离心叶轮内三维紊流流动数值模拟

采用ＲＮＧｋ－ε模型对Ｇｈｏｓｔ离心叶轮内三维紊流流动进行数值模拟,与实验结果对比表明,在叶轮进口截面处,流体高速区位于盖侧与压力面交附近,随流体流动高速区沿轮盖逐渐向吸力面侧移动;在第三截面上,即当流体由轴向向径向转过５８℃,计算结果准确预测到吸力面与轮盖交角区域内的尾迹流动;在第四、五截面上尾迹区逐渐扩大,且尾迹中心位置沿轮盖向压力面移动,这与实验结论相吻合。     

横掠管束非稳态周期性充分发挥流动的数值模拟

以锅炉省煤器中的流动和换热为应用背景,分别采用稳态和非稳态的数学模型对横掠管束的周期性充分发展流动进行了数值模拟,结果表明,在Re大于150到小于1000的范围内,横掠管束的周期性充分发展流动问题是非稳态的,当采用稳态模型时,数值计算结果会随迭代次数的增加而振荡,得不到收敛的稳态解,当采用非稳态模型计算时,对节距较小的情况,在管的后缘处得到对称的非稳态涡;对节距较大的情况,在管的后缘处得到周期性脱落的非对称涡。     

人体上呼吸道中呼吸气流特性的研究

基于医学CT（ computed comography）扫描得到的原始图片,利用图像辨识技术,重建一个包括鼻腔、咽、喉和主气管的真实人体上呼吸道的三维几何结构．采用大涡模拟法求解其复杂几何结构内的气体流动现象,计算中采用与实际呼吸过程相对应的呼吸强度来仿真呼吸过程．讨论和分析呼吸道内气流和压力的分布特性和规律．结果表明：在咽部由于突缩几何结构的存在,导致速度剧烈上升和压力的急剧下降;在吸气和呼气过程中流场结构和压力的分布存在较大的差异;随着呼吸强度增大,呼吸道内最大速度增大,内外压力差也增大。     

冰箱内非稳态自然对流的二维数值模拟

对冰箱内非稳态自然对流换热进行了二维数值模拟，３个互不连通而有一定程度耦合的空腔（冷冻室、冷藏室及果菜盒）构成了所的自然对流空间，根据实测结果，给定了２个蒸发吕的温度及冰箱外壁面温度随时间变化的规律，给出了在周期性非稳态工况下速度场与温度场 的数值计算结果，考察了几个参考点上的温度随时间的变化，得出了２个蒸发器表面局部努谢尔特数和平均努谢尔数随时间作周期性变化的规律。     

螺纹管管内流动与传热的数值模拟

采用数值模拟的方法对螺纹管管内的流动与换热情况进行了研究.针对不同槽深螺纹管在不同雷诺数下内部的速度矢量场进行了对比分析,详细研究了螺纹对管内两种流动方式及其对流动和换热的影响.研究结果表明,随着槽深e的增加,旋流不断加强,减薄边界层,涡流引起的扰动也逐渐增强,并加强了管内流体径向混合,因而强化了螺纹管的换热能力.但是当槽深e继续增加到一定程度时,旋流的增强主要集中于对换热影响较小的中心区域,而对换热影响较大的壁面附近的变化很小,这时旋流对换热的强化影响很小;此时涡流核心区又会逐渐形成死流,从而弱化换热,并且随着槽深e的增大,死流区逐渐扩大.     

纸浆流动的数值模拟

作者分析了有关宾汉流体的计算及湍流两相流的现状，在k-ε湍流模型和使用壁面函数法处理近壁区问题的理论基础上，通过引入一些合理的假设，建立了一个比较有效的处理纸浆纤维悬浮液的数学模型，并对其进行了数值模拟。作者通过对直圆管中纸浆纤维悬浮液两相端流的模拟，证明了流核区的存在（r/R=0-0.2)。由纤维相和液相的速度分布，说明了滑移扩散连续介质模型的正确性，将不同初始湍流强度进行比较，可进一步解释有关“阻力减小”的现象。     

