高速列车牵引变压器的通风散热性能

基于高速列车在运行过程中,封闭设备舱内会产生大量热量,若不及时排除,会损坏设备舱内的关键设备,严重影响列车安全运行,采用实车试验和数值模拟相结合的方法,研究高速列车牵引变压器风道形式对其通风散热性能的影响。研究结果表明:冷却风道出风口平均风速的数值计算结果与试验结果较吻合,两者相对误差仅为2.9%,验证了数值计算结果的可靠性;当牵引变压器风道采用对称机构时,出风口风量与风道进口面积存在1个理论关系式,通过该式可以得到任意进风口面积下牵引变压器出风口风量。     

基于FLUENT的大倾角综放面通风降尘系统

针对大倾角综放工作面倾角大、风流运动多变导致通风系统复杂、最优排尘风速难确定等问题,基于气固两相流动理论,建立大倾角综放工作面仿真模型.通过FLUENT软件进行数值模拟,研究了不同通风方式下综放工作面风流运动规律和粉尘分布、上行通风与下行通风的降尘机理及大倾角综放工作面的最优排尘风速.结果表明:上行通风时,人行道空间的沿程粉尘质量浓度为1200~1600mg/m3;下行通风时,人行道空间的沿程粉尘质量浓度为460~600mg/m3.下行通风方式更加适用于大倾角综放工作面.最优排尘风速为25~28m/s,入口风速不宜超过30m/s.对比工作面现场实测粉尘质量浓度与数值模拟分析可知,二者结果较为一致,验证了数值模拟结果的可靠性与准确性.研究结果可为大倾角综放工作面采取有针对性的防尘措施提供理论指导.     

城际铁路隧道列车风特性及对人员安全的影响分析

采用数值模拟方法,对列车在城际铁路隧道内运行过程中所产生的列车风变化过程进行分析,计算CRH2流线型列车在隧道内运行时,隧道内沿纵向不同位置列车风最大风速,进一步探讨隧道内列车风纵向和横向分布特性,并参考相关标准分析隧道内轨侧疏散通道、轨下疏散通道进行人员疏散时的安全性.结果表明:车头风速梯度很大,且在车头侧面空间出现风速转向,环隙空间内气流流动为典型的Couette湍流流动和Poiseuille湍流流动的叠加,车尾风速最大,对轨侧人员安全最为不利;CRH2流线型车以200km/h速度运行时,轨侧疏散通道最大风速17.2 m/s,轨下疏散通道口及通道内最大风速分别为15.2和9.5 m/s.按照16.9 m/s风速标准进行判断,人员可从轨下疏散通道进行疏散.     

钢塔对间冷散热器换热性能的影响

利用计算传热学软件Fluent,在自然通风状态下,对国内首个2×660 MW机组钢结构外覆铝板冷却塔间接空冷散热器的流动和换热性能进行数值模拟、分析和研究.考核工况下,水平加强环对散热器换热量和钢塔通风量的影响约占设计值的2.7%;铝板换热量约占机组排热量的0.6%;随着环境风速的增大,钢塔抽力逐渐降低;当环境风速高于10m/s时,出现塔内热空气流出冷却柱的现象;当环境风速高于20m/s时,塔内出现"穿堂风",间冷散热器的换热量和钢塔通风量明显增加;当环境风速低于12m/s时,随着环境风速的增大,间冷散热器的换热量和钢塔通风量逐渐降低;当环境风速高于12m/s时,随着环境风速增加,间冷换热量和钢塔通风量呈增大趋势.     

高瓦斯隧道施工通风处理数值模拟分析

采用计算流体动力学软件(简称CFD软件)对紫坪铺高瓦斯隧道施工通风处理效果进行模拟,从瓦斯浓度降低方面来看,1m/s风速能满足通风要求,0.5m/s风速基本能满足通风要求,0.2m/s风速不能满足通风要求。通过现场风速与瓦斯浓度的监测,在掌子面风速为0.5～0.6m/s时,隧道内瓦斯浓度在允许浓度范围之内。数值模拟方法与实际情况相符。     

