热污水表面侧排的近区特性

为了正确预测热污水排放在受纳水域的掺混扩散规律，采用考虑浮力的雷诺应力紊流模型（RSM）对不同排放口长宽比的情况进行了三维紊流数值模拟，应用颗粒成像系统（PIV）和红外热像仪系统测得的热污水表面横向侧排试验流场和温度场作为验证．计算结果和试验结果吻合较好，表明所采用的三维紊流数学模型具有较高的精度．排放口长宽比对热污水表面侧排近区特性有较大的影响，并且扩散宽度和排放口的长宽比具有良好的相关关系．     

水中胶体微粒在管道中的对流传质分析

对常物性条件下，水中含有的金属腐蚀产物微小颗粒在管道中的层流与紊流对流传质，在壁面上杂质的质量分数或质流密度为常数的条件下进行了理论分析和数值计算，给出了对流传质问题的理论解及计算关联式。结果表明：Ｌｅ越大，扩散边界层越薄。质量分数的剧烈变化发生在紧靠壁面的一薄层内。对于紊流对流传质，当离管壁的量纲为一的距离小于６时的质量分数分布对传质的影响甚大，因此，对紊流传质必须采用修正的紊流模型，而不能简单地假设紊流施密特数等于１。     

线性波中二维射流的大涡模拟

采用物理分步法对线性波中二维射流进行了大涡模拟（LES）．物理分步法将N-S方程剖分为对流、扩散及波动过程，对不同的物理过程分别采用适宜的方法进行求解．对流过程采用逆风-中心差分格式求解；扩散过程采用中心差分格式求解；压力方程采用SOR迭代法求解．LES模型模拟出了射流的成长过程及表面波的影响过程．表面波的影响使得射流轴线扭曲摆动，加强了射流与周围水体的动量交换．表明了LES理论对紊流细部结构具有独特的数值模拟能力，可望用以解决大量的工程实际问题．     

井巷紊流风流中粉尘的沉降

本文对井巷紊流风流中粉尘的沉降从理论和实验上进行了探讨。根据矿山井巷的实际情况,在只考虑了分子扩散,紊流扩散和重力作用的基础上,提出了井巷紊流风流中粉尘沉降的通用数学模型。经实验验证,理论和实验结果基本一致。     

采油喷射泵喉管内流场数值模拟

采用有限控制容积法和Ｋ－ε二方程紊流计算模型，对喷射泵喉管内流场进行了数值模拟，得到流场的参数分布，为采油喷射泵优化设计奠定了基础。同时采用激光测试ＬＤＶ技术首次对喷射泵内流场进行了二维测试，对计算结果进行了验证，结果表明，Ｋ－ε紊流模型可用于喉管内部分流场的计算，在适体坐标下可进一步推广到喉管入口处及扩散管部分流场的计算。     

基于流场验证的紊流施密特数对街道峡谷污染物扩散数值模拟的影响

以城市街道峡谷的水槽和风洞试验数据为依据,利用ANSYS Fluent软件,数值模拟了街道峡谷内的流场(包括时均流动和紊流强度)及污染物浓度。结果表明:标准k-ε紊流模型、RNG k-ε紊流模型和标准k-ω紊流模型均能基本正确地模拟街道峡谷内的流场和浓度场;紊流施密特数Sct对浓度值有明显的影响,街道峡谷内的浓度值随Sct的增加而变大,当Sct取1.3时,浓度值和试验值吻合最好;由于标准k-ω模型对流场的模拟结果相对最好,其模拟的浓度场也与试验值吻合最佳。街道峡谷内的浓度分布由时均流输运和紊流扩散共同决定,因此,合理的Sct数不能仅仅依据浓度值与试验值的吻合度来选取,而应首先保证流动模拟的准确性。     

室内燃气泄漏的模拟与分析

于室内燃气泄漏引发的爆炸和火灾事故给居民的生命财产造成了极大的损失,通过浮射流理论和紊流扩散理论对燃气泄漏后扩散情况进行了分析简化,建立了流体力学模型并定义了其边界条件.运用CFD软件对该模型进行了数值模拟,得到了泄漏发生后不同条件下的室内燃气浓度的变化规律,对燃气管道优化和减少火灾具有指导意义.     

