DARPA2潜艇模型定常绕流水动力数值计算

自主开发了数值求解RANS方程的CFD计算软件.采用多块结构化网格的有限体积法,各块间网格线在交界面处正接,并有一层网格的重叠,便于块间的信息交换;采用SIMPLE方法和动量插值法处理速度-压力耦合;对流项的离散有多种差分格式选项,如一阶迎风(FOU)、二阶迎风(SOU)、中心差分(CD)、QUICK和NND等格式,扩散项采用中心差分格式离散;可选择的湍流模式有高雷诺数k-ε模型加壁函数,SA和SST三种湍流模式;给出了DARPA2潜艇模型大攻角定常流场和水动力的数值计算结果,并与国外文献的实验结果进行了比较,两者符合很好.     

Y~+值对潜艇流场大涡模拟计算精度的影响

为了准确获得潜艇的流场信息,采用不同的近壁面处理方法,结合两种湍流模型(SSTk-ω和LES)对潜艇的黏性流场进行数值仿真,并将计算结果与试验值进行对比分析,研究了潜艇黏性流场在定常及非定常情况下近壁面网格尺寸对计算结果的影响.结果表明:调整近壁面网格的Y+值能够有效地改善计算结果的准确性,当结合SSTk-ω湍流模型进行定常计算时,阻力计算结果的准确性随近壁面网格尺寸的增大而降低,Y+值处于2~50的计算结果最为精确;当应用大涡模拟对潜艇流场进行计算时,同一Y+值并不适用于所有计算项,阻力计算时Y+值控制在10~250、伴流场求解Y+值控制在2~50是最佳计算方案.     

基于重叠网格的潜艇旋臂试验数值模拟

潜艇水动力系数和流场特性对其操纵性的研究具有重要意义.为研究潜艇的定常回转运动,应用重叠网格法,对全附体潜艇回转运动的流场进行了数值模拟,并结合计算结果对潜艇回转的涡结构、艇体周围压力分布、速度场等流场结构进行了水动力分析.结果表明:重叠网格法对角速度系数的预报精度基本可以满足工程需求,但远不如对速度系数的预报精度;重...     

空化喷嘴内部流场的数值模拟

根据喷嘴的结构特点,建立了角形空化喷嘴和风琴管形空化喷嘴的三维结构模型和数值模型,选用RNGk-ε湍流模型,采用SIMPEC算法进行数值计算。结果表明,在空化喷嘴的圆柱段存在速度最大值,射流进入圆柱段后产生明显的负压,与周围介质发生强烈的空化作用,有利于空化气泡的产生。在特定参数下(圆柱段直径d=1mm、圆柱段长度S=3mm、扩散段长度L=8mm、出口扩散角=30°),角形喷嘴的空化效果优于风琴管形喷嘴。     

漕渡门桥航行水阻力和绕流场的数值预报

为了进行漕渡门桥水动力性能的研究，利用CFD（computational fluid dynamics）商用软件作为计算工具，用有限体积法离散控制方程，分别对带式和分置式漕渡门桥模型，在不同速度下航行时的水阻力和绕流场进行了数值求解。用重正化群k-ε湍流模型计算门桥壁面边界层流动，流体体积函数方法进行自由表面波形的数值追踪。计算结果与船舶拖曳水池阻力试验数据相比，具有良好的精度。该数值计算方法可作为研究门桥水动力性能方法的重要补充。     

双进口双锥旋流管湍流流场的数值模拟

采用湍流Girimaji非线性模型对双进口双锥旋流管内部湍流流场进行数值模拟。得到了该旋流管流场不同截面上的速度矢量分布情况和压力分布图，初步揭示了旋流管内部流场的分布规律。     

液-液旋流分离管湍流流场的数值模拟

采用雷诺应力模型(RSM)对一种旋流管内部的单相流动进行了湍流数值模拟。通过数值计算得到了旋流管内部流动的速度矢量分布情况,计算结果与经典文献资料吻合,证明了模型的正确,为进一步数值模拟打下了基础。     

