蒸汽隔离阀作为核电站的关键基础设备之一,在高温高压工况下容易引发高噪声问题。通过基于大涡模拟/Lighthill声类比模型的计算流体力学/计算气动声学多步骤混合方法,对蒸汽隔离阀进行流声耦合数值模拟。结果表明,蒸汽隔离阀气动噪声来源主要位于阀体中腔及靠近下游管段处,并呈现为偶极子特性。阀内噪声呈现以低频为主导的频谱特性,随着频率的增加,声压波动范围变大而声压值减小,并在特定频率下存在声压峰值,为蒸汽隔离阀的减振降噪方案设计提供了参考。

采用大涡模拟方法,研究添加仿生脊状结构对翼型流场和气动性能的影响,讨论了添加脊状结构后翼型流场的流动特性和涡结构特性。研究发现:(1)在α=6°攻角下,仿生翼型改善了边界层分离情况,后段布置的脊状结构能够有效推迟翼型边界层分离点,抑制边界层大涡形成,控制分离涡的发展和脱落,表现出更好的控制效果。(2)仿生翼型不仅提高了翼型的升力系数更在很大程度上降低了翼型的阻力系数,升阻比较原翼型有了较大提高。

为进一步揭示绕流现象的形成机理,本文分别对处于层流稳态区、尾流过渡区、剪切层转换区Re分别为26、200、1.4×105的三种典型流态下的单圆柱绕流进行了二维数值模拟研究。Re为26时应用层流模型直接求解N-S方程,而Re分别为200、1.4×105时使用大涡模拟的方法进行计算。数值模拟很好地再现了稳定的涡旋结构、周期性交替脱落的卡门涡街结构、不规则的涡旋结构,在此基础上分析了尾流结构的基本特征及其压强分布规律、平均的流场特性、积分参数（如升力系数、阻力系数、斯特劳哈尔等）,并与有关研究成果进行了对比。研究发现,采用不同流动介质时流场特性有所差异,空气为介质时的计算结果更符合实验的成果,而水为介质时计算结果偏差较大,这主要是由尾流涡旋产生的不合理负压造成的。

采用大涡模拟方法，在高雷诺数（Re=1.4×10^5）下，以间距比P/D=1.5~4的静止双圆柱为对象，研究了下游圆柱的气动力系数、风压系数以及流场特性随风向角的变化规律，分析了下游圆柱气动力与流场结构的内在关系，基于圆柱壁面摩擦系数和干扰流态探讨了下游圆柱气动性能的流场机理.研究表明:对于小间距双圆柱（P/D<3），下游圆柱会受到明显的平均负阻力作用，两个圆柱间隙中方向相反的一对回流（串列）以及高速间隙流（错列）是出现负阻力的流场机理;对于小间距错列双圆柱（P/D=1.5~3），下游圆柱还会受到很大的平均升力作用（内侧升力），下游圆柱的风压停滞点偏移、高速间隙流和间隙侧壁面的分离泡是出现这一升力的主要原因;对于间距较大的错列双圆柱（P/D=3~4），下游圆柱也会受到明显的平均升力作用（外侧升力），但其机理与小间距...

文章基于三维非定常不可压缩Navier-Stokes方程、LES湍流模型，采用有限体积法对速度为250 km/h的CRH-2动车组在侧风速度为30 m/s、28 m/s、25 m/s时在桥上运行时的流场结构和气动力进行了数值模拟。结果表明:侧风条件下列车在桥上运行时列车背风侧流场结构非常复杂。列车背风侧的流场由列车顶部和底部卷起形成的多个旋涡涡系组成，桥梁结构也会引起多个旋涡涡系;不同侧风速度时流场结构均相似。旋涡的破裂和旋涡之间的相互交叉融合造成了列车侧力剧烈振荡，特别是尾车侧力的剧烈振荡，对列车在桥面上的安全产生很大影响。

