湍流结构

摘要： 作为基本湍流类型之一,热湍流流动特征有别于壁湍流和自由剪切湍流等(例如:热湍流速度和温度场间的双向耦合使其物理特征更丰富,更具普遍性),对其基本规律的探索有助于揭示湍流的本质机理;另一方面,其又与很多工程应用息息相关,如半导体晶体制备过程中的热质对流和溶质分凝现象、核反应堆的安全散热问题等。理解浮力在热湍流中的作用、将实验室尺度和参数下的热湍流规律推广到星体尺度和参数范围、理解湍流结构演化与热输运的调控关系等是热湍流研究的重点与难点。

摘要： 弯道水流结构在天然河流形态演变过程中起着重要作用,为进一步深化对弯道环流结构与紊动特性的认识,以三峡库区黄花城河段具有的连续弯道为研究对象,采用声学多普勒剖面流速仪(ADCP)开展原型三维瞬时速度测量,初步分析弯道环流结构与湍流结构尺度分布特性。研究结果表明:三峡库区黄花城河段存在河道层面宏观尺度的弯道环流结构;受局部壅水以及河床地形影响,在测量垂线上表现为全水深环流结构或双环流结构特征;超大尺度湍流结构仍然存在于库区连续弯道河流中,但尺度以及分布受弯道环流结构影响较大。

摘要： 为研究黄河源区边界层湍流特征及其对物质和能量输送的影响,本文首次采用大涡模拟的方法,对比分析了黄河源区两种不同下垫面上(鄂陵湖和湖边草地)对流边界层(CBL)中精细的湍流结构特征.使用资料为2012年夏季黄河源区鄂陵湖流域野外观测实验的GPS探空资料、涡动相关观测资料.分析表明,模拟的黄河源区草地和湖上CBL的平均结构与实测结果吻合较好,但草地和湖上CBL的湍流结构特征差异较明显.模拟结果显示,草地CBL内湍能收支、湍流特征量的时空分布和湍涡结构特征均与陆地上热力驱动CBL的研究结果一致;湖上CBL顶部存在明显的对流卷特征,且夹卷层的湍流强度比草地的强,而草地近地面湍强则更大.通过改变水平分辨率的模拟试验,发现两个不同下垫面上模拟结果对模式分辨率的敏感性不同,湖面CBL的模拟要选择较高的水平分辨率(50～100 m),以提高近湖面和夹卷层对湍流动能和湍流通量模拟的精度,也充分模拟出各种尺度的波对湍流通量的累积贡献.考虑到计算时间等影响,模拟草地边界层精细的湍流结构时建议选择网格距为100～200 m.

摘要： 为了准确探究旋风分离器内部流场规律,提高旋风分离器分离效率和优化旋风分离器结构参数,基于RSM湍流模型建立旋风分离器数值模型.文章研究了旋风分离器内气相流场的速度分布、压力分布和湍动能分布规律,并通过实验验证数值模拟结果具有较好的准确性.模拟结果表明:切向速度在径向位置呈明显的"W"形分布,从外壁沿径向先增大后减小;轴向速度在圆柱段对称性较好,在锥体段分布不对称;径向速度较小,速度方向指向中心,在分离器底部区域最大.静压在中心轴线处是负值,形成了负压区;动压在内旋涡和外旋涡交界面上最大;总压的分布规律与静压类似.湍动能和湍动能耗散率沿半径方向基本呈轴对称分布,且壁面区域的湍流剧烈,能量耗散高.

摘要： 可压缩边界层转捩问题与湍流问题一直是制约高超声速飞行器发展的关键基础问题,也是近年来流体力学领域研究的热点问题.采用直接数值模拟方法,获得了空间发展的Ma=2.25超声速湍流边界层流场,通过对湍流边界层的发展状态进行评估,得出有效的Reynolds数Reθ范围约为2600~4600.对壁面摩阻系数开展了分解,获得了各分量的占比,对充分发展的湍流边界层进行1阶和高阶统计分析,包括形状因子、壁面律、平坦因子与偏斜因子、Reynolds应力、脉动涡量等,得到了剪切Reynolds数与动量Reynolds数之间的关系式,分析了湍流边界层壁面律的分层特性,发现湍流的间歇特性主要分布在y^(+)<30的区域,并且法向速度脉动的间歇性远高于另外两者,3个方向上的Reynolds应力分布和涡量分布都存在较大差异.通过两点相关性分析和Lagrange涡结构,对近壁区湍流结构进行了分析,包括流向平面和展向平面,发现流向脉动速度的相关区域流向尺度较长,呈现狭长的特性,并且流向平面的相关系数与壁面存在一定的夹角;而在边界层外层,流向速度脉动相关区域的流向尺度变短而展向尺度增加,呈现宽胖型.研究结果进一步加深了对超声速湍流边界层的认识,为下一步湍流边界层的流动控制奠定了基础.