高压除鳞喷嘴内部流场数值模拟与仿真分析

针对目前工厂广泛使用的高压除鳞喷嘴,应用前处理软件Gambit建立其内部流畅的三维模型,采用Fluent软件提供的Laminar层流模型对不同结构参数的喷嘴内部不可压缩、稳态、层流流场进行了数值模拟,并分析了各参数对其流场速度分布、压力分布和出口轴心速度的影响.仿真值与理论计算值十分接近,数值模拟结果表明,喷嘴收缩角和直径对其内部流场影响较大,而扩张角对其内部流场影响相对较小,但各参数都存在最优值,且各参数之间也存在着最优搭配使射流打击效果最好.     

涡轮流量传感器内部流场数值模拟中湍流模型比较

为了能够采用非实流标定方法来准确预测涡轮流量传感器的仪表系数以及获得传感器内部流场流动情况,分别应用S-A、标准k-ε、RNGk-ε、Realizablek-ε以及标准k-ω5种湍流模型,对涡轮流量传感器内部流场进行三维数值模拟,并将应用各湍流模型得到的仿真仪表系数与实流标定值进行对比和分析.对比结果表明,相比其他4种模型,标准k-ω模型可以更准确地预测涡轮流量传感器的仪表系数,其平均仪表系数与实流标定的仪表系数的相对误差为2.023%.因此,标准k-ω模型更适合应用于涡轮流量传感器内部流场的仿真与仪表系数的预测.     

弯曲进气道内外二维湍流流场数值分析与实验研究

本文应用有限体积法以二个埋入式弯曲进气管道内外流场进行了数值分析计算，其中用ＴＴＭ法生成了较为合理贴体曲线坐标网格，用ｋ－ε双方程形式湍流模型近似地模化了进气道内外的复杂湍流流声援笔有关实验数据对照后表明：来自进气道前方的进气气流一部分被管道吸入，另一部分沿着机体表面方向流过，管道进气口背风侧处存在一个明显分离区，进气道内部气流流动已经出现了严重畸变，数值计算和有关实验数据吻合得较好，为进一步研究     

仰角式油水分离器流场的数值模拟

仰角式油水分离器是一种新型、高效的重力式油水分离设备,为了深入了解其分离机理和内部流场分布,利用Fluent 12.0数值模拟计算软件,基于多相流欧拉分析方法,结合Realizable k–ε双方程湍流模型对油水两相在分离器内的分离过程进行了数值模拟。结果表明:所选用的数值模拟方法能够较为真实地反映分离器的分离特性和内部流场分布,与传统卧式分离器相比较,仰角式油水分离器内堰板处的"死油区"和"死水区"明显减小,油水分离效率更高,当仰角为12时,油水分离效率达到了最高值90.48%,提高了29.26%;仰角式分离器的结构简单,但内部流场分布较为复杂,入口分液管处的速度分布不均匀,存在不同程度的旋流,易造成油水两相在分界面处的掺混;分液管处的结构有待于进一步地改进。     

O-Sepa选粉机内三维流场的数值模拟

划网格时把模型分成了若干个块进行划分,对转子叶片和导向叶片附近的网格进行了加密处理,这样既保证了网格质量,又可以获得较准确的计算结果.使用商用有限体积CFD分析软件FLUENT 6.3对O-Sepa-N1000型选粉机内部三维流场进行了数值模拟,通过计算得到选粉机内的速度场和压力场图.模拟结果表明,标准k-ε湍流模型可以准确预测选粉机内的流场特性、径向速度、切向速度和压降.     

轴流泵水力模型内部流场数值模拟

基于Reynolds时均N-S方程,采用标准k-ε湍流模型,压力、速度耦合使用SIMPLEC算法,离散采用具有二阶精度的隐式格式差分,对轴流泵过流部件内部流场进行三维定常湍流数值模拟,得到泵内流动的速度和压力矢量分布图,以及其他一些流动的信息.数值模拟结果表明,设计工况下的流场分布和流态总体较好,但叶轮叶片背面进口靠近轮缘处出现局部低压,导叶外壁区域负荷大,说明该轴流泵水力模型还有进一步改进和对其性能进一步提高的必要.     

