多机组泵站进水池优化水力设计

采用三维紊流数值模拟方法对多机组泵站进水池的流态进行分析研究,并在此基础上进行优化水力设计．数值模拟结果表明多机组泵站位于进水设施两翼的进水池大多为偏流进水,在多机组泵站进水设计中采用蜗形进水池,前池采取一定整流措施,可以改善进水池内的流态．     

基于CFD技术的泵站进水池水力性能研究

为了改进泵站进水池设计,应用CFD技术对进水池内部流态和水力性能进行分析.首先基于重整化群湍流模型和SIMPLEC算法,数值模拟了泵站典型矩形进水池内的定常流动;然后基于流速均匀度优化目标函数,分析了进水池进水管内各个断面的轴向流速分布规律,并提出了叶轮名义高度的取值范围,即喇叭口直径的1.3～1.7倍.计算结果表明:矩形进水池内流态紊乱,水力性能差;增加导流墩和采用W形后壁后,进水池流态和水力性能能得到明显改善.     

在偏流进水工况下矩形进水池三维紊流数值模拟

进水池设计要求是为水泵提供较好的进水流态,进水池内流态的好坏主要取决于进水池结构本身及其进水条件.通过计算流体动力学方法针对偏流进水工况下开敞式矩形进水池内的三维流态进行数值模拟,并与无偏流进水工况下的流态对比分析,研究表明开敞式矩形进水池在无偏流工况下有着较好的进水流态,但是在偏流进水工况下流态恶化．     

泵站蜗形进水池进水流态数值分析

进水池设计要求是为水泵提供较好的进水流态,进水池内流态的好坏主要取决于进水池结构本身及其进水条件．应用计算流体动力学方法对无偏流及偏流进水工况下蜗形进水池内的三维流态进行了数值模拟,并与矩形进水池的流态进行对比分析,模拟结果表明蜗形进水池无论在无偏流工况还是在偏流工况下都有着较好的进水流态,对偏流影响不敏感,其水力性能优于矩形进水池．     

圆形立柱对侧向进水泵站前池流态的影响及其整流机理

利用计算流体力学(computational fluid dynamics, CFD)模拟软件研究单排圆形立柱对侧向进水泵站前池流态的改善情况,及其参数对回流区范围大小和进口断面行近流速均匀度的影响.计算结果表明,单排圆形立柱可使水流向前池两侧分流,缩小边坡回流区范围,使进口断面行近流速更均匀,有效改善水流流态.单排圆柱宜布置在距离进水池31.05D_0(D_0为吸水管直径)处,圆柱间距越大、数量越少,其阻水分流效果越不明显.     

泵站开敞式进水池流动特性数值模拟

为深入研究开敞式进水池的内部流态,基于定常不可压流体的控制方程和重整化群(RNG)湍流模型,采用CFD技术,通过SIMPLEC算法,计算其三维流动,获得整体流场结果,揭示了泵站进水池水流运动规律.研究表明,进水池内流动可分为进水池直段、喇叭口吸水和进水管内流动3个阶段,各阶段的流动特征不同.在进水池喇叭管的下方、进水池水面附近吸水管靠后壁处、进水池两个边角及侧边壁下方靠近底部处等区域是易形成旋涡的主要位置,须采用措施进行预防.     

泵站前池和开敞式进水流道的数值优化

基于RNG k-ε紊流模型,雷诺时均N-S方程,运用流体计算CFD软件对某泵站前池和开敞式进水流道进行三维流动数值模拟以及水力性能的优化设计。采用先局部后整体的优化方法,先对进水流道的底部坡度进行优化,再通过不断改变前池进水流道的总宽度,对泵站进水结构进行整体的优化设计。以进水结构出口断面速度均匀度和水力损失为目标函数,针对设计流量工况点做数值模拟。结果得出,优化后进水结构的水力损失由0.003 5 m降低到0.001 5 m,进水结构出口流速均匀度由38.62%提高到74.94%。优化后进水结构无漩涡产生,流态均匀,进水结构经优化后水力损失较小,说明数值模拟参与到前池和进水流道的优化缩短了试验周期,节约了成本,可以准确、可靠地指导工程应用,为同类泵站的设计和安全运行提供参考。     

基于RNG紊流模型的城市排水泵站前池数值模拟研究

本文基于雷诺平均N-S方程和RNGk-ε模型,在压力和速度耦合采用SIMPLEC算法上,对城市排水泵站前池流态在设计工况下进行了数值模拟。计算结果和实验值吻合一致,同时计算结果表明在设计开机工况下,城市排水泵站进水池内部存在复杂水流流态,研究结果可以用来对城市排水泵站前池的优化设计和调度运行创造了条件,具有一定的工程使用价值。     

泵站进水弯道三维流动分析及流态改善研究

采用雷诺时均方程结合k-ε紊流模型首次对典型泵站进水弯道水流及其流态改善进行三维数值模拟，计算结果与试验值吻合。计算优选出的组合底坎有效地改善了进水流态。对实际工程郑集泵站前池复杂流场的三维数值求解进一步证明该模型是正确的，求解方法是可行的。采用数学模型结合物理模型的研究方法可缩短研究周期，降低研究成本。     

基于SST k-ω湍流模型的泵站侧向进水流态改善研究

泵站侧向进水前池中易形成不良流态,为了改善不良流态,以Fluent为平台,采用SSTk-ω湍流模型,研究了某侧向进水排涝泵站的进水水力特性,通过定性与定量分析,得出了最佳的导流墩布置方案,有效地改善了该泵站前池的不良流态.分析结果表明,侧向进水前池中,由于水流侧向流入,进水前池各纵向断面的流态不是对称分布的,设置导流墩分配水流时,应根据工程实际情况适当调整;针对漩涡产生的位置设置导流墩,能有效地消除漩涡,改善进水流态.     

