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基于重叠动网格技术的运动圆球激发内波数值模拟研究
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作者 周根水 张军 +2 位作者 洪方文 李诚 李亚 《中国造船》 北大核心 2026年第1期132-143,共12页
分层环境中水下运动物体对周围流体产生的扰动可激发内波,并传播到水面形成尾迹,在适当的环境和条件下它会长期滞留,成为探测水下运动物体的信号源。论文基于重叠动网格技术及大涡模拟,建立了分层流体中运动圆球激发内波的数值模拟方法... 分层环境中水下运动物体对周围流体产生的扰动可激发内波,并传播到水面形成尾迹,在适当的环境和条件下它会长期滞留,成为探测水下运动物体的信号源。论文基于重叠动网格技术及大涡模拟,建立了分层流体中运动圆球激发内波的数值模拟方法,通过与Robey物理模型试验的对比,验证了该方法的可行性和准确性。在此基础上,研究不同内弗劳德数下的水下内波及流场特征,并通过密度扰动频域分析对体效应内波和尾流效应内波生成机制进行探讨,为后续内波研究提供参考。 展开更多
关键词 分层环境 内波 重叠动网格技术 水面流场
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稳定分层均匀剪切湍流中逆梯度热输运结构特性
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作者 李德 卢志明 《上海大学学报(自然科学版)》 北大核心 2026年第1期83-95,共13页
采用直接数值模拟方法,研究了稳定温度分层条件下均匀剪切湍流(homogeneous shear turbulence, HST)中的热量逆输运特性;采用聚类连通方法深入研究了热量逆梯度输运结构的统计特性,包括其几何特征和空间分布.流场雷诺数设定为Rex=5 000... 采用直接数值模拟方法,研究了稳定温度分层条件下均匀剪切湍流(homogeneous shear turbulence, HST)中的热量逆输运特性;采用聚类连通方法深入研究了热量逆梯度输运结构的统计特性,包括其几何特征和空间分布.流场雷诺数设定为Rex=5 000,理查森数Ri分别取值为0、0.1、0.2.模拟结果揭示了稳定温度分层对湍流结构的显著影响:引入温度分层后,逆梯度输运区域显著增多,且相关结构在流向方向上的尺寸被拉长.此外,稳定分层还导致结构与流向之间的倾斜角度减小.在垂向方向上,“上抛”与“下扫”热通量呈现沿对角线的成对分布特征,且随着分层强度的增大,“下扫”结构更倾向于出现在“上抛”结构的下方.该研究加深了对分层剪切湍流中热量逆梯度输运的认识,也有益于探索逆梯度输运现象的物理机制. 展开更多
关键词 均匀剪切湍流 稳定分层 聚类连通方法 逆梯度输运
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重气扩散的数值模拟 被引量:42
3
作者 魏利军 张政 +1 位作者 胡世明 吴宗之 《中国安全科学学报》 CAS CSCD 2000年第2期26-34,共9页
易燃易爆有毒物质泄漏事故常形成比空气重的气云 ,国外已开发了大量不同复杂程度的重气扩散模型 ,其中数值模拟已成为快速发展的领域。本文综述了重气扩散的湍流模型 ;还描述了数值模拟的计算方法及其准确性 ;最后分析了目前存在的问题 ... 易燃易爆有毒物质泄漏事故常形成比空气重的气云 ,国外已开发了大量不同复杂程度的重气扩散模型 ,其中数值模拟已成为快速发展的领域。本文综述了重气扩散的湍流模型 ;还描述了数值模拟的计算方法及其准确性 ;最后分析了目前存在的问题 ,提出了今后的发展方向。 展开更多
关键词 重气扩散 数值模拟 湍流 CFD 流体力学 涡粘性 模型 雷诺应力 易燃易爆有毒物质 泄漏事故
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壁流动中的转捩 被引量:13
4
作者 李存标 吴介之 +2 位作者 白夜(译) 蔡庆东(校) 苏卫东(校) 《力学进展》 EI CSCD 北大核心 2009年第4期480-507,共28页
