基于LES的建筑物周围监测站点代表性的研究

文章通过利用大涡模拟的方法,研究了不同建筑物高度和不同风速对建筑物周围流场的影响,并结合国控监测站点实测数据分析,探讨建筑物对监测点代表性的影响。结果表明:(1)在建筑物侧面和顶部区域风速明显增大,空腔区内流速明显降低,在建筑物背风侧尾流区随着气流逐渐远离建筑物,速度值与来流风速一致。(2)建筑物影响的绕流区范围与来流风速基本无关,主要受建筑高度影响;空腔区向下方向延伸的范围和横向范围分别是建筑物高度2.0~3.0倍和2.7~4.0倍,垂直向范围约是建筑物高度的1.3~1.6倍。(3)建筑物建成后监测点附近的流场和污染物浓度分布均发生明显变化,建筑物建成后局地风速明显降低、污染物浓度显著增加,使得监测点观测的监测数据不能代表该地区的空气质量水平,影响其代表性。     

飞机与噪声

飞机飞行与噪声五十年代初期,涡轮喷气式发动机加入了航空发动机的行列,使航空发动机的功率增长很快,飞机的升空重量和飞行速度都有了很大的发展。由于发动机功率的增大,又没有采取相应的消音措施,以致发动机工作时的噪声也越来越大。涡轮喷气式发动机噪声的产生过程,一是发动机通过进气道吸入空气,经过压气机压缩,与燃油气混合燃烧,推动涡轮旋转,燃气由发动机喷口高速喷出,产生推力。此时,压气机、涡轮高速旋转和燃气喷出产生了巨大的音响,这是飞机噪声的主要来源;此外,在飞机快速飞行时,气流流过带有复杂增升装置的     

地形和逆温层对兰州市污染物输送的影响

结合兰州市地理和气候环境,给出了兰州山谷Froude数的范围.并根据气流到达山体时 爬升或侧绕的临界Froude数大约为1的基本认识,揭示了山体高度、逆温层强度和地面水平风 速对Froude数和水平输送的影响以及在几个假定的山体高度下Froude数随逆温强度和地面水 平风速的动态分布特征.同时,说明了污染物临界高度和烟囱临界高度对山体高度、逆温层强 度和地面水平风速的依赖关系.通过敏感性试验,发现了对气流输送有重要影响的逆温强度和 山体高度及水平风速的关键值.     

关于机动车几何嵌入对城市街谷影响的研究

文章基于机动车几何体嵌入建立了城市街谷内空气流动和污染物分布模型,应用FLUENT 6.3进行了数值模拟,将尾气排放模化为速度输入边界条件,探究了不同来流风速下,街谷内流场和污染物分布。结果表明:机动车空间几何模型的构建更为细致地模拟了街谷近地层的空气流动及污染物分布。由于车辆模型的嵌入,街谷近地面污染物浓度不再呈现单调一致的变化规律;当来流风速为0.3 m/s时,在横向车辆之间局部子涡的影响下,污染物浓度呈增大-减小-增大的趋势;当来流风速增至1 m/s时,近地层污染物浓度先增大后减小,道路中部污染物浓度达到最大;随着来流风速的进一步增大,即3 m/s和5 m/s工况下,街谷内的风场环境由来流风占主导,污染物浓度自迎风面至背风面呈宏观上增大,在背风面有小幅衰减,污染物浓度最大值出现在背风侧机动车道。研究可为预测城市街谷近地层内污染物分布提供依据。     

基于FLUENT的某实验室尾气扩散规律的模拟

某实验室排放的尾气中含有一定量的二氧化硫,随尾气排放后在空气中扩散,对周围环境产生污染。运用通用流体模拟软件FLUENT计算了实验尾气在大气中的扩散,对N向风和W向风两种风向下的三种不同风速和静风工况下SO2的扩散分别进行了模拟,对所得计算结果进行了可视化,分析了风向和风速对尾气浓度扩散的影响。得出实验室周围环境空气中二氧化硫浓度及空气质量,可以用来评价一楼实验室对周围办公学习人员身体健康的影响。初步结论如下:W向风与N向风对尾气扩散规律的影响明显不同;随着风速增大,室内流场复杂,空气更新加快,污染物浓度降低;静风工况室内空气污染程度远低于有风工况。     

