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1.
为了研究过渡流下近壁双圆柱倾角对绕流结构的影响,在雷诺数为300(基于圆柱直径D=15 mm)时,采用开式循环水槽试验台,结合粒子图像测速系统PIV对不同倾角的近壁双圆柱模型进行了试验研究.结果表明:当Re 为 300时,倾角γ改变对圆柱绕流结构影响显著.随着倾角γ增大,上游圆柱尾流由下侧剪切层发展被抑制逐渐演变为上侧剪切层发展被抑制,上游近壁区域加速效果先增强后减弱;下游圆柱尾流由上侧剪切层主导逐渐演变为下侧剪切层主导,下游近壁区域的加速效果和范围不断增大至稳定.当γ<7.6°时,倾角γ对绕流结构影响逐渐增大,近壁区域扰动逐渐增强;当γ>7.6°时, 倾角γ对绕流结构影响逐渐减弱,近壁区域扰动趋于稳定.详细分析了γ=-7.6°工况下的瞬时流动特性,发现近壁双圆柱尾流形成周期性的旋涡交替脱落现象,增强了壁面附近流动不稳定性. 相似文献
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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. 相似文献
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以DN200活塞式调流调压阀为研究对象,基于Fluent软件,采用Realizable k-ε湍流模型,研究了不同开度下阀内三维流动特性。结果表明:节流孔处存在压力梯度突变,节流孔进口至出口压力先降低后逐渐恢复。同时,下游管道近壁区域存在对称的回流区,阀内出现不同强度的涡流。随着开度逐渐增大,下游管道壁面附近旋涡向上游侧移动,阀内旋涡强度逐渐减弱。此外,节流孔下游形成对冲射流,套筒中心位置出现"低速空穴区"。随着开度逐渐增大,节流孔内最大流速逐渐增大,射流向下游延伸范围逐渐扩大。节流孔壁面附近存在不对称分布的高涡量区域,附壁剪切旋涡形成区域是空化产生的潜在位置。调流调压阀具有线性度较好的流量特性,在小开度下消能降压效果明显。 相似文献
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利用CFD数值模拟方法对光滑壁面与沟槽数量为18的2种同心圆柱模型内的泰勒-库艾特流动进行计算,在对比光壁模型的PIV试验与CFD数值计算结果后,发现两者吻合良好,验证了文中采用数值计算方法的准确性;针对泰勒涡流流态,定量分析了光壁模型R-Z平面上径向速度以及轴向速度的周期波动性,讨论了环隙中不同径向位置的径向以及轴向速度分布规律,获得了泰勒涡胞尺寸随着Re数增大而减小的变化规律;在相同的Re数下,沟槽数量为18的模型内也出现了泰勒涡流,通过比较2种不同结构模型内流场以及涡量场,发现沟槽的存在显著改变了流场分布,增大了环隙内涡量的大小及泰勒涡胞的尺寸,环隙中部指向外圆柱方向的径向速度也较光壁模型增大了20%,同时,计算获得R-θ平面内沟槽区域的流场分布表明该区域存在着明显的旋涡运动. 相似文献
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基于涡致振动原理设计了一种风力型压电俘能器,通过串列配置的双绕流圆柱增加进气道内流场的压强波动,以Helmholtz共振腔作为尾流区域的风压谐振放大装置,利用PVDF压电薄膜直接将湍流引起的持续性压强波动转换为电能。采用计算流体力学数值方法,分析了在不同风速下压电俘能器内部流场的流体动力学行为。数值分析及试验结果表明:在相同风速下,当耦合因子L/D=2.2时,双绕流圆柱引起的压强波动最大,可达到单绕流圆柱的2倍;Helmholtz共振腔内气体在振荡流的作用下产生谐振后,腔内气体压强的幅值随风速的增加而增大,但振动频率均相同且为共振腔的固有频率。 相似文献
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为研究换热设备后向台阶内置圆柱模型的强化传热机理,采用Fluent进行数值模拟,并通过PIV粒子图像测速方法验证模拟结果的可靠性.研究雷诺数为700后向台阶内置圆柱(Xc/S=0.6,Yc/S=1, d=6 mm)时,后向台阶流道不稳定流动的周期性,以及周期波动对流道不同区域传热的影响.研究结果表明:在过渡流状态下,流道周期速度波动受两基波频率影响,即台阶影响的频率fs=7.25 Hz和受圆柱影响的频率fc=14.10 Hz; fc主要作用在流道上游局部区域,上游回流运动被破坏,努赛尔数瞬时峰值提高2.52倍; fc促进台阶振动频率fs提前产生,下游温度梯度减小,瞬时努赛尔数逐渐减小;台阶分离流体与圆柱尾流共同作用使得流道换热效果整体提升,同时壁面摩擦系数也增大. 相似文献
8.
