繞流問題一直是流體力學(xué)研究的重點內(nèi)容之一,其涉及到流動分離、邊界層轉(zhuǎn)捩、漩渦的生成、演化以及它們之間的相互作用。對于流線型的翼型和非流線型的鈍體結(jié)構(gòu)來說,漩渦脫落將會在結(jié)構(gòu)體表面上生成順流向及橫流向周期性變化的脈動壓力。當(dāng)脈動頻率與結(jié)構(gòu)體固有頻率接近時,將引起渦激振動現(xiàn)象,極端情況下將引發(fā)災(zāi)難性事故。對于繞流的問題如果僅用試驗或數(shù)值模擬的手段,會限制研究人員對流場信息全面理解,結(jié)合這兩種方法可以更好的得到流場的信息。為此,本文主要結(jié)合PIV試驗和CFD軟件同時分析繞流中的流場結(jié)構(gòu)。在試驗方面,本文主要基于西華大學(xué)流體及動力機械教育部重點實驗室的風(fēng)洞試驗平臺,利用PIV流場測試技術(shù)研究不同工況下繞流流場的變化,得到了流場的瞬時和平均速度場,并利用POD技術(shù)對流場進行降階分解,得到流場的低階模態(tài)。在數(shù)值模擬方面,采用γ-Re_θ湍流模型和k-ω SST湍流模型對方柱繞流和翼型繞流進行仿真,對比了網(wǎng)格、時間步長等因素對計算的影響。對比數(shù)值模擬和試驗數(shù)據(jù),更加全面的分析了繞流流場的信息,得到了如下結(jié)論:基于風(fēng)洞平臺的PIV試驗結(jié)果有著良好的精度,計算結(jié)果與LDV試驗結(jié)果吻合... 

【文章來源】：西華大學(xué)四川省

【文章頁數(shù)】：87 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

NACA64418葉片在不同雷諾數(shù)和不同攻角下流動形態(tài)：（a）小攻角時層流分離；（b）在低雷諾數(shù)和高雷諾數(shù)下的層流分離；（c）大攻角大雷諾數(shù)下流動分離泡Fig.1.1FlowoverNACA64418airfoilatdifferentReynoldsnumbersandanglesofattack:(a)thelaminarseparationatsmallangleofattack;(b)thelaminarseparatedatloworhighReynoldsnumber;(c)

圖 2.1 Ludwig Prandtl 在做流動顯示實驗 圖 2.2 水流在機翼后發(fā)生分離圖ig.2.1 Ludwig Prandtl was doing the flow invisible experiment Fig.2.2 The separation flow after wing.1 風(fēng)洞試驗裝置風(fēng)洞是一種用于產(chǎn)生受控氣流的裝置，其用來研究氣流或者阻力對航空器和其他物模型的影響。在風(fēng)洞中安置飛行器、或其他物體模型與氣體流動的相互作用，便可以解實際飛行器、翼型或其他物體的空氣動力學(xué)特性。假如通過控制適當(dāng)?shù)目諝饬魉�，洞試驗可以用來測試戰(zhàn)斗機在高空的超音速飛行時的氣動特性或者某個城市的高樓周邊環(huán)境氣流的影響。風(fēng)洞實驗的理論是依據(jù)運動相對性原理和流動相似性原理。根相對性原理，飛行器在靜止空氣中飛行所受到的力，與飛行器靜止不動、空氣以相同速度吹來，兩者的作用效果是一樣的。依據(jù)相似性原理，將飛行器按著相似比例關(guān)系成幾何相似的小尺寸度模型，其保持了某些重要的參數(shù)一致性，試驗中氣流速度在一范圍內(nèi)也可以低于飛行速度，并可以根據(jù)試驗結(jié)果推算出真實飛行時作用于飛行器上力。由于風(fēng)洞尺寸、結(jié)構(gòu)、材料、模型、實驗氣體等方面的限制，風(fēng)洞實驗要做到與實條件完全相似是不可能的。通常的風(fēng)洞實驗，只是一種部分相似的模擬實驗。因此，

