基于Realizable k-ε模型的控制阀流场特性研究

针对煤化工行业中专用控制阀易于磨损失效的问题,提出一种基于Realizable k-ε的有限元数值模拟分析方法.以不平衡单座式控制阀为研究对象,通过对其内部结构进行简化,得到有限元分析的物理模型,基于Preston磨损经验公式,对控制阀内流场不同初始速度下的压力、体积分数和湍流耗散率的分布特性进行分析.数值模拟结果表明,当初速度小于10m/s时,控制阀表面磨损最小.     

不同形状建筑物周围风环境的研究

运用k-ε双方程湍流模型数值模拟了几种不同形状的建筑物和一组建筑物群周围气流绕流的三维流场．结果表明，当来流的风速相同时，不同形状的建筑物的气流绕流流场是不同的，建筑物的几何结构是影响其周围流场分布的主要因素之一；建筑物群周围的绕流过程比单个建筑物更加复杂，除了具有单个建筑物绕流过程中所产生的流动分离和回流等复杂特征外，还存在建筑物之间的互相影响。     

大曲率弯管中湍流的计算与模型考证

一些文献在使用标准k-ε模型预测弯道湍流时缺乏网格无关性检查和湍流参数的比对。本文结合具有详细测量数据的弯道湍流算例,研究了标准k-ε模型结合壁面函数法在不同网格密度时的计算结果。检查表明排除网格依赖性以后,标准k-ε模型与壁面函数法的结合使用可以获得明显优于前人的计算结果,即使是在弯道的后半段,计算结果仍然与实验数据良好地吻合。同时采用当前预测复杂流动时较受欢迎和好评的SST k-ω模型作比对分析,考证两种模型对曲率影响的预测能力。结果表明,SST k-ω模型对于弯道后半段的主流速度和二次流速度预测值优于标准k-ε模型,但对湍流动能和脉动应力的预测结果则显示标准k-ε模型在数值上与实验值更为接近,优于SST k-ω模型的结果。     

湍流边界层中方体表面压力的二维数值模拟

采用ｋ－ε模型及ＳＩＭＰＬＥ方法，计算了绕方体流动的湍流界层中方体表面的压力发布，所得计算结果与实测结果比较符合，计算结果表明，本文的方法为实际模拟风绕建筑物的流动等钝体绕流问题提供了有效手段。     

旋流燃烧室中NO排放的数值计算

采用数值模拟的方法研究了旋流燃烧室中旋流数对NO排放的影响，其中湍流采用修正的k-ε模型，燃烧采用EBU-Arrhenius模型，NO的生成包括热力NO和瞬发NO，采用设定的PDF模型．计算结果表明，随着入口旋流数的增加，旋流燃烧室中的高温区移向入口，火焰长度缩短，宽度增大；NO排放量先增加，后减小．因此，适当调整燃烧室的旋流数可以降低NO排放。     

Algebraic-Stress Turbulent Model of Planar 2-D Pollutant Transportation in Curvilinear Coordinates

The shallow-water equations and pollutant convective-diffusive equation are transformed into curvilinear coordinate system. The anisotropic algebraic-stress turbulent model is introduced to simulate the turbulence items, and algebraic-stress turbulent model of planar 2-D pollutant convective-diffusive in curvilinear coordinates is build. The meandering channel with measured data of concentration in lab is adopted to validate the model, and the distribution figure of pollutant concentration field calculated through this model and that of the k - model, which show the model is superior to k -ε turbulent model in dealing with anisotropy character of flow.     

基于连续可变压缩系数的内燃机缸内湍流数值计算

论述了内燃机缸内压缩形式随着燃烧室几何形状的不同而改变的观点,结合燃烧室主要几何尺寸参数采用数值计算方法对缸内压缩形式进行插值计算,改进已有k - ε湍流模型中体现压缩性的系数,从而修正了缸内k - ε湍流模型.进一步将修正后的模型应用于一内燃机缸内湍流数值计算中,得到的计算结果与标准k - ε模型计算结果以及实验结果进行了比较.结果表明:修正后的湍流k - ε模型模拟精确性有所提高,适用于计算内燃机缸内湍流运动.     