通风措施对于改善高桩码头上部结构耐久性的模拟分析

考虑到近海地区形成的盐雾易于在高桩梁板式码头的梁格空间内聚集,码头上部结构面临严重的大气区锈蚀风险,为从源头上降低锈蚀风险,基于优化结构物通风的思想,运用数值模拟方法构建了多组自然通风和单独设置风道的辅助通风模型模拟实际高桩码头梁格空间流场变化。结果表明,在自然通风组中当遮挡比为1.15时,梁格空间内自然通风形成的流场扰动最弱;针对处于这种不利情况下的码头结构,提出3种辅助通风措施(梁上开孔法、板上开孔法、联合开孔法),对其效果进行了对比。3种措施的开孔半径对梁格内部的空气流通特性变化趋势影响不大;孔径变小会大大降低梁格进风口区域空气的风速;结合施工难度和成本综合分析得知,板上开孔方案最优。     

办公室不同通风方式效果模拟与分析

目的研究夏季办公室置换通风、侧送风和混合通风的特点及效果,探索不同通风方式对室内空气品质和热环境的影响,设计有效的办公室通风系统,创造良好的室内环境.方法利用Airpak软件对置换通风和侧送风进行模拟计算,得出了两种送风方式下室内温度场、速度场以及PMV-PPD指标分布.结果侧送风形式下,空调送风运动轨迹呈抛物线分布,新风抛物线以下工作区域温度较低,主要分布在24~28℃,在人体经常活动的范围内速度大小为0.25 m/s,PMV-PPD指标接近于0.置换通风热力分层,温度自下而上升高,工作区内风速为0.096 m/s,温度为26℃,PMV-PPD指标小于侧送风形式的PMV-PPD指标.混合通风工作区温度分布比较均匀,为28℃左右,但是工作区风速较高,为0.6 m/s.结论办公室采用置换通风方式活动区空气品质好,既能营造良好的工作环境又可利用空气自身浮升力达到节能目的,是一种理想的通风方式.     

狭长密闭空间高硫天然气泄漏组合控制效果研究

为研究底板排气、通风及挡烟垂壁对狭长密闭空间高硫天然气泄漏控制效果,利用ANSYS Fluent 19.2软件模拟多种工况下硫化氢摩尔含量为5%的高硫天然气持续泄漏60 s后硫化氢及甲烷分布特征。分析底板排气速度、通风风速及挡烟垂壁下垂高度对泄漏高硫天然气分布影响规律。结果表明：增设挡烟垂壁使泄漏高硫天然气形成涡流,挡烟垂壁下垂高度应设置为0.5 m;当底板排气速度为4.0 m/s,采用0.63 m/s通风能将泄漏高硫天然气限制在泄漏口所在挡烟垂壁区间,为最优组合;通风及底板排气系统能在高硫天然气云团表面形成空气膜,可防止高硫天然气大范围扩散。     

火电厂汽轮机房局部机械通风数值模拟及优化

为了改善汽轮机房通风效果,保障人员舒适工作和设备安全运行,通过数值模拟研究江苏某2×1 000 MW机组汽轮机房内空气温度场和速度场的分布情况并验证模拟结果准确性,引入新型局部机械通风进行优化改进,研究机械通风流量及角度对温度场的影响。研究结果表明:当底层通风流量达6 m3/s、运转层通风流量达10 m3/s以上时,可以将人员主要活动区温度降至设计要求范围内;对于底层通风口,通风角度在0°~10°范围内,机械通风会将厂房内热空气排挤向自然进风口附近,抑制底层自然进风,该情况在实际工程中需要避免;当角度大于20°时抑制作用消失,但通风角度过大会使得厂房东侧温度升高,综合考虑通风角度选择20°较为合理。     

建筑腔体对室内风环境的影响及模拟分析

腔体是超高层建筑塔楼的外向型公共空间,不同腔体的布局和尺度差异会影响建筑的室内风环境.文中研究了腔体在过渡季节通过烟囱效应的拔风作用对室内自然通风状况进行改善的可能;通过选取广州地区南向接触式腔体为研究对象,建立简化的概念模型,借助特定的风环境模拟软件对室内风速、PMV-PPD(预计平均热感觉指数和预计不满意者百分数)进行计算分析.结果显示,通过设置合理的腔体高度、腔体进出风口大小及位置,可以使大多数楼层在过渡季节获得稳定的自然通风,并使室内热环境处于人体舒适范围内.     