为了了解90°方形弯管内流速度、压力分布、流动结构等流场信息带来的影响,分别对2种RANS/LES混合模型DDES和SAS在离心力作用下的弯管流场数值模拟,并将流动横截面速度分布和外弧面流向压力系数分布与试验结果进行对比分析.在此基础上,进一步比较了2种模型的瞬时流动结构和湍动能分布.结果表明:DDES和SAS的速度分布曲线及外弧面压力系数变化趋势相近,但是DDES在近壁区速度曲线和外弧面壁面压力系数分布上更接近试验结果;根据壁面小涡的尺度分布,DDES模拟结果在贴壁和近壁处有多种尺度的小涡,而SAS结果仅在贴壁面处存在若干无规则小涡;DDES能模拟出理论上四涡交界处的低湍动能区,而SAS未能得到这一现象. 相似文献
9.
为探究弯管式离心泵的内流不稳定特性,基于雷诺时均模型和旋涡判别Q准则,对离心泵设计工况下的旋涡流动进行仿真研究。基于数值计算结果,获得了叶片吸力面的拓扑结构,捕捉到驻扎于叶片上的驻脚和游离于叶轮上游的低压泡,两者共同构成了双龙卷风式分离涡。导出其基本形成机理:吸入室中的弯管流动和消旋板绕流构成了进口畸变流,包含反向涡对和低压回流。畸变流迫使进口冲角增大,吸力面发生流动分离并伴有旋涡脱落,脱落涡在回流作用下向叶轮上游运动,逐渐发展成为独立的集中分离涡,连接叶轮上游壁面与叶片吸力面。嵌入完全空化模型,证实设计工况下龙卷风式分离涡存在涡生空化特性,可能增加离心泵运行噪声。 相似文献
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针对喂入量变化引起各工作部件受到变载冲击和不平衡力,导致联合收获机工作时振动突变,影响整机工作稳定性与可靠性,本文基于联合收获机运动平衡方程和外界振动扰动信号相关性分析方法,通过开展田间工况下联合收获机变喂入振动试验,获取不同喂入量下主要工作部件的振动加速度信号。当喂入谷物呈现较强的阻尼特性时,振动加速度信号随之减弱,而收获机工作动力需求增加后,又会进一步导致振动信号增强的现象。通过快速傅立叶变换将加速度信号转换为频域信号,进一步掌握振幅的变化及激振频率特征。喂入量扰动导致的振动主要发生在低频激振频率范围,而喂入量表现出的阻尼特性对高频振幅起减弱作用。喂入量对脱粒滚筒振动影响最为明显,最大振幅由17μm衰减至2.8μm,变化量达83.5%,而割台与输送槽的变化量分别为55.8%和7.69%。脱粒滚筒的最大峰值点也由中频195Hz附近左移至靠近低频的117Hz附近。 相似文献
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为了分析三偏心蝶阀在开启过程中涡流与时间的关系,采用Fluent软件提供的计算方法,建立了基于三偏心蝶阀的二维物理模型,编写不同时刻的UDF函数,利用动网格技术及用户自定义函数对三偏心蝶阀开启过程出现的涡街现象进行数值模拟,得到了开启后不同时刻下的涡流速度和涡流长度.结果表明:在三偏心蝶阀刚开启的瞬间蝶阀的下流产生喉口效应,流体介质小开度下由于流阻较大,导致蝶阀的振动强烈,随着开度的增大,流阻急剧减小,蝶阀的振动逐渐减弱,导致三偏心蝶板边缘前后均产生强烈的涡流,下端出现了较明显的涡街效应,随着开启行程的增加,涡流速度不断减小,而涡流长度先增加后缓慢减小,最终消失.通过有限元分析法对蝶阀的流场进行了数值模拟,找到了涡街现象的形成和脱落的时间.此模拟为三偏心蝶阀设计、试验和使用提供了一种思路. 相似文献
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为实现从自然环境中自动获取清洁能源,并给无线传感器和通讯模块供电,基于涡激振动及共振声学放大原理,设计了一种压电自发电装置。首先对位于该自发电装置内的压电悬臂梁复合结构进行力学分析;其次基于计算流体力学数值方法,对绕流圆柱后附加不同板长条件下的流场动力学特性进行分析,以明确悬臂梁长度对脱涡频率和升力、阻力系数的影响规律。利用有限元软件ANSYS对压电悬臂梁复合结构的横向往复振动进行数值模拟,确定了复合结构的横向振动频率随板长L的变化规律。最后对位于该装置两侧的亥姆霍兹共振器的结构尺寸进行优化设计,以使流场的脱涡频率、压电悬臂梁复合结构的一阶横向振动频率和共振器的谐振频率达到一致,从而使压电发电装置产生共振并输出最大的电能。试验结果表明,涡激振动自发电装置在5 m/s的风速下可产生两相峰峰值为6.0 V的开路电压,且上述3个频率达到一致。4~6.25 m/s为该自发电装置的自锁风速区间,在此风速范围内,自发电装置均能产生较大的电压。 相似文献