两相湍浮力分层流k-ε模型

将研究精细的两相湍浮力分层流预报模型作为目标,广泛地涉及了两相湍浮力分层流精细模拟的理论和方法．以通用的ｋ－ε湍流模型为基础,考虑了浮力对紊动的影响,建立了两相湍浮力分层流的ｋ－ε模型,对存在速度和密度分层的湍浮力流动进行了数值模拟．计算结果正确地反映了分层及紊动特征,与实测结果吻合较好     

基于RNG k-ε湍流模型钝体绕流的数值模拟

采用RNG k-ε湍流模型对钝体绕流流场进行了数值模拟．计算采用非交错网格的有限体积法求解二维不可压N-S方程．计算结果表明，RNG k-ε湍流模型可以成功地模拟绕钝体的不稳定、非定常和剧烈分离流动。     

不同网格尺寸下三种湍流模型数值模拟方柱绕流的比较

本文利用有限体积法采用Fluent软件对方柱绕流流场进行了全面数值模拟。影响钝体周围流场的数值模拟结果的因素主要有四种计算区域的尺寸、计算网格的大小和分布、离散格式的精度阶以及湍流模型。本文考虑了三种湍流模式(标准k-ε模式,RNGk-ε模式,realizablek-ε模型)对计算结果的影响,给出了数学模型和计算结果,并与实验数据进行了比较,旨在考虑不同模型计算结果的差异;同时对每种模式采用了五种不同的网格大小尺寸,比较了近壁面网格尺寸大小对计算结果的影响。结果表明,网格太粗或太细都影响结果的正确性,因此必须选一种合适的网格尺寸。     

沟槽姿态倾角对二阶涡流特性的影响

基于k-ε湍流模型,提出一种简单精确的计算沟槽表面二阶涡流特性的数值计算方法,研究了-15°、0°、15°3种不同沟槽姿态倾角对二阶涡流静压及速度分布特性的影响。结果表明:高压区中心压力在姿态倾角0°时最大;低压区中心压力在-15°时最小;当沟槽姿态倾角为0°时,因高压区与低压区压力差造成的压差阻力最小。沟槽迎风面较陡时,在二阶涡流湍流边界层造成强烈的扰动是该区域产生强烈高压的主要原因。     

不同建筑物宽高比的街道峡谷内部气流场数值模拟

基于标准的k—ε双方程湍流模型,数值模拟了2种峡谷宽高比和4种建筑物宽高比下的开阔地域街道峡谷内部气流场．模拟结果表明,峡谷上部生成一顺时针大旋涡,并在此大旋涡的驱动下,峡谷内部形成一个逆时针旋涡;建筑物宽高比(W／H)对峡谷内部气流场具有显著影响,在W／H较小的情况下(如W／H=1／5),峡谷上部顺时针旋涡向峡谷内扩展而挤压峡谷内的逆时针旋涡,在峡谷宽高比(B／H)一定的前提下,上部顺时针旋涡向峡谷内部扩展的程度随w／H的减小而增大,而在w／H一定的条件下,上部顺时针旋涡向峡谷内部扩展的程度随B／H的加大而增强．从上述峡谷内部流场的特征中可推断出,在建筑物高度一定的条件下,缩小建筑物宽度和加大峡谷宽度会增强峡谷内外空气的交换,从而有利于峡谷内空气品质的改善．     

来流方向对建筑物周围流场的影响

运用ｋ－ε双方程湍流模型数值模拟建筑物周围的流场，并计算模拟了风向的变化对建筑物周围流场的影响，从而说明来流方向是影响建筑物周围流场的重要因素之一．     

考虑磁场影响的k-ε湍流模型推导及感度分析

针对电磁精炼及电磁连铸过程金属熔液流动现象,确定了磁场作用下导电流体湍流场中脉动电磁力的计算方法·结合Navier Stokes流体运动方程,推导了考虑磁场影响的k ε湍流模型·将修正后的k ε湍流模型应用到流动控制结晶器的流场计算中·结果表明,使用修正的k ε湍流模型计算的湍流动能分布区域缩小,平均流动动量略微变大·使用修正前与修正后的k ε湍流模型计算的速度分布差别较小,但更倾向于抑制湍流的产生·     