通过对近120篇壁流动的实验结果和理论分析的主要文献进行归纳提炼,分析对比了这些实验结果,并总结了相关理论方面的进展,发现尽管实验中所使用的初始扰动条件不同,但所发现的流动结构几乎是完全一样的,其中,最基本最重要的流动结构是:... 通过对近120篇壁流动的实验结果和理论分析的主要文献进行归纳提炼,分析对比了这些实验结果,并总结了相关理论方面的进展,发现尽管实验中所使用的初始扰动条件不同,但所发现的流动结构几乎是完全一样的,其中,最基本最重要的流动结构是:在边界层和管流中被称为类孤子相干结构(SCS)的三维非线性涡包、A涡、二次涡环和涡环链,近期的实验中发现,这些结构形成和转捩的动力学过程包括以下内容:(1)A涡和二次涡环间持续的相互作用过程,该过程决定了涡环链的产生方式,即总是从壁面区域周期性地形成,再进入边界层的外层。(2)高频涡的生成,这是理解转捩和湍流边界层(以及其他流动)发展的关键问题之一,尽管已有一些解释,但是二次涡环的实验发现将提供一个特别清晰的解释。(3)在所有湍流猝发中SCS所起的关键作用,这一点是低雷诺数湍流边界层中湍流产生的关键机制,与猝发直接相关联的是低速条带,针对壁流动情况,SCS的动力学过程更清晰地解释了低速条带的形成机制及其与流动结构的关系,实验中观察到的SCS和二次涡环,不仅能使我们重温壁面流动转捩中的经典故事,同时还为建立壁面流动转捩的普适动力学过程开辟了一条新的途径。 展开更多
关键词 壁流动 转捩动力学 猝发 类孤立波
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流体非平衡相变强化传热的场协同分析 被引量:8
5
作者 郭平生 华贲 +1 位作者 韩光泽 魏耀东 《广西师范大学学报(自然科学版)》 CAS 2002年第2期24-27,共4页
提出了有序度概念并在此基础上 ,论述了非平衡相变是有序度的突变 ,其传递强度可以得到突变的增加 .如果能够在非平衡非线性过程中协调场的参数 ,那么 ,就有可能以小的能耗而获得传递过程的最大强化 .以自然对流和湍流为例论述了上述观点 .
关键词 非平衡相变 强化传热 场协同分析 有序度 临界点 流体流动 自然对流 湍流
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螺旋槽管中单相水与油湍流摩擦阻力与传热特性 被引量:6
6
作者 杨冬 陈听宽 +2 位作者 罗毓珊 杨大洪 吴海玲 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1999年第6期778-785,共8页
对单相水与油分别在4根不同几何参数的螺旋槽管中湍流摩擦阻力与传热特性进行了试验研究。以动量传递与热量传递的模拟理论为基础,由试验结果的关联得到了动量传递粗糙度函数(R函数)与热量传递粗糙度函数(G函数)的表达式,并与前人... 对单相水与油分别在4根不同几何参数的螺旋槽管中湍流摩擦阻力与传热特性进行了试验研究。以动量传递与热量传递的模拟理论为基础,由试验结果的关联得到了动量传递粗糙度函数(R函数)与热量传递粗糙度函数(G函数)的表达式,并与前人工作进行了比较。针对油的Pr随温度变化较大的特性,提出了改进的强化传热性能评价方法,并据此对1号与2号试验管进行了评价。研究结果可用于换热器设计及优化螺旋槽管几何参数。 展开更多
关键词 螺旋槽管 阻力 传热 性能湍流 摩擦 换热器
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一个表面带单粗糙峰的线接触时变微弹流润滑数值分析 被引量:10
7
作者 杨萍 崔金磊 杨沛然 《润滑与密封》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第6期18-21,共4页
通过数值求解研究了一个固体表面的单粗糙峰对两固体形成的线接触时变弹流润滑区压力、膜厚分布曲线的影响。结果表明 :粗糙峰的出现 ,使其对应位置上的压力、膜厚发生急剧变化 ;粗糙峰的移动 ,对压力和膜厚的变化、固体表面的凹陷现象... 通过数值求解研究了一个固体表面的单粗糙峰对两固体形成的线接触时变弹流润滑区压力、膜厚分布曲线的影响。结果表明 :粗糙峰的出现 ,使其对应位置上的压力、膜厚发生急剧变化 ;粗糙峰的移动 ,对压力和膜厚的变化、固体表面的凹陷现象以及Hertz接触区的出口颈缩均有不同的影响 ;另外 ,压力峰和油膜形状随着粗糙峰幅值和半波长的变化而变化。结果亦表明 :准稳态解比时变解过高地估计粗糙峰对压力和膜厚的影响。 展开更多
关键词 粗糙 固体表面 时变 膜厚 稳态解 颈缩 数值求解 弹流润滑 线接触 接触区
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侧喷加热铝材退火炉内流场与温度场数值模拟 被引量:6
8
作者 李建平 王伯长 +1 位作者 刘涛 毛大恒 《中南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第1期166-171,共6页