小水滴在风洞气流中的跟随性

目的获得风挡加温除雨系统试验台翼型上喷雾喷头排列方式和风洞实验风速的最优组合,同时获得不同风速下小水滴在风洞沿程的跟随性和风洞出口截面上质量分数及均匀性等理论数据。方法采用数值模拟方法,对风挡加温除雨系统试验台的风洞和喷头部分进行建模仿真,模拟7个翼型上共60个均布喷头在4类不同进口风速、2类喷头喷速下的8种实验过程。结果得到小水滴在风洞不同实验条件下沿程跟随性的变化规律,同时得到风洞出口处小水滴的分布结果。结论风洞风速越小,喷头喷射发散性越好,而小水滴跟随性越差;反之,风洞风速越大,喷头喷射发散性越差,而小水滴跟随性越好。风洞出口小水滴质量分数随风速增大呈现先高后低的规律,而均匀性随风速增大而变好。     

袋式除尘器在线清灰流场分布的研究

采用流体动力学CFD软件Fluent,通过调节滤袋渗透率和粉尘厚度模拟清灰前后表面粉尘负荷的差异性,对袋式除尘器在线清灰条件下的流场进行数值模拟分析,给出不同清灰条件下花板平面气流速度分布图,得出滤袋清灰前由于表面粉尘负荷的影响,气流分布比较均匀;清灰时,被清灰滤袋透气性的增强,过滤风速明显提高,其瞬间气流冲击是造成滤袋破损的主要原因。将模拟结果与实际工程运行情况进行对比,分析了其可靠性,为袋式除尘器的改进和设计提供了理论参考。     

横向风对油池火烧试验的影响

以模拟包装容器的油池火烧试验为例,利用FLUENT计算流体动力学模拟软件,对不同风速条件下直径为3 m的煤油池火灾进行三维定常模拟,获得了风速大小与火焰倾角和火焰锋面的变化关系,并拟合出了火焰倾角随风速变化的简化公式;分析了横向风对包装容器周围火焰热辐射通量分布产生的影响,验证了风速低于2 m/s对包装容器火烧试验不会产生较大影响的结论,对包装容器耐火特性试验的开展具有实际指导意义。     

地面风场风速测量标准装置性能测试分析

针对地面风场风速测量标准装置应用需求,对风速测量标准装置试验段流场的稳定度、气流湍流度、气流偏角、风洞噪声等主要性能指标开展了逐个测试,并对测试结果进行了分析研究,结果表明主要性能指标满足设计和应用要求。     

风速及泄漏量对无组织排放的苯污染物浓度影响的CFD模拟研究

利用Fluent软件对某化工厂苯污染物的无组织排放在居民区的扩散规律进行了模拟,研究并比较了风速及无组织泄漏量对污染物浓度的影响。研究结果表明：存在伙,当实际泄漏量大于QC时,敏感点的苯污染物浓度随风速增大而减小;当泄漏量小于伙时,敏感点的苯污染物浓度随风速增大而增大。风速较小时,随着敏感点到泄漏源距离的增大,敏感点的污染物浓度有减小趋势;风速较大时。敏感点的苯污染物浓度不仅与敏感点到泄漏源的距离有关,还与污染物的泄漏量有关。在污染物扩散方向的下风向街区内,迎风一侧的污染物浓度高于背风一侧的污染物浓度。     

基于QAR数据的飞机全航段黑碳排放量计算与分析

黑碳气溶胶是航空发动机运行过程中产生的一种主要颗粒污染物.为评估飞机全航段的黑碳排放特性,在一阶近似方法（FOA）的基础上,提出一种基于黑碳形成和氧化过程的形成氧化法（FOX）.使用GE90-115B型发动机历史QAR数据进行实例分析,结合QAR数据中燃油流量、空气燃料比、燃烧室入口温度、主燃区火焰温度等热力学参数,计算某次飞行全航段的黑碳排放量.结果表明,形成氧化法的计算结果高于一阶近似方法,巡航阶段的总排放量高于起飞着陆循环.分析表明,结合实际飞行数据的形成氧化法,考虑了发动机的性能差异、燃烧品质及外界环境条件对排放特性的影响,能够更加真实有效地评估飞机全航段的黑碳排放量,为飞机排放监测及排放的适航符合性验证等效替代提供更加准确的依据.     

基于P3-T3方法的飞机LTO阶段氮氧化物排放量计算与分析

飞机起飞着陆循环(LTO)阶段包含高推力的起飞和爬升阶段,具有排放强度高、排放特性不稳定的特点.同时,该阶段飞行高度低,尾气排放会直接影响机场周边人群.因此,本文依据机载快速存取记录器(QAR)数据中的低压转子转速等特征参数,对LTO进行精确的阶段划分.同时,建立发动机排放特性参数与推力关系模型,并使用P_3-T_3方法对国际民航组织公布的发动机各阶段排放指数进行修正,最终计算GE90-115B发动机某次LTO阶段的实际氮氧化物排放量.结果表明,该方法与国际民航组织推荐的标准LTO估算方法相比,总量相差约40%,与原有的BM2方法相比也存在一定差异.分析认为,这种依据QAR实际飞行数据并结合发动机排放特性参数的发动机排放量计算方法,可以更加真实地反映发动机性能对排放特性的影响,可很好地适用于具体航班氮氧化物排放量的精确估算,为近地面飞机排放评估乃至机场排放清单的编制提供更加准确的依据.     

