气体涡旋燃烧器三维湍流场的数值模拟

以气体湍流运动的微分方程组及k-ε湍流模型为基础,采用SIMPLE算法数值模拟研究了气体涡旋燃烧器中的三维旋转湍流场.旋转方向的迭代采用了CTDMA方法,计算收敛速度明显加快.预测结果与日本古火田朋彦的LDV冷模实测值吻合较好.     

向心涡轮无叶蜗壳内三维湍流场的数值模拟

用ｋ－ε湍流模型对无叶蜗壳内的三维湍流场进行了数值模拟，给出了模拟计算结果，并与实测流场作了比较，两者的分布规律吻合．分析了三维湍流场的流动特性，指出了流场的不均匀特征对涡轮效率的影响．     

舰船绕流流场的数值模拟

开展舰船绕流流场研究对认识舰载直升机起降过程中面临的气流环境具有重要意义。采用CFD方法对舰船航行过程中0°风向角10 m/s和20 m/s来流风速情况下舰船周围流场进行了数值模拟。结果表明：舰船上层建筑导致后端气流有明显紊乱但对着舰甲板的气流干扰程度较小;不同来流风速情况下流动变化规律大致相同;受机库影响,形成的下冲气流及其冲击到甲板在机库附近形成的低速回流区是舰载直升机进行起降任务所面临的主要问题。研究结果对舰船设计及舰载直升机安全快速起降具有参考价值。     

三维强弯管内湍流场的数值分析

应用加罚有限元方法求解三维、定常、不可压缩、时均ＮａｖｉｅｒＳｔｏｋｅｓ方程和Ｋε湍流模型方程,对Ｔａｙｌｅｒ实验弯管内的三维湍流场进行了数值分析,数值计算结果与文献中的实验结果吻合．     

基于湍流模型的汽车外流场三维数值模拟

从三维不可压缩流体的Navier-Stokes方程出发,建立数值模拟汽车外流场的控制方程组,分别采用三种湍流模型,即：BaldwinLomax模型、标准k-ε模型和低雷诺数k-ε模型来闭合控制方程组。使用有限元法对汽车外流场的控制方程组进行离散,采用结构非均匀网格方法划分计算区域,计算得到了各种湍流模型下的汽车外部速度场,并与实验结果进行了对比分析。结果表明,标准k-ε模型比其他两种模型具有更高的精度,能够更好地模拟汽车外部流场。     

圆管弯道内部流动数值模拟及湍流模式比较研究

运用有限体积法数值离散雷诺平均的Navier-Stokes方程,对90°大曲率圆形截面弯管内的湍流流动进行了计算模拟(其中雷诺应力分别采用标准k-ε模型、RNG k-ε模型、Realizable k-ε模型进行封闭),并将计算结果与实验资料进行了比较.结果表明,RNG k-ε湍流模型结合双层壁面区域处理方法能够较为准确地模拟大曲率管道中的流动现象.     

喷射泵湍流场及外特性数值模拟

对于喷射泵湍流场,采用k-ε湍流模型,在不同喷嘴入口流速条件下进行了数值模拟,给出了流场的速度分布、压力分布以及湍动能分布曲线。对流场特性分析表明,湍动能在喷嘴出口处和扩散管初段出现峰值,喷嘴出口处无量纲湍动能峰值位于不同的的径向位置,而扩散管初段的无量纲湍动能峰值则处于同一径向位置上。分析外特性结果表明,湍流场数值模拟结果与理论值吻合较好。最后分析了影响喷射泵的效率的因素,提出了在低流量比范围内的主要因素为流体混合损失,而在高流量比范围内的主要因素为喉管和扩散管摩擦损失。研究结果对进一步数值模拟以及工程应用有指导意义。     

平展流燃烧湍流场的数值模拟

将旋转离心力的作用引入Ｋ－湍流双方程模型中,在平展流内的强旋有回流区采用轴对称的圆柱坐标,其他区域采用直角坐标的组合坐标系统,有效地解决了对平展流燃烧流场的数值模拟数值模拟结果得出,旋流数愈大愈有利于稳定平展流的形成,而消耗的动力愈大;喇叭口曲率半径的增大亦有利于稳定平展流的形成,但燃烧器烧嘴砖厚度亦增大,提出在设计平展流燃烧器时,旋流强度取１．２～２．０,扩散喷口曲率半径取（０．８～１．５）Ｄ。     

横流中三维圆形垂直浮力射流特性数值分析

采用κ-ε双方程模型，结合混合有限分析方法对横流中三维圆形垂直热水浮力射流进行了数值模拟．计算所得的温升分布与试验值较为吻合．对射流的流动结构、分叉现象、射流轨迹线等进行了预报，得出了基于速度场和温度场的射流轨迹线不同，横断面上的两个高温区的夹角范围与空气中所得结论一致，影响射流的主要因素是射流对来流的流速比等结论，从而证明了运用该数学模型对横流中三维圆形垂直热水浮力射流进行数值研究的有效性．     

多缸柴油机进气管三维定常湍流流场数值分析

采用任意拉格朗日 欧拉 (ALE)法 ,对多缸柴油机进气管管内流动进行三维稳态可压缩湍流数值模拟 .计算物理模型针对实际进气管形状 ,湍流模型采用k ε双方程模型 ,进出口边界采用给定压力边界条件 .以某一非增压 6缸柴油机进气管为例 ,对 6分支歧管出口同时打开的情况获得了速度场 ,揭示了进气管管内流动特性 ,为进一步进行各缸进气不均匀性分析奠定了基础 .     

