Questions tagged «fluid-dynamics»

有关运动流体特性的问题。

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Navier-Stokes方程中粘性应力张量中第二项的物理解释是什么?
我一直在寻找这个答案有一段时间了。我读过许多文章,甚至在线观看了一些讲座,但是很多时候,这从来没有解释过,只是给出。Navier-Stokes方程中的粘性应力项看起来像 ∇⋅τ=∇⋅μ(∇u⃗ +(∇u⃗ )T)∇⋅τ=∇⋅μ(∇ü→+(∇ü→)Ť)\begin{equation} \nabla \cdot \tau = \nabla \cdot \mu \left(\nabla\vec{u} + (\nabla\vec{u})^T\right) \end{equation} 现在,术语很容易理解,因为它只是速度扩散,但是我很难想出术语。在我扩大这个学期后,我最终得到了▿ ·&μ (▿ →交通Û)Ť∇⋅μ∇u⃗ ∇⋅μ∇ü→\nabla \cdot \mu \nabla\vec{u}∇⋅μ(∇u⃗ )T∇⋅μ(∇ü→)Ť\nabla \cdot \mu (\nabla\vec{u})^T ∇⋅μ(∇u⃗ )T= ⎛⎝⎜⎜⎜∂∂X∇ ·&ü⃗ ∂∂ÿ∇ ·&ü⃗ ∂∂ž∇ ·&ü⃗ ⎞⎠⎟⎟⎟∇⋅μ(∇ü→)Ť=(∂∂X∇⋅ü→∂∂ÿ∇⋅ü→∂∂ž∇⋅ü→)\begin{equation} \nabla \cdot \mu (\nabla\vec{u})^T = \begin{pmatrix} \frac{\partial}{\partial x} \nabla \cdot \vec{u} \\ \frac{\partial}{\partial y} …

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估计通过阀或喷嘴的流是否空化
我的理解是,当静压下降到蒸气压以下时,即使是间歇地,也会在液流中产生气蚀现象。因此,即使时间平均静压力(您可以测量的)高于蒸汽压力,由于湍流或其他不稳定因素引起的压力波动也可能足够大,从而导致局部气蚀。因此,将时间平均静压与蒸气压进行比较是不够的。您需要添加一些额外的缓冲垫来应对压力波动。(这是我的解释,没有对此深入了解。) 因此,在各种书籍,网站和期刊文章中,我已经看到了两种不同类型的无量纲数字,它们用于估计通过阀或喷嘴的流动是空化的。它们通常称为空化指数或空化数。它们采用以下两种形式之一: σ= p在- p汽p在- p出σ=pin−pvaporpin−pout\sigma = \frac{p_\text{in} - p_\text{vapor}}{p_\text{in} - p_\text{out}} 要么 σ= p在- p汽1个2ρ V2σ=pin−pvapor12ρV2\sigma = \frac{p_\text{in} - p_\text{vapor}}{\tfrac{1}{2} \rho V^2} 其中是入口压力,p out是出口压力,p vapor是蒸气压力,ρ是液体密度,V是流体的某些特征速度(例如,在喷嘴情况下,是出口处的速度) )。此数字的某些形式是上述数字的倒置,但没有什么不同。p在pinp_\text{in}p出poutp_\text{out}p汽pvaporp_\text{vapor}ρρ\rhoVVV 这些参数有什么区别?基于节能,可以将压降与流量相关联,但通常会添加经验系数以解决不理想的问题。还有其他我想念的东西吗? 一种形式优于另一种形式吗?最好的判断是要使用一种还是另一种取决于您拥有的数据类型(因此,对于通过涡轮叶片的流动,最好使用速度形式),但是即使对于喷嘴,我也见过。 在哪里可以获取准确的数据来根据这些数字预测气蚀?我尝试过使用各种期刊文章中有关雾化器喷嘴的一些数据,但通常它们使用不同形式的空化数。一些数据表明通过喷嘴的流量会在我想要的压力下发生空化,但是类似喷嘴的其他数据表明不会。我不确定不一致的根源是什么。我的理解可能是错误的,空化数模型可能过于简单,数据可能不准确,等等。


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潜艇螺旋桨上的球体和鳍片的用途
在最近发射的俄罗斯柴电潜艇上,后螺旋桨具有两个鲜明的特征。您可以在每个螺旋桨叶片的底部看到球体: 另外,轴的后缘有四个与旋转轴成一直线的相邻散热片: 最重要的是,这些球体的目的和功能是什么?在第一幅图像的面纱之下是什么?我相信它可能与第二张图片有所不同。 它由不同的材料制成,因此可能是牺牲元素。 是为了减少噪音吗?是使流动顺畅还是防止气蚀? 请注意,在第一个图像中,球体在前边缘,在第二个图像中,球体在后边缘。 有一个相关的youtube视频。

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哪种湍流模型适用于流线型车身的CFD分析?
对于雷诺平均Navier-Stokes(RANS)方程的非线性对流加速项,许多商业和开源CFD代码都采用了几种闭合方法。常用方法(也称为湍流模型)包括 Spalart–Allmaras(S–A) k–ε(k–ε) k–ω(k–omega) SST(心理剪应力传递) 雷诺应力方程模型 其中哪一个适合于流线型车身的CFD模拟?模拟的目的是引导身体形状的细化以最小化空气动力学阻力。一个示例性答案将简要概述此模拟应用程序中每种方法的优缺点。 可能有用的详细信息: 该车辆为小型单人车辆,尺寸近似 L = 2.5 m, W = 0.7 m,并且 高= 0.5 m。 它将以0 m / s到大约12 m / s的速度行驶。所有三个车轮都被车体围护结构包围,除了车轮附近,车辆的离地间隙大约为15 cm,在车轮附近,车身壳体向下延伸到距路面1 cm以内。 通常,在这些速度下的空气动力几乎可以忽略不计,但是假设该车辆的设计目的是在光滑的轨道上参加“超级里程”竞赛,重量非常轻,并且在整个过程中使用低摩擦传动系组件,因此空气动力学力对可达到的燃料消耗有重大影响。

