船用燃气轮机排气系统红外抑制装置的温度场分布研究

本文在分析船用燃气轮机排气系统红外抑制装置结构特点的基础，从数值计算和实验测量两个方面分析了该装置温度场的分布特征。分析讨论了各种影响因素的作用，得到了若干有益的结论，为工程设计和分析船用燃气轮机排气系统红外抑制装置提供了理论依据，具有一定的实用价值。     

单总管排气系统多维非定常湍流数值模拟

采用任意拉格朗日－欧拉法,对柴油机三缸排气管进行二维非定常湍流数值模拟．湍流模型采用亚网格尺度模型,入口边界的流动随排气相位变化．模拟结果显示：当排气管处于一个缸排气时,流动出现很强的旋涡、回流及高压区;而当两个缸同时排气时,旋涡区消失,回流和高压区有较大的削弱．     

单总管排气系统多维非定常湍流数值模拟

采用任意拉格朗日－欧拉法,对柴油机三缸排气管进行二维非定常湍流数值模拟。湍流模型采用亚网格尺度模型,入口边界的流动随排气相位变化。     

格栅湍流场湍流特性的数值模拟

目的为验证数值模拟方法对于求解格栅湍流场的可行性,研究格栅下游流场湍流特性的变化规律.方法运用计算流体动力学(CFD)技术,采用大涡模拟(LES)方法,对两种格栅的三维数值模型进行计算.结果对于格栅湍流场的湍流特性,数值模拟结果同风洞试验结果吻合良好,所得规律一致.随着距格栅距离的增加,流场的湍流强度呈指数下降趋势,湍流积分尺度呈线性增加趋势,脉动风功率谱形状保持一致,但总能量呈减小趋势.结论数值风洞作为分析格栅湍流场的一种新手段,具有结果可靠、灵活性强、成本低等优点.     

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。     

基于多重角度离散的排气系统红外辐射特性数值模拟

为解决有限体积法耦合求解排气系统红外辐射特性时角度离散数目不足的问题,提出多重角度离散方法,并计算了某轴对称排气系统的空腔-喷流组合红外辐射特性。用较粗的离散角度耦合计算每个喷管空腔微元面的辐射亮度,用较细的离散角度对空腔-喷流组合辐射的每个控制角进行独立计算,求解红外辐射强度。结果表明,多重角度离散方法可以使排气系统红外辐射程序在保证计算精度的同时,探测方向更加灵活,克服了有限体积法求解喷管空腔-喷流组合辐射强度分布时角度离散数目不足的问题。     

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。     

超声速飞行底部排气弹三维湍流流场数值模拟

该文采用有限体积法数值离散雷诺时均Navier-Stokes方程,模拟了超声速飞行的圆柱体外部流场.其中两种湍流模式,即Spalart-Allmaras湍流模型和RNG k-ε湍流模型分别应用于该问题的求解.文中给出了数学模型和计算结果,并与实验数据进行了比较.结果表明:采用Spalart-Allmaras湍流模型能很好地描述高速运动体复杂的外部流场.利用上述模型对超声速飞行的底部排气弹三维流场进行数值研究,计算结果揭示了流场的物理现象和基本规律,以期对底部排气弹设计提供理论指导.     

湍流式冷却器流场压力场数值模拟

利用棒材轧后控制冷却可以在棒材表面形成回火马氏体，改善其组织和力学性能。运用流体力学分析软件Fluent，对湍流式冷却器流场压力场进行数值模拟，分析比较对称和非对称湍流式冷却器内冷却水的流场、压力场和温度场的分布，结果发现非对称湍流式冷却器内冷却水的湍流度高，冷却效果好。     

船用柴油机排气系统压力波的理论分析

在ＤＹ８３００ＺＣ１型脉冲转换增压柴油机上，对排气系统中的非定常流过程，应用特征线法计算排气压力波，把缸内和排气管内压力变化的计算结果与实测值相比较，发现两者相当符合，可以为进一步研究该种柴油机所采用。     

三维方形直角弯管湍流场数值预报

采用三维贴体坐标技术和ＳＩＭＰＬＥＣ算法，数值求解了由标准Ｋ－c湍流 模型封闭的雷诺方程，具体算例取为９０°方形截面弯管，使用壁函数处理固壁 边界条件，以及交错网格方法处理速度和压强的耦合。所得结果与对应实验 吻合良好，充分说明了算法的合理性和可靠性。     

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．     

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.     

弯曲圆管中矿浆湍流场的三维数值模拟及分析

采用三维、定常、不可压缩,时均Ｎ－Ｓ方程和混合长湍流模型,建立了弯曲圆管中矿浆流动的控制方程和模型,使用有限元法对计算区域进行了离散,并对流动方程进行了求解,为减小用有限元法计算三维湍流场的计算量而采用了加罚有限元法。     

4190船用增压四冲程柴油机进排气系统建模

基于MATLAB/Simulink仿真平台,构建4190型船用增压四冲程柴油机的非线性仿真模型,进行进、排气系统的仿真计算.以4190 ZLC-2型船舶中速柴油机为例,并将仿真结果与实验结果进行对比,验证了柴油机仿真模型的正确性.利用该仿真模型进一步研究进、排气系统对4190ZLC-2型柴油机功率、扭矩、燃油消耗率、充气效率等参数的影响.结果表明:柴油机进气总管直径偏移+20mm与排气歧管直径为65mm时,4190型柴油机经济性和排放性达到最优,为190系列船用中速柴油机性能优化设计提供了依据.     

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。     

可压衰减湍流中被动标量场的直接数值模拟及谱分析

运用高精度迎风差分方法及8阶精度群速度控制型差分格式(GVC8)对初始Reynolds数为72, 初始湍流Mach数0.2~0.9的可压衰减湍流的流场及被动标量场进行了直接数值模拟, 被动标量场的Schmidt数为2~10. 通过不同计算网格及不同方法的数值计算对本文结果进行了验证. 指出了可压衰减湍流中被动标量能谱存在的-1律, 压缩性效应使得高波数成分衰减加快. 对被动标量场进行了标度律分析, 发现可压湍流中被动标量场具有扩展自相似性, 而压缩性效应对被动标量标度指数的影响较小. 发现随着被动标量Schmidt数增加, 其标度指数的奇异性增强.     

湍流的预测

复杂工程系统中往往涉及流动、传热、传质和化学反应，而湍流的预测对理解这些复杂现象起着至关重要的作用。过去，这些工程项目的开发不得不依赖于小规模的实验研究；而现在人们逐渐重视计算机模拟，越来越多的工程技术人员应用商业计算流体力学软件对工程项目进行模拟计算。表面上看这些软件的计算结果似乎很理想。可以获得实验无法测量到的细节，并得到大规模体系的流场；而且，这些计算结果可以通过各种诱人的计算机绘图技术展现出来。遗憾的是，应用计算流体力学技术模拟工程系统中的湍流还很不成熟，实际应用中存在很大的问题。     

自然地表红外辐射场模型的改进

改进了以地表一维热平衡方程为基础的地表红外辐射场的理论模型,该模型考虑了具有不同地形的地表微元之间通过反射和透射等多种形式进行能量交换的物理过程.通过实测数据验证模型后发现,该模型模拟的地表温度比较合理.比较了由该模型和概率分布函数模型计算得到红外波段的辐射值,辐射能量结果基本一致;通过该模型的计算机模拟可以得到自然地表红外辐射场,可以反映辐射能量的空间分布.