低NOx旋流煤粉燃烧器气固两相流模拟

为提高旋流煤粉燃烧器稳燃与燃尽性能,降低NO_x排放。通过数值模拟方法研究了在中心风速4～9 m/s,内二次风速5～16 m/s,外二次风速8～20 m/s,外二次风叶片角度30°～75°时,DBC-OPCC型低NO_x旋流燃烧器射流的气固两相流流动特性。结果表明:两侧回流区随着内二次风速增加而向中心靠拢,其长度随着中心风速的增加而缩短。内、外二次风在一定程度上影响一次风的刚度以及回流区的范围和方向。外二次风叶片开度,与相邻两叶片之间中心区域的径向速度和出口流场轴向速度之间存在一定规律。     

捕风系统通风性能的数值模拟

捕风装置作为一种新兴的自然通风技术,在气候温和地区,比如英国的建筑中,得到了普遍应用.基于广泛使用的计算流体动力学(CFD)商用软件Fluent,对一种常见的方形截面捕风系统的通风性能进行了研究.建立了0.5 m/s、1 m/s、2 m/s、3 m/s、4 m/s、5 m/s、6 m/s风速和0°至45°范围内4个风向角条件下500 mm边长的方形捕风系统模型.CFD模型计算结果与实验结果在低风速下吻合良好,认为在高风速下有相对较大的误差是由于空气进口的均匀性变差引起的.通过模拟图像能够观察到捕风装置风道内部详细的气流运动,这样就很容易确定使用实验手段难以辨别的4个风道的送排风作用,从而可以利用数值模拟手段给出改进的计算结果.对捕风装置的性能与外界风速和风向的关系也做了讨论.与风道测试相比,CFD软件容易方便地得到结果,为设备的改进发展提供全面的设计参考.     

强横风下青藏线客车在不同高度桥梁上的气动性能分析

采用数值模拟方法,在模拟自然风和均匀风风速分别为30m/s的情况下,研究不同高度桥梁上列车受到的横向力和侧滚力矩,导出了桥梁上车辆的横向力系数和侧滚力矩系数的表达式。计算结果表明:桥高为30m时,采用模拟自然风计算得到的横向力和临界倾覆点处侧滚力矩比采用均匀风得到的计算结果分别大约58%和63%,且桥梁越高,计算结果差别越大;车体周围的流场与速度矢量分布方式相似,但采用模拟自然风时,车体的表面压力最大值和车体周围的速度最大值分别为1.14kPa和67.6m/s,远大于采用均匀风时的最大值0.82kPa和58.8m/s;车辆受到的横向力、侧滚力矩基本上与车辆形心处的风速的平方成正比;车辆的横向力系数和侧滚力矩系数均与桥梁的高度呈指数关系,当量横向力系数为0.974,当量车体重心处的侧滚力矩系数为0.082,当量临界倾覆点处侧滚力矩系数为0.592。     

隧道火灾集中排烟时机械补风风速研究

 火灾集中排烟模式下,隧道两端射流风机需向隧道内部补充新风,以使排烟区域向火源附近排烟口方向集中,缩小烟气影响范围。从烟气控制效果出发,提出排烟效率、烟气蔓延范围、能见度3个指标作为判定合理机械补风的依据。以某越江隧道工程集中排烟为例,采用火灾动力学模拟软件FDS对-2.8%坡度隧道在不同排烟口开启方案(上游3个/下游3个、上游2个/下游4个、上游1个/下游5个)、不同纵向补风风速(0、1、2、3m/s)下的12 组火灾工况进行模拟计算。结果表明:纵向补风风速对集中排烟效果影响显著,本隧道区段火灾集中排烟时的合理纵向补风风速为2m/s,小于纵向通风时的临界风速值。     

不同通风方式下地铁区间隧道火灾烟气特性分析

为了解不同通风方式下隧道火灾烟气的运移情况,开展了管道热烟实验;进行了不同通风方式下火灾烟气运移的数值模拟;分别采用理论计算和数值模拟方法得到了不同火源热释放速率的纵向临界风速。结果表明:纵向风速较小时管道中的烟气呈现层状运动,风速较大时烟气分层现象消失;车厢内烟气的温度高于车厢外相同高度的烟气温度;采用数值模拟得到的临界风速低于弗洛德临界模型的计算结果;相同火灾功率时压入式通风临界风速比抽出式通风临界风速略小。当隧道内产生速度不小于2 m/s的纵向风时,可将烟气限制在火源的下游隧道。     

