螺旋离心泵固液两相流中的叶轮磨损分析

螺旋离心泵运送固液两相流介质造成叶轮磨损的问题较复杂.以模型泵为研究对象建立三维模型,利用FLUENT软件对其内部三维流动进行固液两相流数值模拟分析,用清水试验验证数值模拟计算的合理性.分别计算了不同固相体积分数下叶轮工作面的速度分布以及固相浓度在叶轮中的分布,并根据两相流中固相体积分数与叶轮的相对速度分布分析了叶轮的磨损.数值模拟结果表明:在螺旋离心泵的离心段,相对速度与固相浓度达到较大值,该段易产生磨损.     

具有振荡边界热源的两类融化问题的数值研究

构造定时间步长的有限差分方法求解具有周期振荡热源的球型和柱型两类融化问题,对融化过程中移动界面的运动和液态介质内温度场的变化进行数值模拟,并分析Stefan数、热源周期振荡的振幅和频率对移动界面运动和温度场分布的影响。数值实验结果表明,Stefan数对于移动界面的运动和温度场的变化会产生非常大的影响,而边界热源周期性的振荡对移动界面的运动会随着相变区域的增大而不断减弱。该问题的数值模拟为工程实践中的相变传热问题提供重要的理论参考。     

二维二相Stefan问题的数值模拟

本文利用线方法和变区域的有限元法,成功地实现了二维二相Stefan问题的数值模拟.本方法的优点是运动边界上的两个条件被同时满足,因此,它具有较高的精度,即使在粗网格情况.本文把一个正方形冰块的熔解问题作为典型的计算例子.在各种不同参数(热扩散系数、熔解潜热等)和两类边界条件下,给出了温度分布和分界面位置的数值结果.在退化的单相情况下,与Meyer的结果进行了比较,符合是很好的.     

孔隙介质中汽液两相流数值模拟的Lattice-Boltzmann方法

基于格子波尔兹曼方法(Lattice-Boltzmann Method,LBM)和Shan-Chen单组分多相流模型,用单组分两相流LBM方法对孔隙介质中等温汽液两相流流动特性进行了研究.通过理想状态下流体特性(相分离、表面张力计算、流固接触角、管道两相流以及变形液滴运动)的研究验证了LBM应用于孔隙介质两相流的可行性...     

固液两相流综合试验台管路设计

固液两相流流动的数值模拟具有不准确性,为了弥补这一不足,根据固液两相流的特点和试验要求,设计了固液两相流综合试验台.介绍了试验台的结构组成、关键仪器的选择、管路设计方案及设计特色.     

一种基于Snell定理反演二维斜界面的几何方法

在二维情况下,如果地质结构的分界面为一条有固定斜率的斜线,则反演该界面时所需要确定的参数可以归结为两个:一个是界面上的反射点,另一个是界面的斜率.依据Snell定理,利用源点与反射波最短路径点之间的几何关系,导出一种快速反演斜界面的方法.作为算例,首先利用时域有限差分法对一个二维倾斜界面模型进行了数值模拟,而后利用该方...     

新型卧式组合分离器数值模拟及试验研究

采用CFD方法和PDPA测试系统对中石油西南分院设计研制的新型卧式组合分离器内部进行了气液两相流数值模拟和试验研究,并将模拟结果和试验结果进行了对比分析。结果表明,数值模拟计算所得到的分离器分离效率与试验值基本一致,表明CFD方法可以运用于该分离器优化设计。通过数值模拟研究发现,减小分离器长径比对分离器分离效率影响不大,但对其内部流态影响明显;在进口气液组份不变时,进口流量在70 m3·h-1以下为分离的高效区,超过70 m3·h-1之后,分离效率明显下降。     

不同来流条件下高超声速进气道/隔离段的 数值模拟

进气道/隔离段装置是超音速冲压发动机的关键部件.采用有限体积法、隐式的二阶迎风格式和S-A湍流模型,对不同来流情况下的进气道/隔离段进行了二维流场数值模拟仿真,得到了在不同马赫数以及不稳定气流下两级圆锥压缩进气道/隔离段的流场及其工作范围,分析了不稳定来流对进气道/隔离段的影响及改进方法.仿真结果表明增加隔离段长度能够隔离非均匀气流对发动机内部的影响,两级圆锥压缩的进气道和隔离段对不稳定来流有一定的抗扰能力.     

内陆湖泊水体流态提取算法研究进展

湖泊水体的运动情况属于湖泊水动力学的范畴,是湖泊最重要的物理特性之一,其直接影响湖泊水体的物质、能量和运输,以及湖泊与外界的转换、物质与能量的转移。本文通过对当今国内外湖泊水体流态提取算进行系统归纳与分析,得出传统方法、水动力数值模拟、多时相跟踪物探测法和光学遥感技术等四种方法的优劣。     

多相全可压缩流混溶驱动问题的有限元方法

研究具有弥散的多相全可压缩流混溶驱动问题的有限元数值模拟方法,给出了标准有限元方法及其最优H¹-模误差估计。为了提高标准有限元方法的逼近精度,提出了一类改进的有限元方法,在计算量基本相同的条件下,其解达到最优L²-模收敛性。     

二维浅水波方程的非结构网格ENO型有限体积法

考虑二维浅水波方程及其离散方法,对二维非结构三角形网格给出了ENO型有限体积法,主要思想是在每一个单元上对各物理量构造线性插值多项式,再选择不同的数值流函数,得到两种复合型有限体积格式,时间离散采用二阶Runge-Kutta方法.对二维溃坝问题进行数值模拟,结果表明,这两种格式精度高且稳定.     