卫生型泵内部流道流场分析

针对广东日新泵业两台不同参数卫生泵的实测结果,对叶轮内部三维不可压湍流流动进行了数值模拟．通过商用软件Fluent 5．0对两台泵的叶轮进行数值计算,计算过程采用标准k-ε湍流模型及SIMPLEC算法．通过对两台泵流动状况的研究与分析,揭示了叶轮内湍流流动的速度分布、压力分布情况,指出了两台泵叶轮结构的合理性,并提出了第二台泵叶轮的修改方案,同时对泵的水力性能进行了预测,从而为卫生型泵的优化设计奠定了基础．     

波浪变形数值模拟

从 Navier-Stokes方程出发 ,采用修正的 k-ε模型来封闭雷诺方程 ,作为紊动波浪场的控制方程 .采用修正的 VOF方法跟踪自由表面 ,应用施主与受主单元模型求解流体体积函数 F的输运方程 .在差分离散方法的基础上 ,采用通度概念 ,对不规则边界进行处理 .在近壁区范围内 ,采用壁函数技术解决壁面效应问题 .通过数值计算成功地模拟出椭余波通过潜堤时波面的变形过程 .     

基于流体体积法的溢流堰粘性流场数值模拟

为了对溢流堰的流场进行数值模拟,从完整的N-S方程出发,采用k-ε两方程湍流模型封闭Reynolds方程,作为基本控制方程,对自由表面的追踪采用了VOF（volume of fluid）方法.数值计算中,对基本控制方程采用了基于交错网格的SIMPLE算法,对自由表面控制方程采用了施主-受主方法.计算了溢流堰上的流速和压力分布,并与已有的试验结果作了比较.结果表明,计算方法能够比较准确地模拟溢流堰的流场.     

旋风除尘器内天然气的流场分布分析

为了分析不同型式旋风除尘器内的流场特点及其几何参数对流场的影响,采用FLUENT软件中的RNG k-ε湍流模型对不同型式旋风除尘器的速度、压力场进行了模拟,通过对旋风除尘器内流场的模拟计算,得到了对其实际操作很有价值的认识与结论,并为旋风除尘器的设计、改进及后期除尘器可能出现的问题提出了建设性方案.     

基于非标准分析湍流模型及其应用

基于自然界层次结构的非标准分析湍流理论是新近提出的湍流理论，它以Robinson的非标准分析为数理逻辑基础，从全新的角度得出了三阶精度湍流封闭方程，从理论上证明了粗网格数值计算理论的正确性，为湍流及湍流相关理论如燃烧的数值计算开辟了全新的发展空间.文中运用有限体积法数值求解忽略0(ε2)项的非标准分析湍流封闭基本方程，比较了平板速度边界层计算解和Blasius解，比较了两种不同湍流模型的计算结果，初步验证了非标准分析湍流理论的正确性.     

多喷嘴对置式煤气化炉内气固两相流动及壁面沉积

对我国具有自主知识产权的多喷嘴对置式煤气化炉内的气固两相流进行了数值模拟分析.在合理简化和假设基础上建立了基于Eulerian-Lagrangian模拟方法的炉内气固两相流动模型,采用Realizable k-ε模型描述炉内复杂气相湍流运动,应用颗粒轨道模型随机追踪煤粉颗粒在湍流气流中的运动.通过数值计算获得了炉内气固两相的速度矢量、颗粒分布、颗粒运动轨迹,以及颗粒碰撞并沉积于壁面的通量分布.揭示了该型气流床煤气化炉内气固两相流动特征,并分析了入口速度和炉体上部高度对气固两相流动和颗粒在壁面沉积的影响规律.结果表明:对撞流显著增强炉内气固流动湍动,强化气固相互作用,并使煤粉颗粒在炉内有效分散,有利于化学反应高效进行;在喷嘴入口及顶部的壁面处颗粒沉积率较大.