采用热传导模拟实验研究铝卷层与层之间接触热阻对铝材退火的影响。根据实验结果分析,改变现有径向加热铝材退火炉内循环空气的流动方向,采用轴向对流换热方式,设计侧喷加热铝材退火炉,建立侧喷加热铝材退火炉三维仿真模型。利用CFD软件... 采用热传导模拟实验研究铝卷层与层之间接触热阻对铝材退火的影响。根据实验结果分析,改变现有径向加热铝材退火炉内循环空气的流动方向,采用轴向对流换热方式,设计侧喷加热铝材退火炉,建立侧喷加热铝材退火炉三维仿真模型。利用CFD软件FLUENT,采用标准k-ε湍流模型,对侧喷加热铝材退火炉内气体流动和传热问题进行数值模拟研究。研究结果表明:与径向传热方式相比,轴向传热方式退火速度快,铝卷芯部与外部表面之间的温差小;侧喷加热铝材退火炉内气体流动顺畅,对流换热均匀,炉温温差控制在-1~1K,满足退火工艺对炉温均匀性的要求。 展开更多
关键词 侧喷加热铝材退火炉 流场 对流换热 温度场 数值模拟
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标准火灾测试房间温度场和速度场的大涡模拟 被引量:4
9
作者 李国能 周昊 +3 位作者 凌忠钱 周樟华 王春林 岑可法 《浙江大学学报(工学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第2期294-297,共4页
为探索单个房间内的火灾发展和烟气流动,采用大涡模拟(LES)方法,对大尺度涡进行直接数值模拟,对小尺度涡采用亚格子应力模型处理湍流,计算了标准火灾测试房间内的气流流动,得到了其温度场和速度场.模拟结果与采用二维多普勒激光测速仪... 为探索单个房间内的火灾发展和烟气流动,采用大涡模拟(LES)方法,对大尺度涡进行直接数值模拟,对小尺度涡采用亚格子应力模型处理湍流,计算了标准火灾测试房间内的气流流动,得到了其温度场和速度场.模拟结果与采用二维多普勒激光测速仪和精细热电偶的试验数据相比较,除房间顶部外,模拟结果与试验数据吻合.模拟结果表明,房间内存在较大的温度梯度,温度场分层明显,密度差造成的浮力是气流运动的主要驱动力;重整化群(RNG)的亚格子应力模型适用于火灾的大涡模拟. 展开更多
关键词 标准火灾测试房间 计算流体力学 大涡模拟
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侧喷加热退火炉内铝卷温度场的仿真研究 被引量:5
10
作者 李建平 刘涛 +1 位作者 王伯长 胡仕成 《轻合金加工技术》 CAS 北大核心 2009年第5期19-23,共5页
针对径向加热退火炉内传热效率低的问题,分析了炉内铝卷的传热过程,提出了侧喷加热的改进方法。利用ANSYS软件,对径向加热和侧喷加热退火炉内铝卷的温度场进行对比仿真。仿真结果表明,与传统的径向加热退火炉相比,在同样边界条件下,侧... 针对径向加热退火炉内传热效率低的问题,分析了炉内铝卷的传热过程,提出了侧喷加热的改进方法。利用ANSYS软件,对径向加热和侧喷加热退火炉内铝卷的温度场进行对比仿真。仿真结果表明,与传统的径向加热退火炉相比,在同样边界条件下,侧喷加热方式下铝卷的温度场分布更均匀,退火结束时,卷内温差只有0.6℃,有利于提高铝卷的退火质量;在同一时刻铝卷芯部的温度要比传统径向加热时高30℃左右,且整个铝卷的退火周期缩短了4h,从而提高了铝卷退火效率。 展开更多
关键词 铝材退火炉 侧喷 对流系数 温度场
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超临界压力流体管内湍流对流传热的计算方法 被引量:5
11
作者 毛宇飞 曹飞 上官燕琴 《化工学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第8期2821-2830,共10页
将边界层积分方法应用于管内变物性湍流流动导出了剪切应力的分布方程,基于该方程可以对超临界压力流体的对流传热行为做出合理的定性解释。对于加热条件下的传热工况,结合“热可压缩”状态流体密度的变化,引入浮力阻力系数表征热流方... 将边界层积分方法应用于管内变物性湍流流动导出了剪切应力的分布方程,基于该方程可以对超临界压力流体的对流传热行为做出合理的定性解释。对于加热条件下的传热工况,结合“热可压缩”状态流体密度的变化,引入浮力阻力系数表征热流方向上的“浮力效应”,引入加速阻力系数表征流动方向上的“加速效应”。根据边界层理论和动量-热量传递比拟法导出了新型传热关联式,该关联式将不可压缩流体和热可压缩流体的管内湍流对流传热计算统一起来。应用关联式预测不同超临界流体的管内湍流对流传热系数,计算结果与实验数据的比较表明:关联式能较为准确合理地预测出大部分传热工况下的传热强化和传热恶化行为,其预测精度与摩擦阻力系数的计算有关。 展开更多
