液体的晃动模态(自然频率、振型与阻尼比系数)是贮液结构设计以及振动控制的重要参数,本文采用人工激励的方法可容易激发出容器内液体自由表面的一阶模态运动,撤除激励后液体表面按一阶振型作自由衰减振动,采用多个激光位移器测量液体表面多个点的波高自由衰减曲线,从而可得到液体晃动的一阶自然频率、振型和阻尼比系数,试验测得的晃动频率、振型与理论结果吻合良好,本文的试验模态识别方法适合于任意形状的容器。

基于5组不同缩尺比的矩形高层建筑风洞试验模型,在两种不同湍流度强度风场下研究湍流度对高层建筑平均风压的阻塞效应影响。试验结果表明:同种风场下,阻塞效应对模型迎风面平均风压系数的影响较小,阻塞比的不同并没有引起迎风面压力分布的显著变化,阻塞比的增大使模型侧面和背风面平均风压系数降低较为显著。来流湍流增大会降低阻塞效应对平均风压系数的影响,湍流度增大对迎风面阻塞效应影响较小,但对高层建筑模型侧面、背面阻塞效应影响较大;最后,对低湍流度风场下阻塞效应修正公式进行了检验,并验证了高湍流度风场下阻塞效应修正公式的适用性。

利用CFD流体计算软件对气体静压轴承三维内部流场进行数值模拟与分析。在计算中采用了湍流(Realizable K-ε)计算模型,利用计算结果对气体静压轴承的性能进行分析,得出了承载力随着转速的增加而明显的变大;在节流孔附近湍流效果明显,远离节流孔流场逐渐恢复层流;同时通过对节流小孔附近的截面的压力和马赫数分析,得出了在节流孔附近存在着超音速现象,对轴承的稳定性有一定影响,并且通过节流孔附近的压力分布以及承载力与转速的关系,得出了转速对静压轴承的静特性影响不可忽略。

针对螺杆压缩机的油气分离器，应用PumpLinx软件对不同入口方式、不同油滴直径以及不同容积流量的分离器进行了三维数值模拟。在仿真中，气–液两相流场符合流体N-S方程，先用RNG k-ε模型计算连续相的压缩气体，得到分离器内部旋转流场的流线、速度、压力的分布规律，再用离散相模型计算加入离散相的液态油滴，得到了油滴的运动轨迹追踪图。通过对两相流场模拟结果的对比分析，PumpLinx软件可以较好地模拟入口方向、容积流量对流场分布规律的影响以及油滴直径对分离效率的影响，为油气分离器的优化设计提供了一种有效的研究手段，具有重要的工程应用价值。

组合浸入边界和格子Boltzmann方法(IB-LBM)实现对复杂动边界问题的数值模拟。通过格子Boltzmann方法快速计算流场分布(采用D2Q9离散速度模型),通过隐式直接力浸入边界法处理流场边界问题。借助求解不可压缩N-S方程组的分步投影方法的思想,在时间上推进求解基于浸入边界法的耦合系统方程,从而实现对复杂动边界流动问题快速有效的求解。以雷诺数为100的圆柱绕流为基准算例,分别计算圆柱在不同旋转角速度下的升、阻力曲线和流场分布特性,并与其他文献的计算结果对比,验证了IB-LBM计算动边界流动问题的有效性。

针对径向节流小孔静压轴承静态分析的局限性，提出了采用大涡模拟（LES）分析静压轴承节流孔附近流场在相邻时刻之间的变化形式，同时通过分析节流孔附近不同位置周向流场变化情况，得到节流孔附近的涡动和涡线随着时间变化的分布图;分析特定位置上的各个参数变化，得出压力参数与速度、马赫数以及涡量变化的关系;最后得出各个参数的波动性对气体静压轴承的振动性有一定关系的结论。

涡流(Vortex)是流体动力学的重要特征之一,而涡流检测则是航空动力学、海洋学和工业领域的重要研究课题。该文对涡流检测的相关工作进行了较为系统的介绍,并进行了小结与分析,从而指出了进一步的研究方向。

本文给出NC方程基于亏量校正方法的恢复型误差估计子。我们在亏量步求解人工黏性系数的稳定非线性问题;在校正步通过线性化方程来校正这个残量,在亏量和校正步我们都采用Oceen迭代。考虑应力张量σ = ?u ? pI + ?T ,若我们采用最低阶协调速度和压力有限元对P1- P0- P1求解离散NC问题,应力张量的有限元逼近σh = ?uh ? p h I + ?Th 是不连续的分片常数。我们利用超收敛片恢复技巧构造连续空间的量 G (σ h) ,得到了局部恢复型误差估计子(σh-G ( σh)K 。最后,通过数值实验验证了基于亏量校正方法的恢复型误差估计子是有效的。

当计算区域为不规则几何时,在非结构网格下构造一个无震荡的格式一直是对流扩散方程研究的重要内容。基于三角网格,本文构造一个新的NVSF (Normalized Variable and Space Formulation)格式。典型算例表明,此数值格式不仅可以有效抑制非物理震荡,而且具有良好的精度。

为探究三维移动脉动源格林函数的非定常波系特性,本文建立了一套理论分析和试验验证相结合的研究方法。基于同相分析法,推导了Bessho型三维移动脉动源格林函数远场波系的等相曲线族方程,在频域理论框架内获得了自由面上移动脉动源非定常波系的稳态形式,系统分析了环形–扇形波与环形波、扇形波与外侧楔形波以及内侧楔形波的演变规律。依托两船模在波浪中并行航行的水池拖曳试验,捕捉了典型工况下模型舷间流体的舷侧上浪现象,提出了波浪中有航速船模辐射–绕射波传播范围的估算方法。研究表明Bessho型移动脉动源格林函数的非定常波系主要包含计及航速移动效应的圆形波系和计及简谐脉动作用下的开尔文波系两大类,并通过模型舷侧上浪观测初步验证了移动脉动源远场波系传播特征的正确性。