回流流动及各向异性剪切紊流的数值模拟

本文对两类复杂紊流——存在回流区的单边突扩流动和强各向异性的剪切紊流进行了数值模拟．利用简化的紊流应力代数模型闭合紊流运动方程组进行计算，将计算结果与实测结果及k-ε紊流模型的计算结果作了比较．通过计算和对紊流模型进行结构分析可见，本文的模型能较好地模拟回流和紊流的各向异性特征，而k-ε模型不能．     

用非线性k-ε模型对狭缝冲击射流进行数值计算

采用Ｓｐｅｚｉａｌｅ的非线性ｋ－ε模型和标准的ｋ－ε的模型计算了狭缝冲击射流,给出了径向平均速度和脉动速度沿壁面法向的分布,并同实验结果作了对比．结果表明,当其他条件都相同时,线性和非线性模型在冲击射流的计算中相差不大,今后的改进应当在近壁区或对紊流模型本身进行     

水轮机蜗壳和固定导叶内部流动的数值模拟

为探求蜗壳内部的流动规律 ,优化蜗壳设计 ,对三峡混流式水轮机组模型蜗壳和固定导叶内部的流动进行了紊流解和 Euler解的全三维数值模拟。文中基于 Navier-Stokes方程的标准 k-ε紊流模型、Euler方程模型 ,采用贴体座标和交错网格系统 ,用 SIMPL EC算法 ,对蜗壳和固定导叶内部流动的联合计算结果进行对比分析 ,并与实验值进行了比较。还对流动的不均匀性进行分析 ,提出了改进和优化蜗壳和固定导叶设计的较为可信的解决方案     

基于局部冲刷的海底管道周围流动结构分析

基于N-S方程和泥沙输运方程,采用k-ε模型和SGS涡黏性模型为紊流传输模型;利用有限差分法进行求解,模拟的结果同Mao的试验值吻合良好。对不同管径影响的冲淤情况和流动结构做进一步模拟分析,得到了局部冲刷公式。k-ε模型和SGS模型的模拟结果表明,k-ε模型对于剪切应力的预测更具优越性。     

浓相气力输送分支管道分流特性的数值模拟

基于Fluent软件,采用Euler-Euler两相流研究方法和RNG k-ε湍流模型及SIMPLE压力速度耦合计算方法,充分考虑颗粒间碰撞和气固两相相互作用,对3种不同几何结构的分支管内,颗粒体积分数为10%的浓相气力输送过程进行数值模拟。模拟结果显示:气固两相的速度和动压在流经分支处后都减小,且在分支处都呈现出分支内侧比外侧大的现象;分支处固相在分支内侧聚集较多;管道初始部分和分支外侧气固两相出现较大的湍流;同时随着其中一分支管与主管夹角的增大,该分支内侧两相速度、动压值和固相含量都逐渐增大,外侧湍流逐渐增强、范围逐渐变广。     

竖井水平旋流消能工竖井与起旋室的数值模拟

文章应用k-ε紊流模型,用VOF方法对公伯峡竖井水平旋流泄洪洞竖井和起旋室的水力特性进行了模拟,并将数值模拟的结果和模型试验数据进行了对比,结果表明k-ε紊流模型应用于模拟竖井水平旋流消能工竖井段和起旋室的水力特性是可行的,数值模拟所得的各种水力特性,可以满足体型初步设计与优化的要求.     