关键词 超临界流体 湍流 对流 传热 热可压缩 关联式
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单粗糙峰的时变等温线接触弹流润滑分析 被引量:2
12
作者 张建军 刘晓玲 杨沛然 《润滑与密封》 CAS CSCD 北大核心 2005年第2期67-71,共5页
求得了带单粗糙峰时变等温线接触弹流润滑问题的完全数值解, 分析了单粗糙峰对压力、膜厚的影响。结果表明, 单粗糙峰造成接触区对应位置油膜压力剧烈变化而膜厚变薄。讨论了单粗糙峰半波长、速度和载荷参数分别变化时对压力和膜厚的影... 求得了带单粗糙峰时变等温线接触弹流润滑问题的完全数值解, 分析了单粗糙峰对压力、膜厚的影响。结果表明, 单粗糙峰造成接触区对应位置油膜压力剧烈变化而膜厚变薄。讨论了单粗糙峰半波长、速度和载荷参数分别变化时对压力和膜厚的影响, 最后比较了时变解和准稳态解。 展开更多
关键词 弹流润滑 线接触 接触区 油膜压力 膜厚 载荷 波长 粗糙 时变 完全数
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蜿蜒河道中纵向分散系数的水力估测 被引量:5
13
作者 槐文信 徐孝平 《武汉大学学报(工学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第4期9-12,共4页
从纵向分散与拉格朗日型的湍流扩散相比拟的角度出发 ,得到了蜿蜒型河道纵向分散系数的公式形式 ,利用天然河道和室内人工规则和非规则断面形式的蜿蜒河道资料来确定公式中的参数 。
关键词 蜿蜒河道 纵向分散系数 湍流扩散
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边界层湍流拟序结构与传热研究进展 被引量:2
14
作者 刘宇陆 卢志明 蔡树棠 《上海大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 1997年第S1期42-48,共7页
本文综述了边界层湍流拟序结构的实验、数值和理论研究,给出了拟序结构研究主要结果,并指出了拟序结构研究中存在的未解决的一些问题及可进一步研究的方向.同时对拟序结构的传热机理研究也进行了总结.
关键词 边界层湍流 拟序结构 传热
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二维振荡流动中污染云团的收缩 被引量:3
15
作者 刘宇陆 蔡树棠 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 1993年第11期949-959,共11页
当垂向扩散时间尺度与流动的周期相当时,在转流过程中,污染云团将会出现收缩.这时水平剪切分散导数将会出现负值奇性.本文根据作者两维延迟扩散方程:其中(?)(t),(?)(t)为深度平均水平速度.导出X(t,τ),Y(t,τ)坐标位移,D_(ij)(t,τ)为... 当垂向扩散时间尺度与流动的周期相当时,在转流过程中,污染云团将会出现收缩.这时水平剪切分散导数将会出现负值奇性.本文根据作者两维延迟扩散方程:其中(?)(t),(?)(t)为深度平均水平速度.导出X(t,τ),Y(t,τ)坐标位移,D_(ij)(t,τ)为剪切扩散导数的方程.一般情况下,是正的.不存在奇异性.但在转流的初期.记忆函数D_(ij)(t,τ)就有可能是负的.本文给出了D_(ij)和X、Y的解析表示式. 展开更多
关键词 剪切分散 振荡流动 污染云团 收缩
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加热对自然转捩湍斑产生影响的实验研究 被引量:1
16
作者 杨立 蒋小勤 +1 位作者 周福国 杜先之 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1997年第4期474-478,共5页
本文利用流动显示和高速摄像技术,在湍流度为1%的水洞中,对加热的细长旅成体鱼雷模型表面的流动转捩过程进行了实验研究。实验发现,加热对自然转捩过程中湍流斑的猝发有明显影响,加热减小了湍斑产生的频率,增加了湍斑间的展向间... 本文利用流动显示和高速摄像技术,在湍流度为1%的水洞中,对加热的细长旅成体鱼雷模型表面的流动转捩过程进行了实验研究。实验发现,加热对自然转捩过程中湍流斑的猝发有明显影响,加热减小了湍斑产生的频率,增加了湍斑间的展向间距,使转捩过程中层流转变为完全湍流的过渡区延长.加热对瑞斑产生的纵向位置无明显影响。本文的实验结果正好解释在较高湍流庭环境中的加热减阻机理. 展开更多