摘要： 可压缩边界层转捩问题与湍流问题一直是制约高超声速飞行器发展的关键基础问题,也是近年来流体力学领域研究的热点问题.采用直接数值模拟方法,获得了空间发展的Ma=2.25超声速湍流边界层流场,通过对湍流边界层的发展状态进行评估,得出有效的Reynolds数Reθ 范围约为2600～4600.对壁面摩阻系数开展了分解,获得了各分量的占比,对充分发展的湍流边界层进行1阶和高阶统计分析,包括形状因子、壁面律、平坦因子与偏斜因子、Reynolds应力、脉动涡量等,得到了剪切Reynolds数与动量Reynolds数之间的关系式,分析了湍流边界层壁面律的分层特性,发现湍流的间歇特性主要分布在y+<30的区域,并且法向速度脉动的间歇性远高于另外两者,3个方向上的Reynolds应力分布和涡量分布都存在较大差异.通过两点相关性分析和Lagrange涡结构,对近壁区湍流结构进行了分析,包括流向平面和展向平面,发现流向脉动速度的相关区域流向尺度较长,呈现狭长的特性,并且流向平面的相关系数与壁面存在一定的夹角;而在边界层外层,流向速度脉动相关区域的流向尺度变短而展向尺度增加,呈现宽胖型.研究结果进一步加深了对超声速湍流边界层的认识,为下一步湍流边界层的流动控制奠定了基础.

摘要： 微吹气技术能够改变平板湍流流场结构,减小平板表面的摩擦阻力.采用直接数值模拟方法,计算了来流马赫数0.7条件下,流场流过光滑平板和NASA-PN2多孔平板表面两种情况,通过对比这两个算例的相关流场特征,验证了微吹气控制减阻的有效性,局部最大减阻率达到了45％,并且由于微吹气控制的"记忆"功能,减阻效果在微吹气流域下游仍会持续一段距离,增加了减阻区域的流向面积.壁湍流摩擦减阻的原因在于近壁区域出现了一个低速的"湍流斑",黏性底层厚度增加,速度型曲线被抬升.但与此同时,边界层内湍流速度脉动也得到了增强.进一步对流向脉动涡演化规律分析,发现微吹气对流向脉动涡发挥着多重作用.在增加流向脉动涡强度的同时,还使得流向涡团向远离壁面抬升,这样减小了流向涡与壁面之间直接作用.此外,微吹射流产生的冲击作用会在流向涡表面留下凹痕,使得流向涡分散成相对小的涡团结构.

摘要： 为深入研究非定常空化湍流结构演化过程及流动机制,本研究采用可压缩空化流动数值计算方法,综合考虑汽/液两相可压缩性,对空穴断裂和空泡脱落的回射流机制和激波机制进行了数值模拟.不同于回射流机制下附着型空穴生长、回射流推进和空穴断裂阶空泡脱落等非定常演化过程,激波机制下激波产生、传播及其与空穴相互作用过程主导非定常空穴演化及流体动力特性,进一步,采用POD方法对空化湍流结构进行了分析,发现在不同机制下空穴脱落溃灭过程的显著差异与空化湍流结构演化密切相关.

摘要： 本文利用北京地区近年来霾污染天气的PM2.5观测资料和同期北京325米气象塔的气象观测资料,对霾污染天气边界层和湍流结构及PM2.5的演变特征开展分析研究.文中给出了霾污染天气条件下边界层垂直风温廓线分布特征,风场、温度场和湿度场的的时间演变特征,及其与PM2.5的时间演变的对比.