木材干燥室内部风速场的数值模拟与优化

为了改善木材干燥室内部风速场的均匀性以提高干燥质量,对材堆到侧墙距离为0.30 m,风机风速分别为2.0、3.0、4.0 m/s的工况下木材干燥室内部风速场,采用Fluent进行数值模拟与分析,得到风速分布最佳时的工况。此外,在最优风速场工况下,通过改变材堆到侧墙距离(0.25、0.30、0.35 m),对试验结论进行验证。结果表明:对于顶风式木材干燥室,选择风机风速为3.0 m/s、材堆到侧墙距离0.30 m时,木材内部风速场最均匀,采用Fluent得到的模拟值与实际值相差不大。通过Fluent方法对木材干燥室内部风速场进行数值模拟,可有效优化风速场的均匀性。     

近10年南海海表风场季节特征统计

基于Fortran程序和Grads(Grid Analysis and Display System)软件,利用QN(QuikSCAT/NCEP)混合风场,统计了近10年(1999年8月~2009年7月)期间南海海表风场特征,主要统计了风速风向的季节特征,期望研究结果可以为航海、防灾减灾等提供参考。结果表明:(1)春季,风速的大值区位于南海北部,约3.5~5.0 m/s,台湾海峡能达到5.5 m/s;除泰国湾和北部湾以外的大部分海域以东北风为主,北部湾以偏东风为主,泰国湾以偏南风为主。(2)夏季,受西南季风影响,大部分海域以西南风为主;风速的大值区位于中南半岛附近海域,该海域为传统的南海大风区,约5~7 m/s。(3)秋季,为季风过渡季节,风向稍显凌乱,南海中北部已转东北风,而南部部分海域的西南风尚未完全消退,泰国湾在该季节则以西北风为主;风速的相对大值区位于南海北部和台湾周边海域,约6~9 m/s,台湾海峡基本都在9 m/s左右。(4)冬季,受冷空气影响显著,整个南海均以强势的东北风为主;风速大值区呈东北-西南走向,大部分海域的风速在8 m/s以上,台湾海峡能达到11 m/s左右。     

偏二甲肼池火灾热动力学特性数值模拟

为探究偏二甲肼池火灾热动力学特性,对无风和有风环境下的偏二甲肼池火开展了系列数值模拟。讨论了无风时油池尺寸(1m~9m)对火焰结构、轴向及横向温度分布和辐射热流密度等热动力学特性的影响,有风时偏二甲肼池火热动力学特性随环境风速(1m/s~4m/s)变化的规律。结果表明：无风环境下,随油池边长增大,偏二甲肼池火火焰高度由2.67m增大至13.22m,火焰最高温度从1006.23℃逐渐增大到1160.92℃,横向辐射热流密度随距离增大而减小;有风环境下,风速从0 m/s增大至4 m/s的过程中,池火火焰高度减小,火焰倾角从0°逐渐增大到82.3°,轴向温度分布规律在风速达到1.5 m/s后变为单调下降,下风侧温度及辐射热流密度由于火焰倾斜显著增加;拟合得到可准确预测无/有风环境下火焰高度、火焰倾角及横向辐射热流密度的工程关联式,偏差均在15% 以内。     

栽有番茄的玻璃温室内气流场分布CFD数值模拟

以栽有番茄作物的Venlo型两连栋玻璃温室为研究对象,基于计算流体动力学(CFD)技术,运用多孔介质模型、组分传输模型及DO辐射模型对自然通风工况下温室内湿空气的传输过程进行了3D数值模拟,并对模拟结果进行了试验验证.结果表明:温室中部测点气流速度的模拟值与实测值变化趋势相同,总气流速度和y向气流速度的模拟值与实测值平均相对误差分别为15.0%和10.9%,所建立的CFD模型有效.温室南部气流紊流程度高,存在大小不等的涡;北侧流速均匀;温室中部作物区及冠层上方气流流动平缓,作物冠层阻力对室内气流分布模式有影响.靠近侧窗的温室空间以风压通风为主,作物冠层及侧窗上部空间热压作用明显.     

基于CFD的室内自然通风及热舒适性的模拟

自然通风条件下室内空气流动及其对热舒适性的影响是住宅设计的重要因素．基于计算流体力学方法,应用Fluent软件,开展了自然通风热舒适性的研究．建立了天津某小区高层住宅建筑中两种户型的计算模型,对夏季典型气候下室内自然通风情况进行了模拟分析探讨了风向、风速和气温对室内自然通风的速度场和热舒适指数的影响．得出了A型房间的通风效果要优于B型房间的结论．利用数值方法对住宅的自然通风进行模拟,不仅可以评价房间的自然通风效果,而且对于住宅户型的设计具有重要的参考价值．