连栋塑料温室多工况下风压的数值模拟

主要探讨应用计算流体力学(CFD)数值风洞方法,研究确定塑料温室表面的风压分布.CFD湍流模型采用Realize k-ε模型,在构建的数值风洞中,对全尺度三连栋的塑料温室模型进行多工况分析.计算得到的表面风压值经换算成体型系数后,与国内外相关标准作比较分析.在完全封闭工况下,温室表面风压的总分布特征以及在迎风面与前缘部位的数值具有很好的参考性;在侧窗不同开度的工况下,由风致内压而引起风压值的改变,其变化值与规范建议范围相一致.结果表明:温室CFD数值风洞模拟,可提供具有参考价值的风压值与分布特征,为风压在规范建议值范围内进行明确取值提供依据.     

主流区风口模型在CFD模拟中的应用

提出主流区风口模型计算气流温度和速度的特性公式,并研究其在工程中的实际应用情况．利用主流区风口模型、基本模型、盒子模型、N点动量模型分别模拟了送风口气流分布情况．结果表明,基本模型与盒子模型对于结构复杂的送风口模拟失效;基于N点动量模型和主流区模型的流体速度在工作区的模拟值与实测值的相对误差小于20％;在主流区模型中,送风口附近的气体速度模拟值与实测值的最大相对误差小于15％．     

基于CFD的玻璃温室环境数值模拟及优化分析

为进一步研究和优化玻璃温室内部气流场及温度场的分布,基于计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)对东北地区玻璃温室内部气流场进行三维建模数值分析,分析得出内部速度场、温度场的分布模式,并针对温室内部气流分布情况提出3种结构优化策略。模拟结果表明:监测点处的气流速度及温度的平均相对误差分别为5.54%、4%,数值模拟结果与试验测试结果吻合度较高。3种优化方案结果均优于初始方案,其中通过分析得出方案三将暖风扇置于离地0.7 m处的为最佳方案,植物区域处于最适风速的部分增加了50%,气流均匀性最好且平均温度为23.49℃,有效改善了温室内环境并使其更加适宜植物的培养。     

枇杷冠层内光分布模拟及光截获分析

为定量分析植物冠层结构对光截获的影响,以枇杷树为研究对象,模拟冠层内光的空间分布以及随时间变化情况. 实地测量获取树木形态结构参数,建立精细的三维虚拟植物模型,运用辐射度算法模拟光在冠层内的传输过程,分析冠层内光分布并以可视化的形式表达. 采用光截获效率分析指标STAR和相对光合有效辐射RPAR,探索冠层内光截获效率空间分布和日变化情况. 结果表明,枇杷冠层内光主要分布在向阳面的外围及中上层区域,背阴面的内膛及中下层区域光截获效率较低.     

燃煤电站SCR系统气固流动与催化剂磨损的混合数值模拟与优化

以某660 MW燃煤锅炉SCR脱硝系统为对象,建立了电站实际烟气环境下的催化剂磨损评估模型.首先,利用计算流体力学软件(CFD)搭建SCR反应器模型,计算反应器内气流分布及飞灰颗粒轨迹.在此基础上,采用MATLAB软件构建催化剂床层内部详细结构,并以CFD模型计算的流场及灰场为边界条件,计算空间不同区域催化剂的磨损速率.模拟结果与冷态试验及磨损抽检试验结果吻合良好.结果表明,催化剂的磨损与入口流场均呈现双峰分布,割除整流器上方三角筋能使催化剂入口速度标准偏差从23. 2%下降至10. 2%,使磨损双峰大幅降低;改造转角烟道导流板能降低贴墙气流的速度,提高颗粒分散度,使催化剂入口飞灰浓度的标准偏差从63. 4%降至55. 6%,消除了前墙附近催化剂磨损过重的现象.     

基于城市冠层模型的放射性物质大气扩散模拟

该文基于城市冠层模型对中尺度放射性物质大气扩散进行了数值模拟,并探讨了模型参数对预测结果的影响。以日本福岛核泄漏事件为案例,利用中尺度数值模型WRF及其耦合的单层和多层城市冠层模型对事故后的放射性物质的大气扩散与沉降进行了数值模拟,并基于观测数据,对不同的城市冠层模型对应的模拟结果进行了比较。结果表明:使用多层模型可以得到与观测值最接近的风场模拟结果;对于近源区域的137 Cs的累积沉降量,使用单层模型的模拟值比使用多层模型或不使用城市冠层模型的模拟值更接近观测值;对于远源区域的131I日沉降量,使用单层模型可得到与观测值更为接近的模拟结果,而对于远源区域的137 Cs日沉降量,使用多层模型得到的结果更接近观测值。     

搅拌器内湍流场的CFD模拟研究

采用CFD技术研究了DT和PTU型桨叶搅拌器内的湍流场,结果表明：对于PTU和DT桨叶,理论预测速度场分布规律与LDA测试结果吻合较好,理论预测漩涡的空间位置坐标与实测值完全一致预测速度值与实测值在桨叶叶尖附近相对误差比较大,在离旋转中心轴线2R／3处竖直线上,对于DT桨叶搅拌器,CFD预测的速度值和LDA测试值吻合比较好,最大相对误差在11％左右而对于PTU桨叶,在同样的空间位置上,CFD预测值与测试结果的变化趋势相吻合,速度峰值附近的误差较大,相对误差高达30%左右。     

基于CFD技术的地铁站台火灾通风模式优化

为了优化地铁站台火灾通风系统,应用标准κ-ε双方程模型湍流模型,建立人员安全疏散判定条件和通风方案优化控制模式;对比无火源状态下的速度实测值和模拟值,结果显示,所建立的数学模型是可靠的;实例分析结果表明所建立的基于CFD技术的地铁站台火灾通风系统优化模式在工程应用上是可行的.该结果对地铁站台火灾通风模式合理性的评价及优化提供了理论依据.     

旋风分离器三维强旋湍流流动的数值模拟

为优化旋风分离器设计,将改进了Reynolds应力方程压力应变项的产生项和对流项的各向同性化模型与壁面效应模型结合,加入到FLUENT6.0软件平台上,对蜗壳式旋风分离器内三维强旋湍流流动进行了数值模拟.结果表明 在分离空间和灰斗内,预报值与实测值吻合较好,表明数值模拟的合理性;在环形空间内预报值也与实测值接近,流动有明显的非轴对称性;在排气管内预报值与实测值一致性较差,表明湍流模型尚有待改进.     

Venlo型玻璃温室黄瓜动态生长模型的研究

黄瓜发育动态模型对于动态掌握温室作物生长规律具有重要意义。以de Koning模型为基础建立温室黄瓜动态生长模型,分别对黄瓜生长的光合速率、蒸腾速率、呼吸速率、生育期、同化物暂存库、叶干质量、果实干质量模型等进行研究。通过实验得到各观测指标的模拟值与实测值之间的相关系数平方R2和根均方差RMSE依次为:叶干质量:R2=0.9998,RMSE=0.0601 kg·m2;果实干质量:R2=0.9975,RMSE=0.9596 kg·m2;日同化物积累量:R2=0.9983,RMSE=0.0067 kg·m2,结果表明该模型对作物生长发育具有较好的预测性,可为温室作物生长环境优化控制提供依据。