单机寿命监控中飞行时间的确定方法及影响研究

对飞机实际的飞行时间判断正确与否将直接影响到对飞机损伤量的计算。对两种飞行时间确定方法进行了对比,分析表明,通过发动机转速同时结合地速为判断准则,可以更为准确地从飞行参数数据中提取飞行时间。评估了8种机型损伤量的计算结果,对比表明,对于经常使用加力状态起飞的飞机或起降性能一般的飞机来说,飞行时间上的变化会对损伤量的计算值产生较大影响。     

飞行器绕流流场脉动压力环境预示方法探讨

目的预示飞行器绕流流场的脉动压力环境。方法基于湍流理论,根据飞行器绕流流场脉动压力的产生机理、流动特征及其研究难度进行分析,从理论研究、风洞实验、数值模拟等研究手段探讨脉动压力环境的预示方法,并考虑工程问题中飞行器绕流的高马赫数、高雷诺数特征,对比不同研究方法的优劣。结果风洞实验是获取飞行器脉动压力环境的有力手段,针对典型外形的实验数据,结合理论推导分析,拟合获得了一系列半经验关系式。时均流场与半经验关系式相结合的方法能够快速评估获得飞行器表面的脉动压力环境,在工程中广泛应用。直接数值模拟方法能够精确刻画流场结构,准确预示脉动压力环境,应用前景光明。结论风洞实验、基于半经验公式和时均流场的预示方法以及直接数值模拟方法在飞行器脉动压力环境预示中能够发挥重要作用。     

可变喷嘴涡轮增压器(VNT)对高原地区车用柴油机性能与排放的影响研究

目的系统研究可变喷嘴涡轮增压器(VNT)对运行在高原地区的车用柴油机动力性、经济性以及排放性能的影响关系,为高原地区电控柴油机与VNT的匹配控制以及降低其污染物排放提供一定的理论指导。方法在海拔高度约为1960 m的高原地区,选取柴油机的典型运行工况,即低速1400 r/min全负荷、2200 r/min全负荷(最大转矩工况)以及4000 r/min全负荷(额定功率工况),通过试验研究VNT对柴油机性能与排放的影响。结果在低速工况,随着VNT喷嘴环开度的增大,动力性降低,经济性恶化;在最大转矩与额定功率工况,均存在一个最佳的VNT喷嘴环开度使得转矩最大,同时油耗最低。随着VNT喷嘴环开度的增大,进气流量、空燃比、中冷前压力、中冷前温度以及涡前压力均降低,而涡前温度升高。在三个典型运行工况下,随着VNT喷嘴环开度的增大,氮氧化物(NO_x)比排放逐渐降低,而烟度、一氧化碳(CO)以及碳氢(HC)比排放逐渐升高,VNT对HC排放的影响较小。结论在高原地区,通过减小VNT喷嘴环开度可以降低涡前温度,进而降低柴油机的热负荷,提高其可靠性,合理调节VNT喷嘴环开度可以获得较为满意的NO_x比排放与烟度排放。     

汽车环境风洞地面区域流场数值仿真

目的 探究汽车环境风洞地面区域流场规律,获取风洞边界层抽吸装置的最佳抽吸率和底盘测功机对风洞地面区域边界层厚度、风速、总压和静压的影响规律,并比较MRF法和旋转壁面法对底盘测功机转毂转动模拟的精度。方法 运用计算流体动力学方法对汽车环境风洞流场进行数值仿真计算。结果 边界层抽吸装置对应于喷口风速120 km/h时的最佳抽吸率为0.048。底盘测功机区域总压呈现下降趋势。相比于存在底盘测功机,汽车环境风洞无底盘测功机时,底盘测功机区域内相同位置的边界层厚度会增加1.28~ 12.22 mm。在前转毂的前侧、上侧、后侧和后转毂的上侧和后侧会有一个高风速区域,区域内风速比设定风速高1%~4%,与无底盘测功机相比,区域内静压值低0.32~46.02 Pa。在前后转毂前侧和后侧与地面相连接的凹部会有一个低风速区域,区域内风速比设定风速低1%~5%,与无底盘测功机相比,区域内静压值高0.08~49.34 Pa。底盘测功机转毂的转动会使附近区域的地面边界层厚度变大。在前转毂前侧,采用旋转壁面法进行模拟比MRF法地面边界层厚度增加近8 mm,而在其他位置,2种模拟方法对边界层厚度的模拟差别在1.5 mm以内。使用MRF法和旋转壁面法对底盘测功机区域风速和静压分布的模拟精度一致,而旋转壁面法对总压趋势的模拟更加准确。结论 底盘测功机会对地面区域一定范围内边界层厚度、风速、总压和静压产生影响,旋转壁面法比MRF法更适合底盘测功机区域地面边界层厚度、风速、总压和静压的模拟。     