采煤工作面瓦斯紊流扩散方程的建立及其探讨

建立了采煤工作面瓦斯三维紊流扩散方程,并对其进一步简化,得到了二维紊流扩散方程,同时提出了它们的应用条件,初步展望了它们在求解采煤工作面瓦斯浓度分布中的应用。     

k-ε模型中紊动扩散系数的修改及验证

本文用环境水力学方法推求污染带内的紊动扩散系数，代替标准k-ε紊流模型中的紊动扩散系数Г=vt/σt，试图克服k-ε紊流模型中紊动扩散系数假定为各向同性的缺陷．用两种方法确定的紊动扩散系数分别代入扩散方程进行数值模拟，并与实测资料进行了比较．结果表明．环境水力学方法所确定的紊动扩散系数更符合实测资料．     

轴对称紊流射流流场数值模拟

选取标准的Ｋ－ε二方程模型及优选的紊流模型系数，运用有限差分方法对淹没轴对称紊流射流流场进行数值计算．计算结果表明，射流轴心速度是逐渐衰减的，其衰减规律和射流出口雷诺数无关，无因次等速核长度（Ｌ／Ｄ）约为４～５，和实验数据符合较好．对射流径向速度Ｖ沿径向截面的分布及射流基本段内轴向速度分布的相似住进行了预测．     

提升离心泵小流量工况数值模拟精度的进口边界设置

为提高离心泵小流量工况下性能参数的预测精度,参考关死点工况数值模拟研究的现有文献,将一种开口边界作为吸水管进口条件应用于某离心泵的多个小流量工况,以试验测量结果为基准,与常规进口边界设置下的计算结果进行了性能参数及泵内流场的对比分析,研究了不同边界设置对于不同工况的适用性。结果表明:以吸水管进口处是否存在回流为判别标准,对于存在明显回流的工况,采用开口边界可以大幅提升扬程等性能参数的预测精度,而对于入流均匀无回流的工况,常规边界条件即可满足工程计算精度要求;采用开口边界可以在吸水管进口处释放回流而避免形成虚假漩涡,保证水力损失的合理预估,进而得到更为精确的离心泵特性曲线。因此,在计算离心泵的完整特性曲线时,可首先采用常规边界条件进行全工况的数值模拟,再根据进口回流情况调整进口边界设置,对少数小流量工况进行二次计算,确保特性曲线形状符合真实情况。     

用区域变换计算单螺杆挤出机流动区域上的三维泊松方程数值解法

单螺杆挤出机流体流动区域是一个复杂的区域,其截面为双连通区域,且计算求解此流动区域上的泊松方程是用高效的投影算法求解单螺杆挤出机流体流动问题的核心步骤。利用共形映射将此不规则的双连通区域转化为同心圆环,进一步将复杂的求解区域变为规则的圆环柱体区域,可以大大简化问题的计算,并适用于计算包含漏流层的单螺杆挤出机流体流动问题。以截面内边界曲线为椭圆的单螺杆挤出机为例进行了泊松方程的求解计算,将求得的解与精确解进行了对比,结果表明此方法简单有效。     

Y型组合式微通道多相流流动形态实验研究

微通道设备具有高效的传热、传质能力,有利于实现气液多相流的有效混合,从而提高工业应用生产效率。但对于工业应用中,形状不规则的微通道的气液两相流流动形态研究一直是微通道研究的难点。本文基于优化过的Y型组合式微通道结构,进行了复杂微通道内部全流场流动显示实验,实现了对微通道内部不同流量下的气液多相流流动形态的综合测量,获取了基于高速摄像的微通道内部气液两相流分布,对Y型组合式微通道内部流型进行判别,并对气液两相间流动规律进行了数值模拟,提取了沿流道方向的压力分布。研究以时均特征面积为指标评判了不同流型下的时均气液高效混合区域面积。结果表明,气液多相流流型会显著影响气液多相流混合剧烈程度,大大促进了气液两相流混合效果,增大了气液接触面积。     

试论单出水口蓄水池的三维数值模拟

运用基本控制方程及边界条件,对不规则蓄水池在不同工况下的水流流场进行了三维数值模拟,得出了不同流量下流场中不同点沿水深方向的流速分布,并将数值计算结果与物理模型实验结果作了比较,发现两者比较吻合。实验结果表明：FLUENT软件模拟不规则蓄水池水流流场是基本可行的。     

