Computation of Viscous Uniform and Shear Flow over A Circular Cylinder by A Finite Element Method

The incompressible viscous uniform and shear flow past a circular cylinder is studied. The two-dimensional Navier-Stokes equations are solved by a finite element method. The governing equations are discretized by a weighted residual method in space. The stable three-step scheme is applied to the momentum equations in the time integration. The numerical model is firstly applied to the computation of the lid-driven cavity flow for its validation. The computed results agree well with the measured data and other numerical results. Then, it is used to simulate the viscous uniform and shear flow over a circular cylinder for Reynolds numbers from lO0 to lO00. The transient time interval before the vortex shedding occurs is shortened considerably by introduction of artificial perturbation. The computed Strouhal number, drag and lift coefficients agree well with the experimental data. The computation shows that the finite element model can be successfully applied to the viscous flow problem.     

水环境生态系统中环境DNA脱落、衰变和运输过程的研究进展

环境DNA(eDNA)通过从环境样品中采集DNA的存在性、位置、丰度等指标来进行样品中生物多样性和微生物的研究方法.近年来,环境DNA(eDNA)的研究得到了巨大的发展,目前已广泛应用于各个领域.虽然eDNA的研究越来越多,但围绕影响eDNA在环境中的发展变化规律的不确定性依然存在.由于eDNA研究使用生物DNA片段来...     

张力腿平台绕流数值模拟分析

在一定来流条件下,张力腿平台(tension leg platform,简称TLP)的立柱后缘出现周期性的交替旋涡脱落,致使立柱受到垂直于来流方向的升力和平行于来流方向的阻力作用,导致TLP产生大幅度往复运动,显著增加平台结构和系泊系统的负载。目前,关于单柱、多柱结构绕流问题的研究较多,但对于TLP绕流特性的研究较少,机理尚存不明确的地方。为研究TLP的绕流力变化情况和流场特征,开展了数值模拟分析。利用计算流体动力学数值模拟软件,基于雷诺平均(RANS)法和分离涡模拟(DES)法对TLP绕流场进行仿真分析,揭示了TLP的绕流特性。结果表明,在3种来流角度和多个折合速度V_r下,TLP绕流的流体力系数存在明显差异,升力系数时域曲线呈现脉动性。TLP的上、下游立柱间存在明显的相互作用,影响了旋涡的形成与发展。TLP的旋涡脱落大多集中在平台固有频率附近,且在V_r=7,来流角度为0°时,升力系数频谱峰值最大,旋涡脱落集中。     

不同倒角半径下方柱绕流的数值模拟及水动力特性研究

为了研究不同倒角半径对方柱绕流特性的影响,采用有限体积法,模拟了雷诺数Re为22 500、倒角半径为0.1D(D为方柱边长的长度)、0.2D和0.3D时方柱的绕流过程。方柱近壁面采用增强壁面函数,模型采用SST k–?湍流模型。根据模拟结果给出了不同倒角半径下方柱的流场涡量图以及阻力系数Cd和升力系数Cl;利用快速傅里叶变换法得到斯托罗哈数St。结果表明,倒角半径的增加改变了方柱的分离点,使得尾流区长度增加,旋涡尺度减小;Cd和Cl的振动幅值呈现先减小后增大的趋势,倒角半径为0.1D和0.2D时方柱受力较小,不存在倒角时方柱受力较大,倒角半径为0.3D时方柱受力最大;随着倒角半径的增加,柱体截面形式越接近圆形,斯托罗哈数逐渐增大,漩涡脱落频率更快。     

浅论“裸眼”钻进在钻探施工中的可行性与优越性

钻探施工在开孔钻进到硬盘要下套管护孔,冲积层较厚可以先下入套管后换径钻进。在生产实践中经常会遇到许多具体问题,不仅没有满足生产的实际需要,反而给正常生产带来一些不利的影响。根据生产的实践具体的总结和分析了下套管的目的作用以及不利因素对钻探施工的影响。     

经Ⅲ型光学经纬仪水平制动螺旋工字形连接杆脱落的改进措施

西北光学仪器厂制造的经Ⅲ型6秒级光学经纬仪,在使用过程中经常出现水平制动螺旋工字形连接杆脱落而导致水平制动失灵的现象.     

贝类幼虫面盘纤毛脱落病的起因及防治

面盘是贝类幼虫的游泳、呼吸及援食器官，健壮的幼虫都具有发达的面盘，依靠山盘纤毛有规律的摆动，形成水流，将海水中单细胞藻类等微小颗粒摆入口沟，进入胃、肠而消化吸收。但是，在贝类苗种生产中经常出现面盘纤毛脱落，并逐渐地全部脱落，使幼虫失去浮游能力而下沉死亡。这种幼虫面盘纤毛脱落病，是造成当前贝类苗种生产失败的主要原因，给沿海渔业经济带来了巨大损失。本又机面盘分解病的起因及防治技术作如下的报道。一、亲贝性晚发育的积温与幼虫面盘纤毛脱落病的关系亲贝性腺尚未成熟，由于受外界环境变化的刺激而产卵，这样的卵虽…     

黑潮延伸体区域脱落涡旋的时空特征分析

本文利用1993-2015年AVISO卫星高度计融合数据,统计分析了从黑潮延伸体流轴脱落涡旋的空间分布特征、运动属性以及季节、年际和类年代际变化。研究结果表明,23年间共追踪到242个气旋涡,276个反气旋涡,脱落的涡旋主要分布在沙茨基海隆以西区域。从脱落涡旋的源地空间分布来看,气旋涡的形成区域有两个高值区,一个位于黑潮延伸体流轴稳定弯曲处,即144°~146°E之间的上游区域;另一个位于沙茨基海隆西侧156°E处。而反气旋涡的形成区域也有两个高值区,一个位于沙茨基海隆以西的下游区域,另一个位于148°E处。这些在上游和下游脱落的涡旋大多向西移动,其中有88%的涡旋再次被流轴吸收。脱落涡旋的数量显示出了明显的年际和类年代际变化。在流轴的上下游区域,类年代际和年际变化分别占主导地位。并且在上游区域,脱落涡旋的类年代际变化与黑潮延伸体的强度呈负相关。在季节变化上,夏季脱落形成的涡旋最多,冬季最少。     

不同倒角半径柱体绕流数值模拟及水动力特性分析

为研究倒角半径变化对柱体绕流水动力特性的影响,本文使用Fluent软件,采用大涡模拟对雷诺数Re=3 900下的6种不同倒角半径的三维柱体进行了研究。在模型验证基础上,分析了由方柱渐变到圆柱过程中后方流场速度的时均特性及瞬时涡脱落变化规律,给出了不同倒角半径下的升、阻力系数值及无量纲涡脱频率St数。分析结果表明:平均阻力系数随倒角半径的增加而降低,在倒角半径为0.2D时下降速率最大,相较方柱降幅达到50%;升力系数均方根在倒角半径为0.1D~0.2D时变化最显著,减小约93%; St数随倒角半径增加而增大,在倒角半径为0.4D时可达到最大值;回流区长度随倒角半径的增加呈先增大后减小的趋势,其长度在倒角半径为0.2D时达到最大;尾涡宽度在倒角半径为0.0D最大,后随倒角半径增加逐渐下降,且当倒角半径大于0.2D以后变化不大。本文研究结果可为柱体绕流研究及相关工程应用提供参考。