非对称双轨火箭橇动力学建模与仿真研究

目的 以高速非对称双轨火箭橇系统为研究对象,建立包含橇-轨相互作用的相关动力学模型,开展全轨范围内的动态特性数值模拟研究。方法 在明确火箭橇的组成和动力学过程基础上,对非对称双轨火箭橇进行受力分析,推导和建立非对称火箭橇-轨道耦合动力学模型,并对火箭橇进行自由模态分析。分析获得火箭橇气动力时程曲线、考虑火箭发动机质量损失的附加质量时程曲线,同时重构了轨道不平顺模型作为轨道激励。在此基础上,采用动力学软件分析火箭橇系统的动态特性。结果及结论 产品橇模态高于第二级推力橇,第二级推力橇模态高于火箭橇整体模态。火箭橇加速度随运行速度的增加而增大,竖向加速度大于横向加速度,火箭橇高速运行过程时的危险部位位于侧边翼上,有折断的风险。火箭橇竖向滑靴之间存在相位差,火箭橇竖向做俯仰运动,横向为往复摆动,竖向动力响应约为横向的1~2倍。     

基于PAM-CRASH的飞机着舰拦阻系统动力学仿真分析

目的研究拦阻和着舰过程中拦阻钩的动态响应,为拦阻钩的多冲动力学分析提供依据。方法运用PAM-CRASH软件建立着舰拦阻冲击动力学的有限元模型,将整个过程分解为着舰和拦阻两个不同的阶段,考虑柔性体的建模方法。结果通过仿真分析,得到拦阻着舰过程中响应最大的位置,得到绳索拦阻的最大载荷。结论针对飞机拦阻钩结构动力学模型,就其啮合过程进行了动力学仿真,考虑飞机的航向及下沉速度综合作用下拦阻绳索的动态响应,探索了柔性拦阻绳索结构的动力学模拟方式。     

基于实际飞行数据的首都机场飞机发动机日排放清单估算方法研究

根据航班实际飞行数据估算机场飞机主发动机排放量,可以提升机场排放清单编制的准确度.基于北京首都机场某日运行数据和国内1326架次航班的机载飞行数据(QAR数据),研究了基于飞行数据的机场飞机主发动机排放清单制定方法.采用一阶近似3.0(FOA3.0)方法补充国际民航组织发动机排放数据库颗粒物基准排放指数,结合QAR数据,应用波音燃油流量法2(BFFM2)估算了实际飞行条件下污染物排放指数,编制了首都机场该日飞机主发动机排放清单,分析了首都机场航班排放特征.在此基础上,探讨了结合实际数据本地化的着陆和起飞循环,以期为机场飞机主发动机排放量的快速准确核算提供新的思路.结果发现,该日航班主发动机HC、CO、NO_x和PM_(2.5)排放量分别为933.9、10967.8、14703.5和85.5 kg,较标准LTO循环估算结果的偏差分别为15.6%、13.2%、-29.1%和-18.9%.NO_x排放主要集中在起飞和爬升阶段,占其排放总量的68.0%;HC和CO排放主要集中在滑行和慢车阶段,分别占其排放总量的90.0%和88.0%;PM_(2.5)在各飞行阶段的排放较为平均.对于单位LTO循环,航班滑行过程中平均排队等候(地速为零)时间为7.7 min,产生的HC、CO、NO_x和PM_(2.5)分别占总滑行阶段对应污染物排放量的26.3%、27.5%、25.7%和27.5%,这一部分排放量有望通过场面运行优化进一步控制.     

横向极板电除尘器二维流场的数值模拟

对横向极板电除尘器内二维流场进行了数值模拟,流场模拟采用k-ε双方程模型,计算采用SIMPLE算法。利用有限体积法对计算区域进行离散,用前处理软件GAMBIT对几何模型进行网格划分,FLUENT流体计算软件对内部流场进行数值模拟,得出了内部流场随入口流速的增加,湍动性增加,阻力损失也会增大。