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设计超音速飞机时如何使用风洞模型?
涉及两件事:波浪阻力和边界层分离。波浪阻力取决于马赫数,而后者取决于水流的雷诺数。保持传入的马赫数很容易,因为它与几何图形无关。但是,雷诺数取决于模型的几何形状。 Re=ρudμRe=ρudμ \text{Re} = \frac{\rho u d}{\mu} 如果将空气用作介质,则假定将流量保持在恒定的马赫数,则和将通过气体动力学关系固定。几乎是我们无法控制的,因此唯一的非固定参数是。ρρ\rhouuuμμ\muddd 由于模型的比真实飞机小得多,因此流的比真实飞机低。这将为模型提供与实际飞机不同的流分离特性。dddReRe\text{Re} 在亚音速测试中,仅重要的是,可以通过对给定调整来进行微调以与实际大小匹配。但是在超音速流中,我们没有那么奢侈,因为由流入的马赫数决定。ReRe\text{Re}uuuddduuu 那么如何将风洞模型用于飞机,航天器和导弹的设计呢?是否有校正技术可以更好地预测流分离?可以使用相同的技术处理CFD数据吗?

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如何监测和控制通过(极长)管道的气体流量?
(这与测量喷嘴内部的马赫数紧密相关,但与超声速无关) 摩擦和热传递会影响可压缩流(范诺和瑞利流)的马赫数。严格控制流动特性非常重要,这是我的问题: 如何知道长管道中输送某种气体(例如WEPP)的马赫数? 通过这些管道可以维护什么马赫数? 考虑到循环温度的变化和管道内部的摩擦,马赫数如何保持恒定/在一定范围内?

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径向流叶轮叶片的轮廓
我一直在研究涡轮泵及其叶轮的设计,所有设计方程式以及其他内容。这个问题涉及叶轮叶片的轮廓。将来我将尝试进入航空工程领域,所以我认为现在不妨开始接触这些概念。 我目前正在尝试设计CAD叶轮,以测试我对等式的了解并在CAD方面做得更好,但是设计的一个方面让我感到困惑。 如您在此处看到的(源,第208页): 考虑到纸中的其他内容,计算叶轮的径向轮廓(即,关于和应该相对容易一些,但涡轮增压器和其他此类设备中的径向叶轮几乎总是看上去有“唇”或蜗壳或机壳进气孔附近的朝上的上边缘。β1个β1个\beta_1β2β2\beta_2 这是我所指的示例: 您可以看出叶片是向后弯曲的,但在叶轮叶片顶部附近,靠近眼睛,曲率会反转,并向前张开以接近接近平坦的坡度。 我的问题是: 此轴向轮廓的目的是什么(如果不合适,请原谅我)? 是否有与该轮廓相关的特定设计参数?上面的Rocketdyne文字似乎没有提及叶轮的轴向轮廓,只是左侧的图描述了护罩的尺寸。 在哪里可以找到有关如何设计轮廓的解释和设计信息的来源?

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是否可以发射保持其形状的水球?
背景 我每年参加一场巨大的水上气球大战。冲突发生在两所大学之间,所以你可以想象,至少对某些人而言,承诺是相当高的。为了给你一个想法,去年抛出了大约40000(即40e3)的水球,还有一些自制的战争机器,即弹射器,投石机,一些 arquebuses 在压缩空气等运行。安全当然是首要关注的问题,只有水/水气球被抛出。 实际问题 我想建造一个水枪,我会喜欢一些建议/想法。水炮是什么意思?我的意思是一台机器能够在大约20米处投入大量的水,从1升到3升 至少 ,形状像炮弹而不是溪流。 在空气中以某种速度射击后,水的“斑点”是否有可能保持其形状,至少在有限的范围内? 我看到了两个挑战:在空中加速水和“保持在一起”。后者可以用塑料容器(例如气球)来实现,而第一部分可能更棘手。如果加速太多,气球往往会撕裂并爆炸,而将气球排出可能使第二次挑战变得不可能。 我正在考虑的设计可能有一个巨大的坦克连接到一个较小的坦克作为“射击室”。你填满射击室,然后关闭坦克和射击室之间的线,然后你打开另一条线,通过一个桶发出水。我的想法是使用压缩空气,但我主要担心的是水在空气中不会保持“球”形状。 约束 对我来说最好的解决方案是在水气球战斗的限制范围内工作。 约100欧元的材料成本。 推进系统不允许火灾,压缩空气很好,但不允许使用电动压缩机,因此效率是必须的。我们的火绳枪可以在大约2个大气压的距离大约50米处发射一个柠檬大小的气球。 安全绝对是首要关注的问题。完全没有理由可能会给运营商或对手带来风险。我们用我们的火绳枪试验了一个发射壳,因为与枪管的摩擦会破坏气球,并且外壳用许多多余的电线固定在枪管上,以确保不会发射它。 如果项目很酷,劳动力和时间是无限的。我们有一些非常高的手工技能和相当多的常见工具。

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