为研究工程常见的超高雷诺数下矩形柱流场特性和气动特性,以常见的起重机单箱梁截面(梁高h=1m,雷诺数Re=6.85×10^5)为例,采用雷诺平均RANS Realizable k-ε方法,对中等湍流强度来流下矩形柱绕流进行数值模拟。首先进行网格无关性验证,然后选取宽高比为0.6、0.8、1.0、1.5、2.0共5组不同截面的矩形柱结构进行流场分析与研究。通过对比不同宽高比柱体截面周围的气动特性参数,以及尾流区的尾涡、回流参数等特征量表明:阻力系数、平均背压系数、升力系数均方根、斯托罗哈数等均随着宽高比增大而降低,尾涡宽度和距离随着宽高比增大而减小,回流长度和最大回流速度随宽高比增大而增大。同时,通过与相关雷诺数(Re=10^4~10^5)的风洞实验和仿真结果进行对比,发现其在数值上和参考值相差很小,说明高雷诺数对绕流参数的影响很小,可为相关工程设计提供参考。

文中基于流体计算软件Fluent,采用Realizable k-ε湍流模型,对高雷诺数(Re=6.8×105)下梯形柱的绕流特性进行数值模拟,通过对不同宽高比与不同偏角(迎风面与来流方向的夹角)的梯形柱进行流场分析与研究,获得不同结构特征参数下梯形柱的气动参数以及流场绕流特性。结果表明当偏角不变时,随着宽高比的增加,阻力系数、升力系数均方根逐渐减小,斯托罗哈数先增加后减小;当宽高比不变时,随着偏角的增加,阻力系数、升力系数均方根、斯托罗哈数逐渐增加。与同宽高比下的矩形柱相比,在宽高比R=0.5时梯形柱的阻力系数大于矩形柱,在宽高比R=0.6~1.0时矩形柱的阻力系数大于梯形柱。

为研究高雷诺数Re=19000下宽高比临界值R=0.62时矩形柱流场及气动特性,基于计算流体力学(Computational Fluid Dynamic,CFD)方法,采用基于动态亚格子模型的大涡模拟(Large Eddy Simulation,LES)对均匀来流下绕流情况进行仿真计算。首先进行网格无关性验证,并针对基于时间积分的平均积分分量对比,验证了计算准确性;接着分析了矩形柱表面压力系数分布,及中心线速度分布,并在此基础上分析其气动特性;然后对柱体后不同位置速度及其脉动值分布进行尾流场特性分析;同时,还针对LES模型的二维和三维结果,进行对比分析,说明其在气动力和流场特性间的差异,并为工程应用和计算提供意见和参考。

对液压脉动衰减器用CFD软件进行了数值仿真计算,得到了其频率响应。利用M序列压力信号模拟压力激励,并考虑流体的可压缩性,在层流状态下对液压脉动衰减器进行了CFD数值模拟。在利用FFT得出其频率特性后,将数值模拟模型与传统精确分析模型进行了对比,并将该方法用于一种复杂结构衰减器的频率特性计算。结果表明该计算方法所得结果与传统精确分析模型结果一致,这对复杂模型的分析具有实际意义。

对分支谐振型液压脉动衰减器用CFD（Computational Fluid Dynamics,计算流体动力学）分析软件进行计算,分析共振腔结构与衰减器动态特性的关系。在层流状态下,考虑流体的可压缩性,利用M序列压力信号激励,对衰减器进行CFD模拟,利用FFT（Fast Fourier Transform,快速傅立叶变换）得出其频率特性,比较了共振腔容积相同但直径和长度不同的衰减器的频率响应和插入损失;利用阶跃压力信号模拟压力冲击,比较了它们内部流场。设计了频率特性相同但共振腔容积不同的衰减器,比较了它们的性能。利用分布参数法对共振腔结构与衰减器基频的关系进行了分析。结果表明：衰减器的固有频率特性在一定程度上与共振腔的直径和长度相关,当共振腔直径-长度比小于1并逐渐减小时,衰减器基频也减小;当其大于1并逐渐增大时,衰减器的基频变化很小,因此减小共振腔直径-长度比可以

对不同共振腔内径的液压共振消声器内部流场用CFD（computational fluid dynamics）软件进行数值仿真计算,用阶跃压力信号模拟压力冲击,在层流状态下,考虑了流体的可压缩性,利用可视化软件分析共振消声器内部的压力分布和速度分布特性,并根据计算所得阶跃压力响应分析结构对系统性能的影响。结果表明：当共振腔内部的流场在共振腔直径与连接部直径比小于4时,可视为平面波的形式传播;当共振腔直径与连接部直径比大于等于4时,在连接部位附近,压力波是以球面形式扩散的;当共振腔直径过小与过大都会对系统造成不利影响,共振腔直径与连接部直径的合理比值约为4～12。

对空化射流气蚀实验装置的内部流场用CFD软件进行数值仿真计算建立气泡破灭假设利用气穴数（σ）评价气蚀的位置及程度将仿真结果与实验数据对比得出气蚀发生的σ范围。结果表明：对于石油基液压油（ISO VG 32）气蚀发生在σ=1~6时... 展开更多

根据直动式溢流阀、先导式溢流阀的结构、工作原理，分析了先导式溢流阀的泄油口、外控口接法对其静态调整压力的影响，提出将外控口封堵时视为接无穷大压力，得出了统一的先导式溢流阀调整压力计算方法。并运用该计算方法分析了溢流阀串联、控制口外接的组合，以实现不同级别的系统压力的调整。

对二级液压脉动衰减器用集中参数法进行分析，在忽略液阻的情况下，导出计算二级衰减器两个固有频率的公式。以两个二级脉动衰减器为例，对比用分布参数法与集中参数法计算出的频率特性，并比较简化计算的共振频率与集中参数法和分布参数法计算的共振频率。结果表明，简化计算得到的二级脉动衰减器的两个固有频率与实际系统的差别较小，具有实用性，为二级脉动衰减器的设计分析提供参考。

对液压脉动衰减器用CFD软件进行了数值仿真计算得到了其频率响应。利用M序列压力信号模拟压力激励并考虑流体的可压缩性在层流状态下对液压脉动衰减器进行了CFD数值模拟。在利用FFT得出其频率特性后将数值模拟模型与传统精确分析模型进行了对比并将该方法用于一种复杂结构衰减器的频率特性计算。结果表明:该计算方法所得结果与传统精确分析模型结果一致这对复杂模型的分析具有实际意义。