玻壳模具冷却腔内流动传热的数值模拟

给出了玻壳模具冷却腔的流动换热模型及模具冷却腔内表面传热系数的计算方法,采用雷诺时均方程法和可实现是k-ε湍流模型对凸模冷却腔中冷却水的流动和传热进行数值模拟,近壁区域的处理采用壁面函数法．以此为基础,可以计算出冷却水的速度场、换热系数场等的分布,为玻壳模具温度场的数值分析提供了必需的边界条件．     

搅拌槽内非牛顿流体流动场的数值模拟

对搅拌槽内非牛顿流体湍流流动的数值研究还很缺乏.文中尝试利用k-ε模型计算了假塑性流体羧甲基纤维素钠(CMC)水溶液在搅拌槽内的三维流动场,并与粒子成像测速(PIV)法测得的实验结果进行了比较.计算结果表明,非牛顿流体CMC水溶液的宏观流动场与牛顿流体(水)的流动场有较大差异,主要是主体流动减弱,并在叶端附近形成涡旋流动.主体流动区内的速度分布与PIV测量结果吻合较好.剪切速率在槽内的分布相差较大,桨叶附近与槽壁处的剪切速率较大,在主体流动区域较小.     

陶瓷过滤器脉冲反吹系统内流场的数值模拟

将陶瓷过滤器滤管内流场简化为二维轴对称、可压缩、非稳态湍流流场，采用贴体网格和计算流体力学方法对脉冲反吹系统内流场进行了数值模拟。模拟结果表明，在脉冲反吹过程中，引射空间和滤管内、外流场均为非稳态流场。在气体引射过程中，喷吹气流与被引射气流的相互作用不断变化。在初始阶段，由于喷吹气体速度较小，引射器入口区域存在二次引射现象。随着喷吹气体速度的增大，引射气量也逐渐增加；当脉冲反吹过程临近结束时，管内气体首先在引射器入口外侧的集气室内流动，随后逐渐扩展到引射器内部区域。     

Micro-particle deposition and lobar distribution of mass flow in human upper respiratory tract model

A representative human upper respiratory tract model consisting of oropharyngeal and asymmetric tracheobronchial(TB) airways from the trachea(G0) to the main lobar bronchi(G2) was constructed. Laminar-to-turbulent airflow for typical inhalation modes as well as micro-particle transportation,wall deposition and mass flow to lobes was simulated using the CFX10.0 software from Ansys Inc. The numerical particle deposition efficiency of the oropharynx region and two generations(G1 and G2) of TB airways shows gre...     

巷道磁黄铁矿尘在人体呼吸道的沉积规律模拟研究

为揭示磁黄铁矿尘在施工现场人体呼吸道的沉积规律,以安徽某金属矿采样巷道磁黄铁矿矿样为研究对象,运用Fluent等软件,建立人体呼吸道三维模型,对不同作业区域运输和铲装2种不同工艺流程下、不同质量浓度的磁黄铁矿尘在人体呼吸道的颗粒沉积进行模拟。结果表明,不同呼吸强度、不同工艺、不同粒径下的磁黄铁矿主要沉积在人体的咽喉以及气管部分,当矿尘粒径大于5.456μm时,即作业人员在巷道中距离风口较近的作业区域作业时,矿尘将全部沉积在人体呼吸道中。人体呼吸道的总颗粒沉积率随颗粒质量浓度的上升出现先下降而后波动稳定的规律,随颗粒粒径与呼吸强度的增加而增加,距运输巷道风口越远总沉积率越小。基于磁黄铁矿尘在人体呼吸道沉积规律及实际工况,提出了相应的防护措施。     