摘要： 采用Lighthill的声学比拟理论研究了雷诺数为3900时圆柱绕流产生的远场噪声。声源区采用大涡模拟方法计算得到不可压缩流场。计算得到了圆柱绕流的湍流结构与远场噪声频率谱,噪声频谱满足-5/3律。升力偶极子产生的噪声频率是阻力偶极子噪声频率的两倍。升力偶极子具有明显的主导频率,阻力偶极子频率谱主导频率不明显。

摘要： 从驱动沙粒群起动的湍流结构人手，提出了基于气固两相流自调节机制的风沙颗粒起动的概念模式。受风沙边界层湍流相干结构的产生、消亡、湍流的随机脉动和运动沙粒群碰撞过程的动量损失等因素的控制和影响，风沙两相流始终处于不平衡-平衡-不平衡的动态演化之中，在此过程中，存在着普通的空气动力学起动、典型的冲击起动、湍流猝发起动等多种起动方式的循环交替的动态演化。上述多种的沙粒起动方式能够根据风沙边界层边壁区的湍流运动应力和沙粒群碰撞过程的动量损失来界定。该概念模式需要综合利用相位多普勒粒子动态分析测速技术、粒子图像测速技术和高速数字摄影技术等手段来进一步验证。该概念模式的提出，将为深入理解沙粒起动的力学机制提供新的思路。

摘要： 本文运用流体力学软件FLUENT模拟了螺旋桨转动产生的不同强度的湍流.基于矩量法,分析了湍流结构的电磁散射特性.结果发现,对于低转速产生弱的湍流,大入射角的时候,水平(HH)极化的后散射强度要远小于垂直(VV)极化;而对于高转速产生的强湍流,大入射角的时候HH极化和VV极化的散射强度相当.这表明,尽管没有明显的碎浪卷曲结构,湍流还是能够体现一些不同于普通海面的异常散射现象.

摘要： 利用FIRE软件对一台186FA柴油机的燃烧湍流特性进行了数值研究.分别采用局部时均化模型(Partially-Averaged Navier-Stokes Model,PANS),k-ε模型,和大涡模拟(LES)三种湍流模型对气缸内示功图、放热率、流场、浓度场、温度场等进行了对比研究.结果表明,当采用PANS模型计算时,模拟得到的气缸压力、燃烧始点和试验值吻合良好;在相同的网格密度下,与k-ε模型计算相比,PANS模型计算结果显示了更为精细的湍流结构.

摘要： 利用大规模并行LES方法,求解Mj=0.9亚声速喷流流场。研究了喷流湍流大尺度拟序结构发展、破碎过程,并分析了其在声形成机制中的作用,通过喷流涡结构展现了湍流丰富复杂的三维流动特征。利用Kirchhoff方法推导了喷流声远场,并求解了Lighthill声源。

摘要： 使用发展的大涡模拟并行程序加稳态火焰面模型，数值模拟了DLR Flame A 湍流射流扩散火焰，通过与实验数据进行详细比较对程序和模型方法进行了检验。结果表明，大涡模拟计算得到的一阶矩和二阶矩与实验值符合得比较好，验证了该方法的可靠性。小组分(NO，OH)分布与实验数值有较大偏差，与稳态火焰面模型有关。最后用POD 对数据进行分解与重构，提取大尺度结构。POD 处理后的前5 阶模态占总能量的60%左右，并发现中心射流区域集中了各尺度的湍流结构。

摘要： 对1台4气门柴油发动机气缸内进气过程及燃油喷雾过程采用大涡模拟方法进行了数值研究。在KIVA-3V中添加了大涡模拟程序。分别采用RANS和LES两种湍流方法对气缸内流场及燃油混合气形成过程进行了对比研究。研究表明，相比较RANS模型，利用大涡模拟可以得到非常复杂的三维湍流结构，还可以捕捉到不规则的小尺度涡团结构。

摘要： 对旋流扩散火焰用PIV(Particle Image Velocimetry)测量了速度场,并测量了温度、组分浓度分布,同时采用简化PDF燃烧模型和Smagorinsky亚网格应力模型进行了大涡模拟,研究了湍流结构,火焰结构及NO生成.研究结果发现,当二次风率较大时,两个环形剪切层很快卷起成一些小旋涡.当二次风率较小时,剪切层卷成的小旋涡推后了,且旋涡尺度比二次风率较大时要小.温度场分布与涡结构具有类似的形态.由于温度场与湍流结构的相互作用,流场中存在着许多薄火焰面.在本文的研究范围内,较强的二次风有利于CO和NO的生成,也有利于CO对NO的还原,最终减少NO的生成.