关键词 湍流 加热 鱼雷 流动转捩 湍斑
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应用K─ε湍流模型模拟空腔内热分层流动 被引量:3
17
作者 席时桐 黄海 《水动力学研究与进展(A辑)》 CSCD 北大核心 1994年第3期325-328,共4页
本文应用常规K─ε湍流模型对空腔内的稳态和非稳态热分层流动进行了数值模拟,主要包括以下三方面的工作:1.空腔内恒温强迫对流流动的模拟;2.空腔内稳态热分层流动的模拟;3.空腔内非稳态热分层流动的模拟。计算结果和实验结... 本文应用常规K─ε湍流模型对空腔内的稳态和非稳态热分层流动进行了数值模拟,主要包括以下三方面的工作:1.空腔内恒温强迫对流流动的模拟;2.空腔内稳态热分层流动的模拟;3.空腔内非稳态热分层流动的模拟。计算结果和实验结果进行了比较,说明常规K─ε模型能较好地模拟热分层流动的平均温度分布,将对该模拟方法进一步应用于工程问题有重要的指导意义。 展开更多
关键词 分层流动 湍流 热分层 空腔
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煤气储罐泄漏扩散模型及仿真 被引量:2
18
作者 龙长江 齐欢 张翼鹏 《华中科技大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第4期42-44,共3页
基于Fick扩散方程,建立了煤气储罐瞬间完全泄漏的无风情况下的动态扩散模型.根据气体储罐形状为圆柱,确定了介质瞬间完全泄漏后模型的初始条件和边界条件,然后通过坐标变换和傅立叶变换和适用于圆柱(Bessel)函数的Hankel变换,求出了此... 基于Fick扩散方程,建立了煤气储罐瞬间完全泄漏的无风情况下的动态扩散模型.根据气体储罐形状为圆柱,确定了介质瞬间完全泄漏后模型的初始条件和边界条件,然后通过坐标变换和傅立叶变换和适用于圆柱(Bessel)函数的Hankel变换,求出了此条件下扩散方程的解析解.根据风力对扩散过程的影响,在无风扩散方程的基础上建立了有风条件下的扩散模型并求取了解析解,然后以一50000m3(r=19m,h=40m)煤气储罐完全破裂后的气体扩散过程为例进行了模拟,模拟结果验证了模型的有效性. 展开更多
关键词 煤气储罐 泄漏 动态模型 贝塞尔函数 仿真
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非清洁水换热器管内振荡流动除垢性能研究 被引量:1
19
作者 李楠 杨启容 +1 位作者 吴荣华 李康 《青岛大学学报(自然科学版)》 CAS 2016年第4期69-75,共7页
为了得到非清洁水换热管内振荡流动的除垢性能,研究了有无振荡干预下非清洁水源热泵换热器管内的流动和传热情况。建立恒热流条件下圆管内振荡流动的物理模型,针对不同工况进行数值模拟。模拟结果显示,振荡流动能够明显增大流体对于壁... 为了得到非清洁水换热管内振荡流动的除垢性能,研究了有无振荡干预下非清洁水源热泵换热器管内的流动和传热情况。建立恒热流条件下圆管内振荡流动的物理模型,针对不同工况进行数值模拟。模拟结果显示,振荡流动能够明显增大流体对于壁面的剪切力,在5Hz和10Hz情况下能够增大流体和壁面间的平均表面换热系数,1Hz情况下平均表面换热系数变化不明显。在1Hz实验工况下搭建了试验台进行实验研究,实验结果表明,实验工况条件下,振荡对于换热器管内表面换热系数的影响较小,但是剪切力的增大造成部分污垢沉积物脱落,减小了污垢热阻从而使换热器的传热系数增加了22.2%,因此振荡可以作为换热管内除垢的一种有效方式。 展开更多
关键词 流体振荡 换热 除垢 污垢热阻
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内含质量源的水工质在加热管道中的紊流对流传质研究 被引量:1
20
作者 姜培学 ProtopopovVS +1 位作者 任泽霈 王补宣 《计算物理》 CSCD 北大核心 1997年第6期740-748,共9页
简述了由结晶析出形成内部质量源的数理模型;在常物性条件下,考虑有内部质量源时,对水中的金属腐蚀物杂质在加热管道中的紊流对流传质进行了理论分析和数值计算;研究了内含质量源的紊流对流传质的规律和特点。
关键词 内部质量源 传质 加热管道 湍流扩散
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