切向/螺旋进气道稳流实验与数值仿真

为了研究内燃机进气道及缸内的流动规律,并验证数值仿真在内燃机中流动的可行性,对典型的内燃机切向/螺旋组合进气系统的三维流场进行了稳流实验,并用商业软件Fluent数值仿真了实验条件下进气道及缸内流场.由文中给出的算法计算的涡流比及流量系数与实验结果具有较好的一致性.通过仿真流场分析发现,随着气流逐渐远离气缸盖,垂直于气缸轴向的截面上速度分布越规整,越易形成单一方向的旋涡.研究结果表明,数值仿真可以较准确地得到直观的进气道和缸内流场,补充了稳流实验.     

基于CFD的海洋立管系统严重段塞流数值模拟

利用CFD软件Fluent建立二维全尺寸仿真模型,对立管实验装置中的严重段塞流现象进行数值模拟研究。模拟方法中,采用液体体积函数(volume of fluid,VOF)法追踪气液界面;将长距离海底管道等效为箱体,以提高计算效率。模拟出了立管系统中的四种流型:典型严重段塞流(SSI)、严重段塞流II(SSII)、过渡流型(SST)和稳定流动;并对这四种流型的模拟结果进行了实验验证。最后,对典型严重段塞流的瞬态流动特性进行了深入分析。结果表明:采用数值模拟方法计算效率高,可准确模拟严重段塞流现象,为长距离立管系统中严重段塞流研究提供了切实可行的模拟方法。模拟工况下,气液喷发的瞬时质量流量可达入口的2.5倍以上,气液平均流速可达入口的4.5倍以上,其瞬态流动特性的分析对严重段塞流危害的准确评估有重要意义。     

汽车空气滤清器进气阻力分析

为了降低汽车空气滤清器进气阻力,应用计算流体动力学方法建立壳体和滤芯的耦合数值计算模型.利用正交分析方法研究进出气口结构参数对进气阻力的影响规律,总结进气阻力随流量变化的关系式,通过滤芯的流量-压降实验验证数值计算方法的可靠性.结果表明:进气阻力随着流量的增加呈抛物线趋势增加;在额定流量工况下,进气阻力随着出气口面积的增加而减小,负载时最大降幅达到37.2%;进出气口圆角半径越大,进气阻力越小,负载时最大降幅分别达到16.6%和36.2%.     

495汽油机进气系统的改进及其进气过程的三维数值模拟

对495汽油机的进气道和燃烧室进行了改进,运用流体分析软件FIRE对改进前后的进气系统进行了较为全面的模拟计算,获得了其内部流场的详细状况,并做了对比分析.实测了改进后不同气门升程下的进气流量,并与模拟计算值进行比较,计算和实验结果基本吻合.结果表明改进后的495汽油机进气系统有更好的流动特性,也验证了三维数值模拟的正确性.     

叶片进口边位置对船用离心泵性能数值模拟与试验对比

为了研究叶片进口位置对船用离心泵内部流动和性能的影响。针对一国内生产的NSL125-415/A02型船用离心泵,在不改变原始叶轮设计的基础上,运用泵与旋转机械专业设计工具CFturbo分别将叶片进口边两次前移和两次后移,设计了四种新的叶型。然后采用全粘性三维湍流数学模型数值模拟计算了5组(包括原型泵)不同工况下的船用离心泵内流场,对比了不同位置叶片进口边对船用泵流量-扬程、流量-效率等外特性曲线以及叶轮内部流场在不同工况下的流动分布,并且将原型泵数值计算结果与试验进行了比对。结果表明：适当将叶片进口边位置向叶轮轮毂处偏移,可以相对改善叶轮内部流场分布情况,降低叶轮出口位置附近湍动能强度;在一定范围内,随着叶片进口边位置向轮毂处偏移,船用离心泵扬程有所提高,整体效率略有增加,且高效区域面积变大;通过与试验对比,运用数值计算方法来预测船用离心泵内部复杂三维流动是可行的。     

多沙水源取水泵站正向前池边壁型式及圆形进水池尺寸的确定

通过理论分析、模型试验和对现有多沙水源取水工程的调查,研究并给出了正向前池边壁的合理曲线型式和圆形进水池尺寸的确定方法。研究结果可应用于实际工程。     

活性焦脱烟气SO2过程的流场模拟

活性焦烟气脱硫技术是采用多孔活性焦,通过吸附作用对烟气中的SO2进行脱除.为了解操作参数与结构参数对吸附脱硫塔效率的影响,使用数值模拟的方法对活性焦烟气脱硫装置内部流场进行分析.结果表明:入口结构对进气分布影响很大,在较合适的入口速度10～14 m/s范围内,脱硫效率为89.6％～ 92.3％;而进气分布的均匀性、吸附温度及水蒸气含量等操作参数的准确选择是保证脱硫效率的关键.     

直喷式柴油机进气涡流的预测及与油束的匹配

燃烧室内的空气运动对燃烧过程有重要影响 ,然而实际发动机的缸内气流运动不便直接测量 本文根据稳流气道试验台的试验结果 ,建立了进气涡流预测模型 ,将稳流试验与实际进气过程有机地联系起来 根据所建立模型的模拟计算结果 ,对试验样机的进气道进行改进 改进后的进气道所产生的进气涡流与油束匹配良好 ,降低了发动机的燃油耗和排气温度