200 km/h电力机车气动性能风洞试验与数值模拟

采用模型风洞试验和数值计算方法研究了200 km/h机车外形的气动性能.试验风洞为FD-09单回流低速风洞,模型缩尺比为1:8.873.数值计算采用流体动力学软件FLUENT,数学模型为三维粘性不可压缩流体雷诺时均方程和κ-ε双方程湍流模型.数值模拟结果与模型风洞试验结果基本吻合.在此基础上对多个外形的设计参数进行了优化,并对优化后的模型流场作了数值计算,得出了一些有益的结论.     

基于流体力学方程的二维烟雾模拟

介绍了一种基于流体力学方程并采取欧拉法实时模拟二维真实感烟雾的算法.为了获得视觉真实感,烟雾流体场的物理模型是根据Navier-Stokes方程定义;采取欧拉法将烟雾流体场划分为二维网格空间,并将烟雾速度场和浓度场分布定义于每个网格中心点;最后,通过双线性插值获得整幅图象中每个象素的烟雾浓度.试验证明该算法能实时高效地模拟具有真实感的二维烟雾效果.     

Effect of cold spray particle conditions and optimal standoff distance on impact velocity

冷喷涂中,粒子撞击基板时的速度对涂层形成起到至关重要的作用,而适当的喷涂距离可以使喷涂粒子获得较高的速度.利用商用CFD软件Fluent模拟了喷嘴外超音速流场的分布情况,分析了粒子自身条件对冲击速度的影响,同时提出了确定粒子与基板最佳距离的方法.分析发现,小尺寸、低密度以及不规则形状的粒子容易受到喷嘴外产生的膨胀波、斜激波和基板前的弓形激波影响.随着能量的耗散或当粒子穿过弓形激波时,这些粒子的速度明显下降.另外,在基板与喷嘴之间存在一个最佳距离,它的确定需要两个必要条件：一是基板处的气流必须保持较低的速度,从而使弓形激波的强度相对较弱;二是粒子须经膨胀波加速2次,即弓形激波前具有2个膨胀波,以确保气体可充分利用膨胀波的加速.     

稀溶液中线形DNA分子链结构及扩散的布朗动力学模拟

通过构建全参数化的珠一弹簧分子链模型,并运用一种高效稳定的半隐式预测-校验积分算法求解描述稀溶液中DNA分子链结构演化的随机动力学方程组,系统研究了体积排斥作用、有限伸长弹性作用和涨落流体动力学作用对分子链的回旋半径、质心扩散系数以及相应标度指数的影响.模拟结果能够验证良溶剂中分子链Zimm模型的标度规律,并揭示出3种...     

对22CrMoH连铸坯微观组织及合金元素影响的数值模拟

利用移动边界法得到22CrMoH连铸坯凝固过程中的温度场,在此基础上采用元胞自动机--有限元(CAFE)法对22CrMoH齿轮钢连铸坯的微观组织进行数值模拟,模拟结果与实际样品微观组织形貌基本吻合;探讨了Cr、Mo、Si和Mn等合金元素含量对铸坯微观组织的影响趋势.结果表明,在该钢号规定的范围内,适当提高Si、Mn元素含量能够提高等轴晶比例,使晶粒数目增加,晶粒平均半径减小;Mo含量的提高能够明显增加形核数量;适当减少Cr含量有助于提高等轴晶的比例,但对晶粒数目和尺寸影响较小.对22CrMoH钢中合金元素进行优化调整结果显示,连铸坯凝固组织得到了明显改善,等轴晶的比例提高近1倍,晶粒数目提高了19.96%,晶粒平均半径减小9.20%.     

基于数值模拟的热风炉燃烧模型

以首钢迁安2号高炉热风炉为研究对象,采用数值模拟的方法求出不同操作条件下拱顶温度以及燃烧效率,并求得正确表达空气预热温度、煤气流量、空燃比以及煤气成分与拱顶温度和燃烧效率关系的数学模型.该模型在满足拱顶温度约束的条件下,以热风炉燃烧效率为优化目标,得到热风炉的最佳操作模式.     

基于分形高斯噪声叠加的蒙特卡罗模拟定价

为了提高蒙特卡罗模拟定价的精度和效率,用循环嵌入方法快速精确地生成分形高斯噪声,进而叠加合成分形布朗运动,在此基础上运用蒙特卡罗方法模拟金融产品价格运动轨迹.通过对国电电力认购权证(国电CWB1)进行100个交易日模拟定价的结果表明,该方法比标准布朗运动能获得更高的定价精度.     

温度不均匀性对吸收池中气体吸收的影响

为研究温度不均匀性对低温控制吸收池中气体吸收的影响,建立了桌面不锈钢体低温控制吸收池体积分数标定装置,并使用自行编制的大气辐射传输软件ARH iRS进行模拟计算.实验结果和数值模拟计算结果表明,长1m,充满1.01×105Pa二氧化碳(CO2)气体的吸收池,由于吸收池内外温差导致内部温度不均匀分布(吸收池中轴向温度呈中心对称分布,且吸收池中间的气体温度较低,两端靠近窗片处的温度比中心温度高276~278 K),温度不均匀分布对吸收池气体吸收透射比的影响不大于0.05%,对反演体积分数的影响不超过0.80%,能够满足体积分数定标的需要.     

多场耦合作用下煤层气的渗流特性与数值模拟

根据实验研究煤样在轴向应力、围压、气压、温度单一因素作用下的渗流规律.利用Ansys12.0数值模拟了单场与多场耦合作用下煤层气的渗流规律,煤体的变形、孔隙压力、渗流场的分布规律.数值模拟得出:单场作用下煤层气在煤体中的渗流规律实验与数值模拟结果基本相同;多场耦合作用下煤的渗透率与平均有效应力曲线呈负指数关系;对试件变形的影响应力场大于渗流场,轴向应力对试件的变形大于围压;围压对渗流场的影响大于轴向应力,轴向应力对孔隙压力的影响大于围压,多场作用下孔隙压力大于单场作用.多场作用下数值模拟的结果与实验研究是一致的,因此研究煤层气的渗流规律必须考虑气-固-热的同时作用.     

钻孔抽放瓦斯流固耦合分析及数值模拟

钻孔抽放瓦斯是中国利用和治理煤层瓦斯最主要的方法。随着开采深度的加深,地应力场等因素对瓦斯渗流的影响越来越明显。基于对煤层瓦斯一系列的假设的基础上,考虑了地应力、煤层瓦斯压力变化对煤体骨架产生的变形的影响,推导出了孔隙率、渗透率的表达式。运用多孔介质渗流的基本定理和流固耦合的基本理论得出了瓦斯流固耦合控制方程。运用多物理场耦合分析软件对钻孔抽放下的瓦斯渗流场进行了模拟分析。得到了钻孔抽放条件下瓦斯压力的分布、不同的埋藏深度下以及不同的钻孔参数（抽放负压、钻孔半径）对瓦斯渗流场的影响。分析模拟结果可以对现场