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为了分析不同影响因素对椭圆柱绕流摆动规律的影响,采用计算流体动力学——刚体动力学耦合模型进行椭圆柱绕固定轴摆动的双向流固耦合数值模拟.通过求解二维非定常不可压缩黏性流体N-S方程和SST k-ω湍流模型控制方程,研究不同长短轴比(0.6, 0.8, 1.0),不同偏心距离比(0, 0.2, 0.4, 0.6, 0.8)和不同雷诺数(3 900, 5 000, 10 000)的椭圆柱绕流的流动特征,分析了不同工况下椭圆柱绕流的运动和流动规律.结果表明,椭圆柱的摆动角度θ随着长短轴比和雷诺数的增大而增大,随着偏心距离比的增大先增大后减小;椭圆柱的摆动频率和雷诺数呈良好的线性递增关系,但长短轴比和偏心距离比对椭圆柱的摆动频率影响不明显.分析了椭圆柱绕流的尾流演变以及瞬时压力系数的变化,揭示了椭圆柱绕流摆动的机理,为利用椭圆柱开发海洋海流能和低水头水能资源提供了依据. 相似文献
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为了研究水平轴风力机叶片挥舞振动后风轮尾迹流场特性的变化规律,以某NACA翼型风轮为研究对象,通过自定义UDF代码及采用动网格技术成功控制了叶片振型,使得风轮在三维旋转的同时做垂直于旋转面的挥舞运动.数值模拟中利用Fluent计算平台对风轮尾迹速度场、涡量场及压力脉动特性进行研究.研究结果显示:施加振动后风轮在1个旋转周期内均会在叶中附近产生相对速度增益区、叶尖处会产生速度亏损区域,从而使叶片受力更加不均匀,出现较大压差,加速叶片的损坏与断裂;施加挥舞振动后叶尖处涡量强度增加,叶尖涡的脱落有所延迟;施加振动前后压力脉动均呈现周期性波动,且在径向0.5 m处压力脉动波动最为明显.通过引入新的非定常因素,揭示挥舞振动对风轮尾迹流场特性影响规律,使数值模拟结果更加逼近风力机实际运行状态,对风力机叶片设计具有指导意义. 相似文献
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采用三维非定常的Navier-Stokes方程对底面驱动的密闭圆锥室内旋转层流流动中的涡破裂现象进行了数值模拟,分析了雷诺数和几何结构对圆锥空腔内涡破裂现象的发展规律的影响.利用有限体积法离散控制方程和SIMPLE算法实施计算,计算网格采用非结构化网格.根据数值模拟结果得出了圆锥室内涡破裂现象的发展特性.研究结果表明:当达到一定雷诺数时,圆锥室内中心轴线附近会出现一个低压的涡破裂区域,并伴随着局部流体回流;在所研究的雷诺数范围内,随雷诺数的增加,涡破裂气泡的尺寸先增大后减小直至消失,涡破裂气泡的位置沿中心轴向远离驱动面的方向移动;对于相同高径比的圆锥室,涡破裂现象出现和消失时的临界位置不随圆锥室几何形状的变化而变化;由涡破裂现象出现时的临界雷诺数的大小可知,圆锥室模型相对于圆柱室模型抑制了涡破裂现象的产生,且顶面直径最大时的圆锥室(H1/H=0)的抑制效果最好. 相似文献
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为研究气缸套受活塞敲击而产生的壁面振动对气缸套振动壁面附近冷却水流场的空蚀影响情况,通过使用计算流体力学(CFD)方法,基于AVL-Fire流体计算软件提供的欧拉多相流空化模型,结合动网格技术建立近振动壁面处流场区域的多相流流场空化模型,将气缸套出现空蚀的振动壁面处的振动特性及其附近冷却水的流场特性进行耦合分析,得到了壁面衰减振动条件下流场的空化特性.对比在壁面振动条件下的流场空化云图,结果表明:气缸套壁面振动是气缸套空蚀的主要因素,受振动壁面影响而产生的空化气泡将在狭隙后圆弧壁面处聚集并溃灭,造成此处的空蚀较为严重,这与气缸套穴蚀部位的试验统计结果一致.通过对比同样壁面振动条件下入口流速不同时流场的空化云图,发现流场处于较大流速状态下,更容易产生空化区域. 相似文献