采用大涡模拟高精度流场计算方法对外浮顶罐密封圈泄漏油气的扩散规律进行研究。建立油气扩散的大涡模拟计算模型,给出控制方程和求解方法,基于实验数据验证了数值解法的准确性。通过数值模拟,研究不同液位储罐瞬态绕流风场的旋涡分布和演变过程,分析泄漏位置、液位对10×104m3外浮顶储油罐罐顶油气分布和可燃区的影响规律。研究结果表明,当液位较低时,在旋涡的输运作用下,上风侧油气浓度高于下风侧,且可燃区范围较大;随着液位升高,输运作用降低,油气聚集在泄漏口附近,可燃区范围逐渐减小。当油气沿整个环向密封圈均匀泄漏时,油气浓度最高值位于迎风面左右两侧45°附近。当油气分别从上风侧、侧风向和下风侧泄漏时,低液位储罐的可燃区范围由大到小依次为下风侧、侧风向、上风侧;满液位储罐的可燃区范围由大到小依次为侧风向、上风...

基于大涡模拟入口方法中的AR线性过滤法,以Kaimal谱为目标谱,采用指数率风速廓线分布规律,以此编写AR法程序,生成计算域入口不同位置处的随机数据序列。为生成符合B类风场规范的湍流场,在0~150 m和150~500 m的高度段,把AR法生成的数据序列扩大不同的倍数,与平均风速剖面叠加,添加到计算域入口,生成湍流风场,对比不同随机数放大倍数下的平均风速剖面和湍流度剖面的变化规律,当0~150 m高度区间的数据序列扩大1.3倍,150~500 m高度区间的数据序列扩大2.3倍时,生成的湍流场基本可以满足B类风场规范要求。

为了解决石油催化裂化中催化剂颗粒气体动力学难以进行实验的问题,采用基于大涡数值模拟(LES)的研究方法,在一定程度上克服了DNS法的超大计算量和RANS法的通用性小的缺点,对流场湍流有较高的仿真精度。利用工程常见的直管作为仿真对象,采用PFC-CCFD软件,对催化剂颗粒的运动和力学特征,气场的运动进行研究。分析仿真结果,得到管道内催化剂颗粒的速度分布、气场对颗粒的曳力、气场的运动状态、颗粒与颗粒的碰撞次数、颗粒和管壁的碰撞次数、颗粒动能的变化。通过PIV观测试验,研究颗粒运动轨迹,结合理论研究,揭示了管道内催化剂颗粒动力学特征。

对离心风机叶片进行打孔处理,分析叶片打孔位置对风机噪声的影响。首先在稳态流场的计算结果上加载宽频噪声模型,得到不同工况下离心风机蜗壳和叶片上噪声分布情况,然后在瞬态分析的基础上加载FW-H噪声模块,利用LES/FW-H匹配技术分析叶片打孔对离心风机的气动噪声特性及声压级的影响。研究结果表明:离心风机结构表面声压主要集中在集流器、蜗舌和叶轮处,随着转速的增加,最大声压级也相应升高,趋势为先加快后减缓;离心风机气动噪声的频率主要集中在低中频段,且降低速度较快,在高频段则趋于平稳。与风机原模型相比,叶轮前端和中间打孔能够有效地降低噪声,噪声分别下降了4 dB和1 dB,后端打孔则会导致噪声升高。

对离心泵进行三维建模,并对内部流场进行数值模拟.采用“仿真-实验”法验证了六叶片离心泵流场仿真的合理性,研究了叶轮上不同叶片数对内流道流场的影响.数值模拟原理为大涡模拟,通过网格直接模拟大尺度的紊流运动,同时,利用次网格尺度模型来模拟小尺度紊流运动对大尺度紊流运动所造成的影响.大涡模拟可以获得雷诺时均模拟法无法获得的流场细微图像.模拟结果表明离心泵叶片数量过多,会使叶片表面摩擦力做功加大,使得离心泵出口处的总功减少,从而降低离心泵的扬程和效率.经过模拟实验研究分析发现,当叶片数为5时,离心泵流场的综合性能最好,运行效率最高,湍流强度低,流场稳定性最好.