圆管内宾汉流体湍流流场的数值模拟

依据牛顿流体中建立的标准Ｋ－ε湍流模型这一基本思想，考虑宾汉流体本构关系的特点，建立了适用于求解宾流流动的控制方程。采用压力耦合半隐式算法，对管内宾汉流体紊流强度及流速分布进行了数值计算研究，取得了与实测值吻合较好的结果。     

方形截面弯管内的二次流动及其分叉

[摘要]基于曲线坐标系内的流动模型及其数学描述,采用Galerkin方法对方形截面弯曲管道内充分发展的稳态不可压层流流动进行数值模拟,分析管道曲率参数,c及流动条件Re数对管内二次流动特性的影响;给出管内二次流动的分叉状态图,并精确地求得出现四涡解的分叉点．     

半开式离心压气机叶轮三维湍流场数值分析

采用时均Ｎ－Ｓ方程、能量方程、连续性方程、理想气体状态方程及考虑压缩性修正的ｋ－ε双方程湍流模式，计算分析了高速离心式压气机半开式叶轮内部流场．在网格构造中将叶顶间隙及叶道作为独立的网格块处理，克服了以往此类研究中关于叶顶间隙流模拟方面的近似处理．计算是在考虑叶顶实际间隙及零间隙近似两种情况下进行，以研究叶顶间隙流对叶轮内部流动的影响．研究结果表明，当精确地模化叶顶间隙流动后，不仅可很好地预示叶轮内部的重要流动特征，而且计算的子午平均速度及相对气流角亦与测量值符合良好．相反，在零间隙的近似处理下，计算结果与实测值相差甚远，特别是在叶轮的后半部分．     

弯曲微小通道的流阻特性

设计了不同曲率半径、不同几何尺寸的弯曲微小通道，并对其进行了流阻试验，得出了不同几何尺寸的弯曲微小通道的流动特性，并采用N—S方程对流体在弯曲微小通道中的流动特性进行了数值研究．将试验结果与数值计算结果进行了比较，发现它们间存在较大的差异．为了正确解释这种差异，在对流体流动特性分析的基础上引入了粗糙粘度模型．计算结果表明，用粗糙粘度模型计算的结果与试验值吻合较好．     

考虑扭矩影响的弯曲井眼内钻柱屈曲特性分析

分析了弯曲井眼内钻柱屈曲特性,推导了考虑扭矩影响下的弯曲井眼内钻柱屈曲微分方程和屈曲临界载荷计算模型。针对ϕ215.9 mm井眼内的ϕ127.0 mm钻杆,建立了增斜和降斜井段钻柱的有限元模型,对比分析了考虑和不考虑扭矩影响时的钻柱屈曲特性。结果表明,钻柱正弦屈曲构型与扭矩无关,而只与钻柱所受轴向载荷有关,扭矩对螺旋屈曲构型影响较大。数值模拟得到的弯曲井段不同造斜率下的钻柱屈曲临界载荷与解析解的相对误差在15%以内,证明了数值模拟的可靠性。弯曲井眼内施加扭矩后,螺旋角位移增大,正弦和螺旋屈曲临界载荷降低。钻柱正弦屈曲形态变化较小,扭矩对螺旋屈曲变形的影响更大。增斜井段钻柱从顶部开始发生正弦和螺旋屈曲,钻柱底部保持平衡状态;在降斜井段,不考虑扭矩时,初始正弦和螺旋屈曲均首先出现在钻柱下部,考虑扭矩影响时,降斜段初始正弦屈曲出现在钻柱上部,初始螺旋屈曲同时出现在钻柱上部和下部。相对于增斜段,降斜段钻柱屈曲临界轴向载荷非常小,说明增斜井段发生屈曲的可能性相对较小,降斜井段则很容易发生屈曲。结果有望为水平井、大位移井弯曲井眼内钻柱设计、屈曲控制与强度校核提供参考。     

三维曲面柔性轧制辊形计算方法

分析了利用曲面柔性轧制方法实现三维曲面件成形过程中板料厚度变化与轧制变形之间的关系,推导出当工作辊弯曲形状为圆弧时,凸曲面柔性轧制不均匀辊缝的辊缝分布以及工作辊排布函数公式.根据该公式对凸曲面柔性轧制进行数值模拟研究,并通过计算将离散辊全局压下量转化为局部压下分量,得到较好的模拟结果.研制了小型实验装置并进行成形实验,得到典型实验件.数值模拟与实验结果表明,曲面柔性轧制用于成形三维曲面零件具有可行性和实用性.     

突扩管道中密相两相湍流的数值研究

利用颗粒动力学理论,建立了密相两相双流体湍流模型,给出了其封闭方程组,提出了一个简单而精确的颗粒径向分布函数的计算公式,运用所建的数学模型,系统地研究了竖直向下突扩管道中气固两相湍流的流动计算发现：两相突扩的流动特性与流动突扩比、两相间密度差、颗粒大小、颗粒的平均体积分数等有因素有关;颗粒相的流动特性在某一个颗粒直径下会发生突跃,这个直径的大小是与流动突扩比及两相的密度及粘度有关的。     

浮升力在竖直通道湍流中的作用

采用直接数值模拟方法研究了在不同湍流引发机制作用下竖直槽道湍流中统计量的变化以及湍流结构的变化,分别给出了强迫对流、混合对流和自然对流湍流时平均速度、平均温度、湍流脉动强度、雷诺切应力的统计结果以及湍流结构.结果表明:与强迫对流时相比,混合对流时浮升力作用使高温侧的平均速度升高,速度脉动强度降低,而低温侧的平均速度降低,速度脉动强度升高;浮升力使温度脉动强度在壁面附近区域显著增强,而在通道中心区域变弱.与强迫对流和混合对流的情况相比,自然对流的平均速度分布关于通道中心线反对称,通道中间区域的速度脉动强度最大,温度脉动强度则最小;雷诺应力最大值出现在通道中心区域,而负的雷诺应力产生在壁面附近.