基于 CFD的发动机冷却水泵流场数值模拟及性能优化

为了给发动机冷却水泵的设计开发及优化提供理论依据,本文以某发动机冷却水泵为研究对象,基于计算流体动力学的方法,采用STAR-CCM+流体仿真软件对原始水泵模型的内部流场进行数值分析,模拟获得的水泵性能流量-扬程及流量-效率曲线与实验测试结果的变化趋势一致,结果表明搭建的水泵性能仿真模型对评估水泵性能是可靠的.为了提高冷...     

超音速射流流场中湍流模型

为了确定适用于超音速射流流场数值模拟的湍流模型,首先从理论上分析常用的五种湍流模型之间的差异及其适用范围;其次,采用五种湍流模型,分别对不同马赫数下超音速射流流场进行数值模拟,将数值模拟结果与实测值和理论值进行对比分析.结果表明:剪切压力传输k--ω模型与其他模型相比,通过对输运方程的修正,保证其在计算射流流场时具有较高的准确性;在喷管内部和外部射流流场的模拟中,剪切压力传输k--ω模型的计算结果与理论值和实测值具有较高的吻合度,在五种湍流模型中最适合于超音速射流流场的数值模拟研究.     

齿顶及啮合间隙对双螺杆压缩机流场特性影响

为了研究转子啮合间隙和齿顶间隙对双螺杆压缩机流场特性的影响,应用计算流体力学技术对压缩机内流场进行数值求解。通过有限体积法求解压缩机流场模型,采用RNG/K-ε湍流模型,流场迭代方法选用压力隐式算子分割法,耗散率方程和湍动能方程采用一阶迎风格式,能量和动量方程采用二阶迎风格式,基于改进的弹簧近似方法进行网格滑移和重构,对不同啮合间隙和齿顶间隙的二维压缩机内部流场参数进行数值求解。研究结果表明,压缩机啮合间隙、齿顶间隙越小,其出口压力越大,内部温度以及内部气体流速越小。     

复杂结构气体燃烧器三维流场和燃烧状况数值模拟

以美国JohnZink公司一种瓦斯燃烧器为几何原型 ,保持燃烧器和稳焰旋流器附近的三维复杂形状 ,生成了包括燃烧器和炉膛的结构化网格。以甲烷为燃料 ,采用标准的k ε湍流模型、双δ混合燃烧模型和蒙特卡洛辐射换热模型对燃烧器内的流动及燃烧状况进行了全尺寸数值模拟 ,计算了旋流器附近的复杂流场 ,预测了燃烧器流场、温度场以及各组分的分布状况。计算结果表明 ,标准的k ε湍流模型、双δ混合燃烧模型和蒙特卡洛辐射换热模型能够用于计算复杂结构内的流动和燃烧过程。     

磨料流体抛光流场分析与实验研究

基于流体动压理论和κ-ε湍流模型,利用Fluent仿真研究工艺参数对光学玻璃磨料流体抛光效果的影响趋势.结果表明:流场压力与流体入射速度成正比,与最小加工间隙成反比;流场压力沿限控轮旋转方向逐渐增大,在最小加工间隙之前处达到最大值;流体入射角度为45°时,流场压力达到最大值.依据κ-ε湍流理论和Navier-Stokes方程建立的压力理论模型与仿真计算结果吻合.对K9玻璃进行磨料流体抛光实验研究,结果表明增大流体入射速度能有效地提高玻璃表面质量.     

潜艇垂直面运动仿真及分析

为了研究潜艇等速直线定深运动的平衡和操纵规律，利用潜垂直面运动方程，导出了潜艇水下有纵倾等速直线定深运动平衡方程，并进行了仿真分析。结果表明，潜艇的平衡角随航速增大趋于常数，且首舵操纵时在低速区存在逆速。