摘要：对均匀来流下由5个圆柱交错布置且两端刚性连接的圆柱系统的涡激振动进行了模拟,采用流固双向耦合数值方法,通过流固耦合求解器同时耦合求解流体模型和结构模型.对流速分别为0.5,0.6和0.7 m/s下,进行不同横向和流向间距比的计算,以分析间距比对由圆柱系统利用涡激振动从低速水流中获取能量及能量密度的影响.计算结果表明:在小间距比下,圆柱后无明显的涡脱落,圆柱系统振幅响应很小;但当间距比较大时,各圆柱后出现频率一致的泻涡,圆柱系统获得较大的振幅响应.获取能量随组合间距比的增大先增长较快,但当流向间距比L/D≥6,横向间距比H/D≥4时,获取能量值趋于稳定;当L/D=6,H/D=4时,能量密度在3个流速下都出现了最大值.因此选择L/D=6,H/D=4为合理的组合间距比,此时圆柱系统可从水流中充分获取能量.文中结论可作为流体机械振动系统的设计参考.

摘要：为提高双转子垂直轴螺旋型水轮机的输出功率,探索不同设计参数对水轮机输出功率的影响规律,本文使用田口法对影响水轮机效率的5个因素(翼型、桨距角、包率、间距比和旋转方向)在4个水平下进行分析。构建五因素四水平正交试验表,并分别对正交试验表中的工况进行数值计算。研究结果表明:优化后的双转子水轮机效率比初始设计水轮机高22.86%。各因素对水轮机效率影响程度按大小排序依次为翼型>桨距角>间距比>包率>旋转方向。5因素效率最佳组合为A4(0024)、B3(3°)、C1(1.00)、D4(--)、E2(1.6)。峡谷效应是提升双转子垂直轴螺旋型水轮机效率的主要原因。双转子螺旋型水轮机对尾涡的流向干扰作用较强,水轮机布置时应该合理利用该特点。研究结果可为垂直轴水轮机的优化设计提供参考。

摘要：运用自建瓦斯爆炸实验平台,对障碍物与管道壁面间距比变化下的瓦斯爆炸特性进行实验研究。结果表明:随着障碍物与管道壁面间距比的增加,预混气体的爆炸压力和平均火焰传播速度都有一定程度的增大,其中当障碍物与管道两侧壁面间距比相同时,对爆炸火焰传播特性的影响最大;相比于其他阻塞率的障碍物,间距比的改变对阻塞率50%的障碍物爆炸压力增幅比最大,对比间距比为0时的爆燃压力,间距比为0.25和0.5时的爆燃压力分别增加了55.6%,101.8%。研究结果可为工业和井下设备的设计、安装提供实验依据,具有一定的理论和现实指导意义。

摘要：利用ANSYS-Workbench大型有限元软件建立了二维模型,在Fluent的工作环境下,探究了不同间距下不同柱体粗糙度对并联双圆柱的升力系数、阻力系数的影响。采用SST k-ω湍流模型,雷诺数控制在1×10~6,并联双圆柱的间距比T/D分别为1.5、2.0、2.5、3.0,进行了柱体表面粗糙度Rh在0、0.1%D、0.3%D、0.5%D、0.8%D和1%D时的数值模拟。结果表明:间距比为1.5时,阻力系数达到最大,升力系数上下波动峰最高;在同一间距比下,随着粗糙度的增加,阻力系数先增大后减小,粗糙度在0.5%D时阻力系数达到最大;并联双圆柱由光滑面发展到粗糙面,阻力系数会发生突变,证明了光滑柱面下的阻力系数最小和升力系数的波动峰值最小。基于以上研究,可以将结论应用于以后圆柱绕流的理论研究和桥梁墩柱的工程建设中。

摘要：应用经试验验证的计算流体动力学(CFD)程序分析第三代先进核电厂非能动安全壳冷却系统(PCS)空气流道阻力特性。结果表明:空气流道阻力系数随着流速的增加变化不大,主要阻力出现在空气入口、导向叶片和上升通道;导向叶片的设计可降低流动损失,可通过对叶片形状进行优化减小阻力系数;受安全壳传热需求限制,上升通道与下降通道之间的间距比取1∶3是合适的。