风口布置对空调车室内流动与传热影响的数值研究

采用k-ε紊流模型及贴体坐标，应用整体求解法计算了空调车室内气固耦合传热问题.用Monte Carlo法分析计算了太阳透射辐射在车室内各固体表面引起的附加热流变化，并以此作为能量方程的附加源项，对不同风口布置的空调客车室内流动与传热进行了数值模拟研究．结果表明，送回风口的布置对空调车室内空调效果有较大影响．     

煤层气多分支水平井分支间距优化研究

建立了非均质双孔介质煤层气储层多分支水平井开采的数学模型,模型中考虑了裂缝中气体的扩散和主支、分支井筒内压降的影响,分析了煤层气多分支水平井分支间距对产能的影响。研究表明：采用多分支水平井开采煤层气储藏时,给定井身结构条件下,存在最优分支间距,当分支间距小于最优分支间距时,实际控制面积小,峰值产气量和累计产气量小;当分支间距大于最优分支间距时,累计产气量降低,相同控制面积下采出程度降低;现场开采煤层气储层时,当最优分支间距较小时,相对而言实际控制区域内煤层气采出程度更高;本文计算条件下,煤层气多分支水平井最优分支间距为200-300m。     

多块网格技术在三维复杂流动数值分析中的应用

将物理空间的复杂区域分解成多块，映射到计算空间，在计算空间中生成网格，然后返回到物理空间进行组合，生成物理空间中的整体网格，同时建立了计算空间与物理空间的拓扑关系．利用坐标变换将物理空间的N-S方程变换到任意坐标系（ξ，η，ζ）下，在该坐标系下求解N-S方程的笛卡儿坐标系的速度分量．以90°矩形截面的强弯管为例进行了数值分析，检验了所提的方法．     

在水工水力学中应用紊流模型的若干问题

本文分析了水工水力学中常见水流的一些特点:(1)高雷诺数、紊动剧烈;(2)非边界层型的流动,其突出的代表是迥流;(3)弯曲边界的曲率效应.介绍了几种可以解决上述问题的、比较成熟的紊流模型及其优缺点、适用范围、典型算例;重点分析混合长假设的局限性,介绍k-ε模型和应力-通量代数模型.据此,对于如阿采用合适的紊流模型更好地解决水工水力学中的某些遗留问题,提出了具体建议.     

并联管组流动特性的数值模拟

利用FLUENT软件,对并联管组流动特性进行数值模拟,并与实验结果进行了对比.数值模拟计算分析了进口流量和支管长度对流量分配的影响.在湍流的状态下,为了使流量分配得更加均匀,可以尽量减小进口速度,增加支管长度.     

分支管面积对Π型并联管组的水动力计算结果影响

在并联管组水动力学基本方程的基础上,分别采用水动力推进算法和水动力标准算法,对3种不同的分支管面积的Π型集箱进行计算,比较两种算法的计算结果差异.计算结果对确定水动力标准算法的适用范围有重要意义.     

分支管面积对Ⅱ型并联管组的水动力计算结果影响

在并联管组水动力学基本方程的基础上,分别采用水动力推进算法和水动力标准算法,对3种不同的分支管面积的Ⅱ型集箱进行计算,比较两种算法的计算结果差异．计算结果对确定水动力标准算法的适用范围有重要意义．     

可伸缩旋流器流场特性及分离性能研究

通过构建可伸缩旋流器计算流体动力学(CFD)数值模型,分析等效锥角和套筒层数对流场的影响,确定颗粒在流场中的分布情况以及分离效率的变化.结果表明:当固相体积分数为5%时,可伸缩旋流器对粗颗粒的分离效率达到95%,与常规旋流器持平,溢流提取的细颗粒数量高出常规旋流器5%以上;当固相体积分数增加至20%时,可伸缩旋流器中粗颗粒的分离效率比常规旋流器下降得更为明显,而细颗粒的分离效率则无显著变化.结果表明:改变等效锥角可以实现可伸缩旋流器分离性能的调节;在较低体积分数条件下,可伸缩旋流器具有更好的分离性能;在较高体积分数条件下,可伸缩旋流器须进一步优化.     