离心泵内空蚀流动的数值模拟

为了研究离心泵内部的空蚀流动,将一种完整空化模型和混合流体两相流模型相结合,应用于离心泵全流道内定常空蚀流动的数值模拟.根据模拟的结果,分别预测了离心泵在大流量、设计流量和小流量情况下运行时,流道内空蚀发生的部位和程度,重点考察了流量的变化对离心泵空蚀性能的影响,为离心泵在特定工况下运行时空蚀性能预测提供了理论依据.     

多材料双通道激光熔覆过程的计算机仿真

在激光快速成型过程中研究激光熔覆载气式同轴送粉粉末颗粒的汇聚特性以及基体的温度场与应力场的分布情况。采用气体-粉末两相流理论以及双通道流对载气式同轴送粉喷嘴内的流场进行了数值模拟,应用FLUENT软件中的离散相模型计算了粉末颗粒的运动轨迹,并通过多物理场耦合程序MpCCI平台对熔覆过程进行了数值仿真。结果显示:粉末颗粒在距喷嘴距离15~20mm之间具有最佳汇聚特性,在多物理场耦合作用下熔池的温度以及应力分布与实际情况相符合。     

一体化电动液压动力单元内气泡分布及气泡分离方法的研究

针对一体化电动液压动力单元内气泡流动现象进行气泡流动观测试验,利用Fluent中的欧拉—欧拉多相流模型对其进行气液两相流三维数值计算。基于气泡流场解析结果和气液两相流的流动特性,提出了两种实现气泡快速分离的方案。研究发现:气泡在液压电机泵壳体的外表面及上端吸油口腔体的内表面分布较多,气泡在主轴的外表面汇集。在油液流入油箱前,通过改变油液的流态形成旋转流或紊态流、延长流动路径,可以实现气泡从油液中快速分离的目的。     

匀强磁场作用下磁性和非磁性混合湿颗粒运动行为的研究

通过数值模拟研究外加均匀磁场作用下磁性和非磁性混合湿颗粒的运动行为.数值模拟中,采用离散元法(DEM)追踪颗粒运动,并考虑磁场力和液桥力对颗粒运动行为的影响.通过比较无外加磁场下二维干颗粒溃坝问题数值模拟结果和实验结果,验证了数学模型的有效性.针对二维干颗粒溃坝问题,数值模拟了外加磁场下五种不同磁颗粒体积分数(0,25%,50%,75%,100%)的湿颗粒的运动.数值结果显示:随着磁颗粒体积分数的增加,颗粒平均速度和平均运动距离降低,颗粒的聚集行为增强,聚集行为增强的具体表现为颗粒链状结构增多.     

蒙特卡罗法在二重积分中的改进算法

应用蒙特卡罗方法计算二重积分,给出算法的详细计算原理和计算流程步骤,在现有的算法基础上进行改进,并给出实例的具体计算结果.数值模拟结果表明:改进的新算法简化了计算过程,且模拟的精度较高.     

基于CFD的调节阀流场数值模拟与实验研究

为了对某国产调节阀进行优化设计,利用CFD方法对其内部三维流场进行数值模拟,根据模拟结果分析了不同开度下调节阀内流场流动特性,得到了速度和压力的可视化结果,计算了不同开度下调节阀流阻系数与流量系数,绘制了调节阀流量特性曲线,最后将模拟结果与实验结果进行对比。结果表明:随着调节阀开度的增大,流量增大,流阻减小,流量系数增大。数值模拟与实验分析结果吻合程度良好,进一步验证了数值模拟的可靠性,为后续对阀芯的优化设计提供依据。     

沙粒在沙波纹表面上运动的大涡模拟

为研究近地表面的风沙流在沙波纹风场中的运动状况,运用了大涡模拟方法和SIMPLER算法,根据近地边界层风场变化情况,在已有的风场中加入单一粒径沙粒,模拟了风沙流的运动,得出了沙粒在风场中不同时刻的堆积和运动状况,计算了沙粒的跃移长度和沙波纹几何尺度的关系,给出了沙粒和沙波纹之间的相互作用效果,真实的反映出了考虑沙波纹影响的风沙流运动情况.对进一步研究地貌形态的形成和发展有一定的工程实用意义和参考价值.     

水蒸气通过非均匀孔隙度多孔介质时流动特性的研究

对具有非均匀孔隙度分布的饱和多孔介质中注入水蒸气时汽液两相区的质量与能量守恒方程进行了求解,得到了相界面位置随时间变化的关系式,讨论了孔隙度分布及两相区平均饱和度对蒸气运动规律的影响.与实验对比后表明:至少对平均颗粒直径在0.3mm以上的多孔介质,本模型具有足够的精确度;对非均匀孔隙度影响的分析及结果是可靠的.     

Orbal氧化沟水下推进器布置的三维流场数值模拟分析

通过计算流体力学(CFD)前处理软件GAMBIT构建了Orbal氧化沟三维计算模型,利用CFD商用软件FLUENT中的RNGk-ε湍流数值模型和混合物两相流数值模型,对水下推进器在Orbal氧化沟中布置的三维流场进行了数值模拟分析.结果表明,水下推进器总功率宜为4kW,总功率相同时4组推进器对称布置优于2组推进器.氧化沟直道段曝气转盘下游的水下推进器T1和T3纵向最佳位置在下个转盘上游1/3弯道处,弯道段曝气转盘下游的水下推进器T2和T4则在下个转盘上游1/3直道处.4组推进器横向最佳位置都在离氧化沟内侧3/8沟宽处,垂向都在最小安装高度处.对优化后的氧化沟流场进行了数值模拟,流体平均流速达到了0.5m/s,沟底平均流速大于0.15m/s,氧化沟下层弯道出口内侧流体的SS沉降可能性较高.