摘要：为了给线形布置三圆柱结构的抗风设计提供参考,通过刚性模型测压风洞试验研究了线形布置三圆柱在不同风向角(0°~90°)和间距比(1.2~4.0)下的脉动气动力及风压分布特性,并与单圆柱的结果进行了对比分析。研究结果表明:线形布置三圆柱的脉动气动力特性可按间距比大致分为小间距比(1.2≤L/D≤2.0,L/D为相邻圆柱中心距与圆柱直径之比)、中等间距比(2.0<L/D<3.5)和大间距比(3.5≤L/D≤4.0)三类。小间距比时,三圆柱的脉动气动力系数表现为显著的减小效应;中等间距比时,脉动气动力系数与风向角和间距比密切相关;大间距比时,上游圆柱受气动干扰影响较弱,中、下游圆柱的脉动气动力系数表现为明显的放大效应;线形布置三圆柱的脉动风压系数在小间距比时表现为显著的减小效应,在中等间距和大间距比时的气动干扰主要发生在风向角不大于45°时,中、下游圆柱局部位置的脉动风压系数表现为显著的放大效应。

摘要：目前换热器正朝着结构紧凑、小型化方向发展,换热器的管束细化使管外流场向过渡流状态转变。为了提高换热器的换热效率,采用基于复合网格系统的计算方法,建立了内插串列双圆柱对壁面强化传热模型并进行实验验证,通过数值分析研究过渡流状态下圆柱距壁面的不同间距比(C/D)对壁面传热特性的影响,以期优化圆柱下游壁面的流动传热特性。研究结果表明:近壁插入圆柱可强化圆柱下游处的壁面传热;不同C/D值对壁面的传热强化效果有显著影响,壁面的传热强化效果随C/D的增大而减小,在加工工艺条件允许的情况下应尽量使被插圆柱靠近壁面,这为过渡流下换热器的研究提供了参考。

摘要：提出了串列联动双圆柱流致摆振理念,构建了摆振运动方程,分析了受力与运动规律,建立了摆振试验装置,并基于室内试验探究了串列联动双圆柱流致摆振特性,研究旨在为流致振动发电设备设计提供参考。研究表明:串列联动双圆柱摆振响应表现为涡激振动规律;间距比对摆振振幅和锁定区间影响较大,当间距比为4时振幅最小且响应中出现“再增长区”,当间距比为6时振幅最大,当间距比为8时锁定区间最大;系统刚度对摆振响应趋势影响不大,但不同刚度下摆振达到的最大振幅差异明显,该试验最大弧长比A^(*)为0.98,出现在1 400 N/m刚度工况。

摘要：通过流固双向耦合数值方法,对刚性连接矩形布置的4圆柱系统和交错布置的5圆柱系统在均匀来流中的涡激振动进行了模拟。设计了不同的流向间距比L/D和横向间距比H/D方案,以分析矩形布置和交错布置对圆柱系统从海洋流或河流中利用涡激振动获取能量及能量密度的影响。结果表明当组合间距比LH/D2增加到一定值时,两种布置的圆柱系统其振幅响应和获取能量值趋于稳定。4圆柱系统在L/D=2.5和H/D=2,5圆柱系统在L/D=6和H/D=4时,三个约化速度下能量密度同时出现最大值。根据各组合间距比下振幅响应、获取能量及能量密度的结果发现,若要从水流中获取到更多的水动能,多圆柱系统其布置方式采用交错布置优于矩形布置。

摘要：该文基于计算流体力学开源代码OpenFOAM,开展了不同来流角(0°≤α≤180°)、直径比(0.05≤d/D≤0.3)和间距比(0.05≤G/D≤0.3)工况下,子母管绕流流场的三维数值模拟,研究了小间距下,子母管的瞬时和时均流场特征、时均流线拓扑、升阻力系数和时均压力系数变化规律。研究结果表明:当子母管间距较小(0.05≤G/D≤0.3)时,母管的升阻力系数均值变化不大。当来流角α=90°时,母管后方存在较长的回流区,剪切层相互作用及涡旋融合作用随间距减小逐渐增强,子管受到较大的升阻力,不同展向高度的旋涡脱落存在一定的相位差异;间隙流会对子母管时均压力分布产生较大影响,随直径比和间距比的减小,时均压力分布波动增大。当α=0°和α=180°时,直径比与间距比的变化主要影响旋涡强度大小,且当直径比和间隙比小于0.1时,子母管结构可视为单一钝体结构。