圖 2.1 Ludwig Prandtl 在做流動顯示實驗 圖 2.2 水流在機翼后發(fā)生分離圖ig.2.1 Ludwig Prandtl was doing the flow invisible experiment Fig.2.2 The separation flow after wing.1 風(fēng)洞試驗裝置風(fēng)洞是一種用于產(chǎn)生受控氣流的裝置，其用來研究氣流或者阻力對航空器和其他物模型的影響。在風(fēng)洞中安置飛行器、或其他物體模型與氣體流動的相互作用，便可以解實際飛行器、翼型或其他物體的空氣動力學(xué)特性。假如通過控制適當(dāng)?shù)目諝饬魉�，洞試驗可以用來測試戰(zhàn)斗機在高空的超音速飛行時的氣動特性或者某個城市的高樓周邊環(huán)境氣流的影響。風(fēng)洞實驗的理論是依據(jù)運動相對性原理和流動相似性原理。根相對性原理，飛行器在靜止空氣中飛行所受到的力，與飛行器靜止不動、空氣以相同速度吹來，兩者的作用效果是一樣的。依據(jù)相似性原理，將飛行器按著相似比例關(guān)系成幾何相似的小尺寸度模型，其保持了某些重要的參數(shù)一致性，試驗中氣流速度在一范圍內(nèi)也可以低于飛行速度，并可以根據(jù)試驗結(jié)果推算出真實飛行時作用于飛行器上力。由于風(fēng)洞尺寸、結(jié)構(gòu)、材料、模型、實驗氣體等方面的限制，風(fēng)洞實驗要做到與實條件完全相似是不可能的。通常的風(fēng)洞實驗，只是一種部分相似的模擬實驗。因此，

【參考文獻】：
期刊論文
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[3]垂直軸風(fēng)力機葉片的流固耦合作用研究[J]. 孫芳錦,梁爽,馮旭.  熱能動力工程. 2015(04)
[4]風(fēng)力機分離式尾緣襟翼氣動性能[J]. 韓中合,賈亞雷,李恒凡,李秋菊,劉華新,朱霄珣.  農(nóng)業(yè)工程學(xué)報. 2014(20)
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[6]基于POD方法的二維方柱低雷諾數(shù)繞流流場分析研究[J]. 王掩剛,陳俊旭,先松川.  西北工業(yè)大學(xué)學(xué)報. 2014(04)
[7]脈動流方柱繞流特性研究[J]. 林緯,喻九陽,鄭小濤,聶思皓,徐成.  工程熱物理學(xué)報. 2014(02)
[8]垂直軸風(fēng)力機動態(tài)特性及氣動性能[J]. 高偉,李春,葉舟,聶佳斌.  排灌機械工程學(xué)報. 2014(02)
[9]基于RBF動網(wǎng)格方法和改進粒子群優(yōu)化算法的多段翼型優(yōu)化[J]. 白俊強,劉南,邱亞松,陳迎春,李亞林,周濤.  航空學(xué)報. 2013(12)
[10]基于等離子體激勵的飛翼布局飛行器氣動力矩控制[J]. 杜海,史志偉,倪芳原,程瑞斌,戴新喜.  航空學(xué)報. 2013(09)

博士論文
[1]湍流發(fā)生器內(nèi)部流動及中濃紙漿泵試驗研究[D]. 葉道星.江蘇大學(xué) 2015
[2]大跨度變截面連續(xù)鋼箱梁橋渦激振動計算方法研究[D]. 秦浩.西南交通大學(xué) 2015

碩士論文
[1]升力型、升阻型垂直軸風(fēng)力機流場計算及性能預(yù)測[D]. 史廣泰.蘭州理工大學(xué) 2013



本文編號：2980268