摘要： 本发明属于潜油电泵技术领域，公开了一种防泥砂湍流叶导轮和基于该湍流叶导轮的湍流泵，防泥砂湍流叶导轮的单级叶轮包括交替排列且均匀分布的举升叶片和湍流叶片，湍流叶片中间设置有由其根部延伸至外端边缘的断口；同时叶轮盖板外圈圆环面设置有径向均布、厚度均等的矩形轮齿。在潜油泵的单节泵出口和单节泵入口分别安装一定比例的上述湍流叶导轮，即构成湍流泵。本发明通过改变泵内液流通道中流体介质的流动状态，减少泥砂的沉积，从而降低潜油电泵卡堵的概率，实现在适度出砂、油泥、沥青质含量高等多种井况下，稳定高效采油生产。

摘要： 本发明公开了一种湍流电解槽以及由湍流电解槽构成的湍流电解生产系统，包括槽体以及将槽体内部空间分隔成阳极室与阴极室的隔膜框，槽体侧壁设有与阳极室连通的出液口，侧壁上部还设有溢流口，槽体内还设有进液管。由湍流电解槽构成的湍流电解生产系统，包括依次连通的电解系统、循环净化系统、冷却系统、调节系统；电解系统包括电解槽组、循环液汇集槽，电解槽组的溢流口、排放口均通过循环液汇集槽与循环净化系统相连，电解槽组的进液管与调节系统相连。本发明解决电极浓差极化和气泡效应现象，能够显著提高电解时的电流效率；由湍流电解槽构成的湍流电解生产系统可实现电解金属锰生产的大型化、低能耗、自动化、机械化，极具推广前景。

摘要： 本发明属于潜油电泵技术领域，公开了一种防泥砂湍流叶导轮和基于该湍流叶导轮的湍流泵，防泥砂湍流叶导轮的单级叶轮包括交替排列且均匀分布的举升叶片和湍流叶片，湍流叶片中间设置有由其根部延伸至外端边缘的断口；同时叶轮盖板外圈圆环面设置有径向均布、厚度均等的矩形轮齿。在潜油泵的单节泵出口和单节泵入口分别安装一定比例的上述湍流叶导轮，即构成湍流泵。本发明通过改变泵内液流通道中流体介质的流动状态，减少泥砂的沉积，从而降低潜油电泵卡堵的概率，实现在适度出砂、油泥、沥青质含量高等多种井况下，稳定高效采油生产。

摘要： 本发明公开了一种湍流电解槽以及由湍流电解槽构成的湍流电解生产系统，包括槽体以及将槽体内部空间分隔成阳极室与阴极室的隔膜框，槽体侧壁设有与阳极室连通的出液口，侧壁上部还设有溢流口，槽体内还设有进液管。由湍流电解槽构成的湍流电解生产系统，包括依次连通的电解系统、循环净化系统、冷却系统、调节系统；电解系统包括电解槽组、循环液汇集槽，电解槽组的溢流口、排放口均通过循环液汇集槽与循环净化系统相连，电解槽组的进液管与调节系统相连。本发明解决电极浓差极化和气泡效应现象，能够显著提高电解时的电流效率；由湍流电解槽构成的湍流电解生产系统可实现电解金属锰生产的大型化、低能耗、自动化、机械化，极具推广前景。

摘要： 本发明公开了一种高效的食品用消毒清洗用马达震动结构及湍流冲刷结构，包括清洗箱和底座，所述底座的顶部固定连接有振动电机，所述振动电机的顶部与清洗箱的底部相接触，所述清洗箱的底部固定连接有多个滑杆，所述底座的顶部设有与滑杆对应的滑腔；所述清洗箱的顶部固定连接有电机，所述电机的输出端固定连接有转杆，所述转杆的一端贯穿清洗箱的顶部并向内延伸，所述转杆延伸的一端固定连接有多个第一搅拌杆。本发明中通过振动机构和湍流机构的设置，使设备可以充分快速的对食品进行清洗，从而提升了食品的清洗效率。

