率,因而燃烧效率高于净推力准则80%,相应的比冲1234 s也远高于中心支板燃烧室的437 s.分区自适应化学方法在将近一半的计算域上降低了反应求解计算代价,特别是在无燃料区反应机理的简化幅度更加明显.相比与传统的有限速率PaSR模型,DZFM模型实现了高达11倍的加速比. 展开更多
关键词 高超声速燃烧 动态分区火焰面 分区自适应化学 分区并行自适应建表 改进延迟分离涡模拟
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Effect of car-body lower-center rolling on aerodynamic performance of a high-speed train 被引量:2
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作者 LIU Dong-run LIANG Xi-feng +4 位作者 WANG Jia-qiang ZHONG Mu LU Zhai-jun DING Hu LI Xiao-bai 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS CSCD 2022年第8期2820-2836,共17页
The interaction between the car-body vibration and aerodynamic performance of the train becomes more prominent motivated by the vehicle’s light-weighting design.To address this topic,this study firstly analyzes the p... The interaction between the car-body vibration and aerodynamic performance of the train becomes more prominent motivated by the vehicle’s light-weighting design.To address this topic,this study firstly analyzes the posture characteristics of the car-body based on the previous full-scale test results.And then the aerodynamic performance under different vibration cases(different car-body roll angles)is studied with an improved delayed detached eddy simulation(IDDES).The results revealed that car-body rolling had a significant impact on the aerodynamic behavior of bogies,which significantly increased the lateral force and yaw moment of a bogie and further may have aggravated the operational instability of the train.The unbalanced distribution of the longitudinal pressure on both sides of the bogie caused by the car-body rolling motion was the primary cause for the bogie yaw moment increase.The tail vortex of the train was also affected by the car-body rolling,resulting in vertical jitter. 展开更多
关键词 lower-center rolling car-body vibration aerodynamic performance improved delayed detached eddy simulation(iddes) high-speed train
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低动能来流下背负式进气道非定常流动特性分析
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作者 刘志敏 闫盼盼 +2 位作者 张群峰 黎星佐 孙超 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第4期672-680,共9页
为了改善飞翼布局背负式S弯进气道低动能来流状态下的流动性能,采用改进的延迟分离涡模拟(IDDES)方法对原型及改进型背负式进气道流场进行了数值模拟研究,对比分析了进气道流量特性及内部脉动压力特性。结果表明:低动能来流时背负式进... 为了改善飞翼布局背负式S弯进气道低动能来流状态下的流动性能,采用改进的延迟分离涡模拟(IDDES)方法对原型及改进型背负式进气道流场进行了数值模拟研究,对比分析了进气道流量特性及内部脉动压力特性。结果表明:低动能来流时背负式进气道上部唇口附近存在很大的气流转折角,导致唇口产生分离涡;原型进气道唇口分离涡强度高,高能量分离涡在进气道顶部破裂产生了大范围旋涡结构,进一步加剧了流动分离,从而引发进气道内产生强烈的压力脉动,声压级最大幅值高达145 dB;改进型进气道唇口分离涡得到了有效控制,强度大幅下降,进气道内部压力脉动幅值也显著降低,声压级降幅达8 dB;改进型进气道分离的抑制使进气道有效流通截面积增大,质量流量增加。同时,流场出口品质提升,进气道出口综合畸变指数降低了9. 5%。 展开更多
关键词 背负式S弯进气道 分离流动 改进的延迟分离涡模拟(iddes) 压力脉动 流量
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冲刷地形下近壁面串列双圆管绕流问题的数值模拟
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作者 鲁小辉 张嶔 +1 位作者 杨博 梁丙臣 《中国海洋大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2022年第5期114-121,共8页
为探究复杂地形条件对串列双圆管局部流场及圆管受力特征的影响,本文基于Spalart-Allmaras改进延迟分离涡模拟(Improved detached eddy simulation,IDDES)湍流模型,利用开源OpenFOAM求解器模拟了7种不同水平间距条件下串列双圆管在冲刷... 为探究复杂地形条件对串列双圆管局部流场及圆管受力特征的影响,本文基于Spalart-Allmaras改进延迟分离涡模拟(Improved detached eddy simulation,IDDES)湍流模型,利用开源OpenFOAM求解器模拟了7种不同水平间距条件下串列双圆管在冲刷地形下的流场特征。分析了在不同水平间距条件下,上、下游圆管的受力特征、平均流场特征及瞬时涡量场特征,探究了双圆管下方冲刷坑的成因。模型结果显示,在冲刷地形下,随着两管之间水平间距的变化,两圆管的尾迹同样会经历从延伸体流态到重新附着流态,最后发展至共同脱落流态的变化。在冲刷地形条件下,上游圆管会受到一个流体施加的向下作用力。当两管尾迹处于重新附着流态时,上游圆管的涡脱落会被抑制,下游圆管在较小的水平间距条件下会受到一个负向的拖曳力,随着水平间距的增大逐渐转为正向。通过对平均流场和瞬时涡量场的分析可知,在水平间距较小的情况下,冲刷坑的形态主要受制于平均水流。而在水平间距较大的情况下,下游冲刷坑的发展主要受到上游圆管涡脱落的影响。 展开更多
关键词 串列双圆管 边界层 涡脱落 流动分离 改进延迟分离涡模拟 OpenFOAM求解器
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