干扰条件下地空导弹对空袭编队射击次数模型

干扰条件下地空导弹火力单元对以不同进袭方式进入发射区的空袭编队所能完成的射击次数计算,是地面防空部队迫切需要解决却又缺乏系统研究的难题。为解决这一难点问题,运用解析法,建立了雷达干扰条件下导弹的实际发射距离和对空袭编队的射击次数模型,分别给出了空袭编队以规则流和泊松流形式进入地空导弹实际发射区内滞留时间的计算方法,通过算例分析验证了模型的可行性和有效性,得出了具有实用价值的结论,可为防空射击效能评估、部队作战训练及武器系统研发等提供参考。     

城市大气环境的数值模拟

空气质量是城市可持续发展的保证,是改善人居环境的重要条件之一。大气环境是多尺度的流体运动,本文介绍了城市尺度和居民小区尺度大气环境的现代数值预测方法——大涡数值模拟方法,着重说明该尺度下复杂环境流动的特点和数值模拟需要注意的问题,例如下垫面的处理方法、边界条件的合理提法等;以典型城市和模型小区为例,说明数值预测方法的应用,展示不同下垫面对城市大气环境的影响、风速与小区空气质量的关系等。     

TVD格式的构造及对超音流场的求解

给出ＴＶＤ格式的构造过程，特别地，构造了两维任意曲线坐标系下欧拉方程组的ＴＶＤ格式，并结合四阶Ｒｕｎｇｅ－Ｋｕｔｔａ法求解超音含激波流场，文中对边界条件提出了一种很好的处理方法，数值计算表明，ＴＶＤ格式是求解强间断流场的行之有效的方法，文中的处理方法易于提高解的精度和加快解的收敛性。     

基于CFD的离心泵关死点流动性能分析

 流体动力学数值计算（CFD）被广泛用于研究离心泵内部的流场和外特性预测,在设计工况下计算准确性较高,近年在流体机械领域的研究中占有重要位置。然而针对关死点工况离心泵流场的CFD 模拟,现有研究都是采用极小流量作为边界条件,难以得到水泵关死点的真实流动性能。本文采用完全零流量的边界条件,以常用的IS125 型管道离心水泵为例,借助于瞬态CFD 流场计算技术,进行关死点及其附近工况的非定常流场数值模拟和性能预测,并得到实测结果的验证。研究结果发现,在非设计工况尤其是关死点和小流量工况下,叶轮每个通道内具有不同的流场分布和过流能力,导致水泵性能参数出现较大的脉动现象。在关死点工况下,蜗壳隔舌所承受的流动冲击最为严重,靠近蜗壳上游的叶轮通道是排水状态,而靠近蜗壳下游的叶轮通道则是吸水状态。本文提出的关死点和小流量工况下离心泵流场计算方法能较为有效的预测该工况下泵的扬程和轴功率,得到的叶轮流道过流能力大小的结论,具有一定的学术和工程价值。     

电解质对三峡库区泥沙Zeta电位及絮凝特性影响

三峡库区泥沙淤积及水环境问题一直被广泛关注,泥沙淤积量对入库泥沙量的占比逐年增大,对于通航、水库调水防洪能力、生态环境保护等都造成了负面影响.三峡库区泥沙淤积的主要原因是因为发生了絮凝沉降,而泥沙絮凝又与诸多因素有关,其中电解质是影响较大且较为复杂的因素.采用了一套自研的多层格栅絮凝沉降装置,通过多层格栅上下振动产生近似各向同性均匀紊流,来模拟三峡库区自然流态下泥沙的絮凝过程,并且分析在不同浓度的Nacl、MgCl2、CaCl2、AlCl3溶液中库区泥沙Zeta电位及絮凝特性的变化.结果表明:加入电解质可以改变泥沙颗粒的Zeta电位,并且随电解质浓度的增加,泥沙颗粒电位绝对值降低;4种电解质均可对三峡库区泥沙的Zeta电位造成影响,但不同价态及不同种类的离子对于Zeta电位的影响也有所不同;在动态水流条件下,电解质的投入对泥沙絮凝起明显的促进作用,并且这种促进作用同样与电解质种类有关.     

气体离心机取料支臂附近流场的数值模拟

为研究气体离心机取料支臂附近的流动状况,数值模拟了取料支臂附近的流场。采用矢量分裂的有限体积法求解不同出流条件下的N av ier-S tokes方程。采用二阶总变差减小原理,捕捉激波,同时将支臂外部和内部的流动结合起来进行计算。讨论了激波和气体粘性对流场的影响。得到了不同取料情况下的流场分布图像。结果表明:所采用的计算格式很好地捕捉到了激波和边界层,验证了计算方法的有效性,为数值模拟实际离心机支臂附近的流动状况和支臂损耗的计算打下了基础。