碱金属热电转换的多孔芯内热质传输特性

对基于AMTEC(Alkali Metal Thermal to Electric Converter,碱金属热电转换器)的毛细多孔吸液芯建立轴对称恒温相变模型,通过求解多孔芯区及液体通道区热质传输控制方程得到毛细多孔芯中的流动与传热特性,分析了工质流量、入口温度、多孔芯厚度、孔隙率和有效孔径等参数对压力、速度和温度分布的影响;同时通过分析最大毛细力与回路压降之间的关系,给出了多孔芯有效孔径的适用范围和提高多孔芯性能的改进措施。研究结果表明：与三维两相流蒸发模型比较,文中的模型具有较好的预测准确性;以碱金属为工质的毛细多孔吸液芯和液体通道内的流动与传热特性与传统工质存在不同。     

两相流振荡流动特性的可视化实验研究

为了解决活塞内冷油腔中气液两相流的振荡传热问题,设计并搭建了由柴油机改装的往复振荡实验装置,利用高速摄像技术对内冷油腔实验件中气液两相流的振荡流动过程进行了可视化观测实验,分析在不同转速和液体填充率下实验件中气液两相流在起振阶段和充分振荡阶段的振荡流动形态。结果表明：在起振阶段,气液两相的分界面明显,没有强烈的湍流混合运动,在充分振荡阶段,液体的运动规律及流动形态呈周期性变化;转速主要影响气液两相流的湍流强度,填充率主要影响气液两相流的流动形态。研究结果揭示了内冷油腔中气液两相流的振荡流动规律,可为高强化活塞的结构优化设计提供参考。     

气体再燃燃烧器喷口流动特性冷态实验研究

以某350 MW锅炉为原型建立冷态模拟试验台,研究气体再燃技术中再燃气体和炉内旋转气流的混合程度及气体再燃条件下实验炉内的空气动力场,并采用标准k-ε湍流模型对其进行了数值模拟.结果表明,不同的再燃风速度对炉内的空气动力场有影响.再燃风速度过小时,再燃风偏离射流轴线较早,不能射入炉膛旋转气流的中心部位;而当再燃风速度过大时,导致再燃风射穿炉内旋转气流.以上两种情况均不能对炉内气流起到很好的覆盖效果,进而影响着再燃气体和炉内气体的混合程度.     

气固两相栓塞流动的特性研究

在长距离气力试验台上,以压缩空气作为输送动力,分别对粉煤灰和水泥粉体进行输送试验,得出了气固两相流动特性参数的变化规律,分析输送过程的阻力特性.结果表明,随气体表观速度的增大,固体质量流率、固体速度及气固间滑移速度呈增长趋势,而压力损失呈下降趋势.考察了物料特性对两相流动特性及阻力特性的影响.利用力平衡原理建立了料栓平衡方程式,并结合试验数据得出了预测栓流运动阻力损失公式.     

针翅套管传热元件阻力特性实验研究

针翅套管式强化传热元件是一种新开发的传热管,传热效果好.以润滑油与水作为实验介质,对多根针翅高度与节距不同的针翅套管进行单管实验.根据实验结果,分析了油侧通道中针翅高度、节距、针翅管管径等参数对针翅套管阻力的影响,总结了适用于针翅套管阻力计算的实验关联式.应用该实验关联式对其他不同参数的针翅套管进行阻力计算,计算结果与实验结果符合较好,证实了实验关联式的可靠性.     

轴向流吸附器内部流场特性

以轴向流吸附器内部流场为研究对象,采用CFD软件对其内部气体流动特性进行数值模拟.比较轴向流吸附器内无气体分布器、仅加装单一多孔板气体分布器、加装多孔板气体分布器与单级挡板相结合等3种方式对吸附器内部流场均匀分布的影响.未加装气体分布器的轴向流吸附器内部气流分布严重不均;仅加装单一多孔板气体分布器的轴向流吸附器内部流场的气体流动稍有改善,但气流分布仍不均匀;加装多孔板气体分布器与单级挡板相结合的方式,吸附器内部流场的气体流动得到明显改善.多孔板气体分布器与单级挡板组合使用时,保持气体分布器开孔率不变,开孔孔径为0.003 m时气流分布最为均匀,效果最好;保持开孔孔径不变,气体分布器的开孔率为0.388时气流分布最为均匀.