摘要： 本发明公开了基于瞬态分析的堆内棒状结构湍流激振分析方法及装置，包括获取棒状结构在反应堆三维流场中的流场参数；利用相关长度数据库通过插值获得具体结构参数下的相关长度；基于无量纲参考等效功率谱密度、所述流场参数和所述相关长度，计算功率谱密度；计算功率谱密度的傅立叶半谱和傅立叶全谱；将功率谱密度的傅立叶全谱通过快速傅立叶逆变换方法把频域的功率谱密度转换到时域上，沿着棒状结构在长度方向上进行积分，得到作用在棒状结构上的湍流激励力时程；将湍流激励力时程施加到棒状结构上，计算棒状结构由随机湍流激励诱发的振动响应；输出结果，进行分析处理得到节点的位移、力的均方根值、最大值以及响应的时程曲线。

摘要： 本发明提供一种含湍流发生结构的新型空气旋流器，涉及航空发动机燃烧室领域，其包括：外部环腔、内部环腔、旋流叶片、支板、湍流发生结构，该旋流器由内环湍流路和外环旋流路组成，大量空气通过外环旋流路，在旋流叶片的作用下，在后方产生回流区，内环湍流路中无旋流叶片，仅有较少量空气流经，在接近出口部分是湍流发生结构，该结构由一圈锥形齿、一个圆环、以及一圈半球颗粒组合而成，该结构将减慢气流的速度并形成一定程度的湍流，能够巩固且加强旋流器后部形成的回流区，形成脱体火焰，并使从旋流器中心处喷出的燃油得到更好的雾化效果，这种新型旋流器有利于提高燃烧效率，增强燃烧室的工作稳定性，扩大燃气轮机的工作范围。

摘要： 本实用新型提供一种湍流器上盖，包括依次连接的顶板、侧壁和底板，所述底板上设有进气口，所述侧壁上设有两个以上的出气口，所述底板上设有连接部。本实用新型中，顶板用于将湍流器上盖的顶部密封，连接部用于与湍流子内筒体的上端进行连接，气体从湍流器上盖的侧壁上流出，相邻的湍流器上盖之间的气体相互对流，即相邻的内筒体之间的气体能在内筒体的上方相互对流。因此，本实用新型的湍流器上盖能够提高气体的湍流程度，提高脱硫的效果。本实用新型还提供一种湍流子，以及提供一种湍流器，具有除硫效率高的优点。

摘要： 本发明公开了一种模拟大气边界层多尺度湍流结构的风洞试验装置及方法，针对目前大气边界层风洞模拟装置及方法存在湍流积分尺度模拟能力不足、人工调控耗时长等问题，本发明在宏观上提出将风洞风速与格栅翼姿态协同控制的方法，在微观上提出变尺寸锯齿边缘的格栅翼外形设计方法，可以有效扩展大气边界层湍流积分尺度的模拟范围。同时，提出了采用机器学习自动寻优的控制方法，可以显著减小试验调试工作量，提高试验效率。此外，变尺寸锯齿边缘格栅翼可同时产生不同积分尺度湍流结构，有助于快速达到湍流充分发展状态。

摘要： 本发明涉及一种风扇框湍流结构，包括一框体具有一进风侧及一出风侧分别设在该框体的两侧，且在该框体中间处具有一气流通道由该进风侧贯穿至该出风侧，且该气流通道具有一通道内壁连接该进风侧及该出风侧，该进风侧具有一入口连通该气流通道，该入口具有一碎化区位于该进风侧与该通道内壁之间，该碎化区包括复数密集分布的细碎化单元，该复数细碎化单元之间形成复数间隙连通该气流通道，借由该复数细碎化单元打碎从该进风侧吸入的一气流，使该气流的一部分通过该复数细碎化单元之间的间隙碎化分散成间隙湍流进入该气流通道中，借以实现降低宽带带噪音的效果。