摘要：在起旋器速度场研究的基础上,论述了平面涡流和柱面涡流的环量分布特性和影响因素,分析了环量分布和涡量分布的关系,得出结论:涡强在靠近管轴线的中心区域变化缓慢,在靠近圆管边壁环量急剧变化;其柱面环量随着离导流叶片距离的变化而变化;导叶片结构参数和布置对涡旋的变化起着主要的作用。研究成果可作为起旋器的设计、旋流输送的研究和计算的参考。

摘要：采用粒子图像测速技术(PIV)和基于雷诺时均纳维尔–斯托克斯方程(RANS)的数值模型研究了斯托克斯2阶波作用下抛石基床矩型潜堤周围的流体分离与涡流结构。越堤前后试验波面发生了非线性变形,迎浪面波形的不对称度和偏度分别为–0.21和0.04,波面前倾,背浪面波形的不对称度和偏度分别为–0.39和0.99,相对于垂直轴和水平轴的不对称性更显著。由PIV数据得到的相平均速度场和涡量场显示,迎浪面和背浪面周期性地生成顺时针涡和逆时针涡,但均未能充分发展,由随后到来的变向水流携带与自由液面或结构表面相互作用而耗散。迎浪区域的涡对运动范围较窄,局限于距离堤面约0.5倍Keulegan–Carpenter数的范围内,波能损耗小,背浪区域的涡对扩散范围较大,局限于距离堤背约1倍Keulegan–Carpenter数的范围内,波能损耗大。迎浪基肩上存在一个小型环流系统,影响范围约2个水质点运动轨迹,可能引起局部冲刷。基于RANS–VOF(volume of fluid)格式构建了数值波浪水槽,借助试验数据探讨了不同造波方法的适用性和海绵层的消能效果,进一步研究了边界层的分离现象。数值结果表明,涡旋的涡量供应主要来自结构表面的剪切边界层,而这些反旋涡量是由前一时刻的分离涡运动引起的逆压梯度诱导生成的。涡旋的生成、泄放、拉伸、对流、耗散会显著改变水下结构物周围的局部流场,进而影响局部冲淤和受力,工程设计中应考虑涡旋引起的复杂流动效应。

摘要：海浪凭借其高速度高能量的特性往往会威胁到近岸地区人们的生命财产安全,通过探究波浪在附着不同结构物的斜坡上爬升传播过程中精细流场的演化过程,有利于探究近岸海浪流动结构演变及成灾机理.利用粒子图像测速技术(PIV)对波浪爬升不同斜坡时的流场信息进行测量,探究了不同形式的结构物对波浪爬坡过程的影响.试验结果表明:波浪经过结构物时,波形会发生变化,速度场紊乱,波浪的爬坡速度减缓;另一方面,随着波浪的爬升,结构物后方会产生若干涡旋结构,涡旋会逐渐扩散.结构物的阻拦会导致波浪能量降低,不同结构物的阻拦效果存在明显差异,结果可为近岸防浪结构物的设计提供参考.

摘要：为保障水下滑翔机的作业安全,本文采用k-Epsilon湍流模型,结合自定义场函数建立了密度分层流体中水下滑翔机的流场与载荷特性分析的CFD模型。结果表明:水下滑翔机在工作时不能忽略内波的影响。当滑翔机经过内孤立波时,滑翔机所处的流场流速会增大,涡量也会明显增大;当滑翔机接近交界面时,滑翔机受到的升力和俯仰力矩变化趋势增大,远离交界面时,阻力会逐渐增大;当滑翔机的俯仰角增大时,其受到的阻力幅值会减小,升力幅值变化较小,俯仰力矩的幅值增大。本文揭示了内波环境下水下滑翔机的流场与载荷特性,对经典式水下滑翔机的设计以及作业时遭遇内孤立波的水动力响应预测具有重要的理论和工程意义。

摘要：由于在前壁上设置了尺寸较小的孔,开孔沉箱受流体黏性力作用显著,依照弗劳德数相似准则设计模型存在比尺效应。为揭示比尺效应,建立了模拟波浪与开孔沉箱相互作用的光滑粒子流体动力学(SPH)模型。其中流体运动由连续性方程和Navier-Stokes方程控制,固壁边界由改进的动力边界粒子施加。模型收敛性通过分析不同粒子分辨率下的波浪反射系数得到,模型精度通过比较计算与理论波浪反射系数证明。使用经过验证的SPH模型,计算并比较了不同几何比尺和开孔率下开孔沉箱附近的涡量场、箱体外侧的波面时程曲线和波浪反射系数。结果表明,随着模型几何比尺的减小,开孔沉箱受到偏大的流体黏性力,致使更多波能在湍流运动中耗散,进而减小了波浪反射系数并降低了箱体外侧的波面高度。

摘要：从N-S基本方程出发,采用亚格子尺度模型,运用大涡模拟方法,通过数值计算研究了船舶螺旋桨机翼型桨叶在低马赫数下的粘性绕流情况,其中包括创建模型、网格划分等,获得了速度场、压力场和涡量场等图像,对减小船舶阻力、降低振动噪声和提高船舶螺旋桨的设计水平具有十分积极的现实意义。

摘要：MILD氧燃烧技术是由MILD燃烧技术发展而来的一种更加节能减排的技术。为了找到一种更有利于MILD氧燃烧实现的喷嘴结构,本文设计了一种单侧倾斜的喇叭口喷嘴,通过改变非对称喷嘴喇叭口开口方向设置了4种不同的喷嘴结构,在各种参数相同的条件下进行了数值模拟研究,并通过速度场与涡量场、组分场、温度场几个方面对非对称喷嘴进行了对比分析。结果表明:非对称射流喷嘴可以将射流气体打散成诸多小体积微团,不同喷嘴结构中大动量喷嘴倾斜角方向影响流场的偏移方向,且影响回流区域的分布;其中喷嘴倾斜面向外放置的喷嘴结构打散气流产生的小体积微团扩散效果最好,CO体积分数最小,回流烟气对O2稀释效果最好,温度分布最均匀,最有利于MILD氧燃烧的实现。

摘要：为探究龙卷风的形成原理及其气流特性,使用抽气机、鼓风机、PVC管等材料设计并制作了龙卷风发生装置,通过单片机控制步进电机驱动丝杆滑台,实现龙卷风的定距移动,并对稳定单涡旋、双涡旋分别进行测量、分析,研究了涡旋的内部结构以及对另一同向涡旋的涡旋强度的影响。对于速度场测量方法,本文采用激光断面扫描获取图像,并利用边缘识别、计算圆隶属度的方法消除龙卷风减少不稳定造成的误差,从而得到龙卷风激光扫描断面图像之间的瞬时速度场及涡量场等数据。