北京市上呼吸道感染与气象环境关系及其冬季天气分型初探

上呼吸道感染(简称上感)是常见的多发病,它与气象、环境(污染)条件密切相关.选取北京市2009年1月1日-2011年12月31日的上感急诊就诊人数资料和同期气象、环境资料,在去除就诊人数资料周末效应的基础上,采用Pearson与Spearman相关分析方法,综合分析了四季中各气象要素和污染物浓度与上呼吸道感染就诊人数的关系,并用聚类分析法对冬季上感多发期的天气形势进行了分型.结果表明:春季上感就诊人数与湿度和降水量呈负相关;夏季就诊人数与平均温度、最低温度呈正相关,与最大风速呈负相关;秋季就诊人数与温度、降水量呈负相关,与3种污染物浓度呈正相关;冬季就诊人数与温度、相对湿度、降水量呈负相关,与气压呈正相关.春、夏、冬3季气象条件对上感发病的影响大于环境条件的影响,秋季环境空气质量的作用大于气象条件的作用.对冬季上感多发期天气分型后发现,降温剧烈、高压、干燥、晴朗、风较大的天气条件下就诊人数最多,处于升温过程、较湿润的天气条件下上感就诊人数最少,可为当地居民相关疾病的预防提供参考依据.     

热消散式流量传感器的建模仿真与研究

根据能量守恒定律和流量测量原理,使用流体计算软件建立了热消散式流量传感器的数学模型并进行了数值分析.模拟了管内传感器与流体的湍流换热过程,计算出在不同流速下的传感器探头温度分布情况,分析了流体温度、传感器封装材料、加热功率以及安装方式对传感器测量精度和适用量程的影响.计算结果对热式流量传感器的设计和优化提供了重要的参考...     

可吸入颗粒污染物在下呼吸道运动和沉积规律的数值模拟

为研究受慢性阻塞性肺病影响的呼吸道内气固流动特性,建立了基于Weibel模型的5～8级三维肺部模型.气相采用标准k-ε湍流模型,颗粒相采用离散颗粒模型.三级呼吸道内模拟的气固流动特性与实验结果进行了对比验证.在呼吸强度为30,60和90 L/min条件下,模拟了稳态、非稳态吸气时第7级内侧呼吸道受慢性阻塞性肺病影响收缩...     

人体呼吸动力过程仿真研究

人体呼吸动力过程的呼吸参数和动态变化影响和决定了与人体呼吸领域相关设备的研制和参数设定。根据人体呼吸的运动规律,构建呼吸动力方程,进而利用仿真手段模拟人体呼吸动力过程,获得呼吸过程中的肺容积、呼吸流率和呼吸时间等动态呼吸参数。与以往的研究和实测数据验证比较,仿真过程和获得的数据更加贴近人体的实际呼吸运动过程,并且设置了更为详尽且独立的影响呼吸动力过程的参数,给出了易于理解的仿真框架。呼吸肌作用力方程和仿真获得的动态呼吸参数可用于人体模拟肺、供氧系统和辅助呼吸装置等设备的设计和参数设定。     

Flow Chamber流动腔高度的数值研究

平行平板流动腔是当前研究不同切应力下细胞的变形特点的主要工具之一，通过ANSYS计算力学软件，对相同压力边界条件下不同高度的流动腔内的定常不可压粘性流体的流动进行了数值研究，发现Flow Chamber流动腔底部切应力只有在离两端有一定距离的中间部分才是均匀分布的，而在入口和出口都有比较大的跳跃，入口处的切应力值明显要大干出口处．     

广义Oldroyd-B流体的非定常Couette流的精确解

讨论了带分数阶导数的广义Oldroyd-B流体的非定常Couette流,应用Laplace变换和Weber变换及广义Mittag-Leffler函数,得到了该问题的精确解。     

恒定有压扩散流的大涡模拟

采用大涡模拟（LES）方法对恒定有压扩散流进行了数值模拟，对大尺度漩涡直接求解Navier-Stokes方程，小尺度漩涡采用标准Smagorinsky亚格子模型模拟．针对不同雷诺数下扩散段内的水流进行数值模拟，得到了各雷诺数流动时的时均速度场，分析了不同流态下扩散段内恒定有压扩散流时均流动特性．通过对不同流态下扩散段内连续瞬态流场的分析，探讨了不同雷诺数流动时扩散段内瞬态流场结构特点以及分离区内漩涡的变化规律，指出在恒定流状态下扩散段内存在流动的局部不稳态现象（主流的非周期性摆动），并对此现象进行分析．计算结果和试验结果吻合较好．