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小型高速水洞实验段形状对流场影响的数值模拟.pdf

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小型高速水洞实验段形状对流场影响的数值模拟.pdf

2012年6月第37卷第6期润滑与密封LUBRICATIONENGINEERINGJune2012Vo1.37No.6DOI:10.3969/j.issn.0254—0150.2012.06.003小型高速水洞实验段形状对流场影响的数值模拟张岩汪家道陈大融(清华大学摩擦学国家重点实验室北京100084)摘要:介绍小型高速水洞的设计原则,在现有圆形水洞的基础上,建立2种实验段截面为方形的水洞模型;利用Fluent对3种模型的收缩段和实验段流场进行对比。结果表明,当实验段的截面由圆形改为其内接正方形时,满足流速不均匀度小于1%的区域缩小为原来的0.6倍;在实验段入口前添加过渡段,增加收缩段出口到实验段人口的距离,可以降低实验段的湍流度。关键词:水洞;流体力学;摩擦阻力中图分类号:U661.74文献标识码:A文章编号:0254—0150(2012)6~009—6NumericalSimulationoftheEflfectoftheTestSectionShapeontheFlowFieldinaMinitypeHigh10~,其他选项采用默认设置;(5)初始化,迭代,最后进行后处理。根据实验需要,对实验段流速为10,15,20m/s的3种情况进行了模拟,并对比了3种模型收缩段和实验段的流场品质。主要的评估内容有:收缩段流动分离校核,实验段流场中心区的流速不均匀度、湍流度,“。2012年第6期张岩等:小型高速水洞实验段形状对流场影响的数值模拟112.1收缩段分离校核为保证实验段的流场品质,首先需要对3种模型的收缩段进行流动分离校核。对于三维问题,无法采用针对二维流动的Strat—ford分离准则进行判定, “。而模拟结果中,平滑的迹线表明,在设定的3种速度下,3种模型的收缩段流场都不会发生边界层分离。图4所示为20m/s时,大圆变方模型收缩段流场的迹线。图4大圆变方模型收缩段流场迹线Fig4Theflowfieldpathlineinthecontractionofmodel‘largecircletosquare’2.2实验段流场中心区流速不均匀度流速不均匀度卢和卢:分别为:=一]~(ul--Um)\un一1/式中:Umax和Umin分别为中心区最大和最小速度;u为每一点的速度;u为中心区平均速度。实验要求流速不均匀度卢。和卢都小于1%。,图5为中心区域流速约为15m/

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