计算流体力学的发展及应用

计算流体力学是流体力学的一个分支.它用于求解固定几何形状空间内的流体的动量、热量和质量方程以及相关的其它方程,并通过计算机模拟获得某种流体在特定条件下的有关信息,是分析和解决问题的强有力和用途广泛的工具.对计算流体力学的发展和应用进行了综述并对其发展趋势做了探讨.     

计算流体力学正在蓬勃发展中

一门年轻而富有生命力的学科自1965年正式建立计算流体力学学科以来，仅短短30年，已发展为跨及流体力学、偏微分方程数值理论、数值分析和计算机科学等多种领域的交叉学科，并日益在生产实践中发挥越来越重要的作用。计算流体力学的研究任务计算流体力学产生于人类的生产实践活动，随着船舶下水、飞机上天等一系列实践活动的产生，急需解决的流体力学问题也随之而来。如船舶在水中航行时，如何减小水的粘性阻力和兴波阻力，波浪运动、风载荷对船舶结构有何影响。又如飞机航行时如何提高飞机的升力，如何控制飞行高度、方向等等。这些基本的…     

计算流体力学在城市规划设计中的应用

应用计算流体力学(CFD)方法对规划的建筑群进行小气候数值模拟,预测规划方案使楼宇、街区小气候发生的改变,以趋利避害,是一种经济、有效的研究手段.本文试图探讨CFD在规划设计中应用的具体实施方法.通过对个案的研究,揭示CFD在规划设计中所能扮演的角色.CFD可以通过在规划初始阶段的介入,为规划设计人员提供指导性参考,使规划更能体现以人为本的设计思想.     

计算流体力学网格划分方法的现状与发展

网格划分方法和技术的不断发展,促进了计算流体力学技术的进步。本文分析了国内外网格划分方法和技术的现状,并对一些有代表性的方法进行评述,最后提出了网格划分方法的发展方向。     

规整填料塔内气相流动的计算流体力学模拟

通过引入表征体元的概念，采用体积平均的方法，使规整填料塔内的非连续介质连续化，建立了规整填料塔内气相单相流的体积平均连续性方程、运动方程和质量传递方程；用PHOENICS3．3对规整填料塔内气相单相流的速度分布和质量分数分布进行了模拟，给出了xz剖面的压力分布图、xz和xy剖面的速度分布图和不同时刻xz剖面的示踪剂浓度分布图；模拟结果能反映规整填料内气体的流动情况．结果表明：在压力小于2．0MP。时，气相轴向返混系数基本不受压力的影响，且随着有效气速的增加，其明显增加；轴向返混系数的模拟值与实验值的相对偏差小于40％．     

计算流体力学(CFD)的通用软件

对化学工程领域中的通用CFD(ComputationalFluidDynamics)模拟软件Phoenics,Fluent,CFX等的具体特点和应用情况进行了综述,指出了他们各自的结构特点、特有模块、包含的数学模型和成功应用领域;给出了选用CFD软件平台的7项准则,对今后CFD技术的发展进行了预测,指出,今后CFD研究的主要方向将集中在数学模型开发、工程改造和新设备开发及与工艺软件的匹配连用等方面。     

流体力学中的哈密尔顿（类型）原理 基础及在磁流体力学、热动力学和天体物理中的应用

本书总结了作者在流体力学、磁流体力学、经典热力学和天体物理方面的研究成果。全书分为14章，三大部分，第一部分含第1-3章，理论基础如运动与变形几何学、雷诺输运定律、哈密尔顿原理及分析力学等相关基础知识。第二部分含第4-10，12-13章，着重介绍哈密尔顿原理在理想流体、势流、粘性流体、     

电厂阀门泄漏的计算流体力学仿真研究

目前对电厂疏水管道阀门泄漏多采用基于传热原理的内漏自动检测计算方法,但是已有研究尚未对阀门泄漏时管道内流体的流动和传热进行分析,且对温度测点如何布置以及温度测量的精度要求也缺乏研究。针对以上问题,采用计算流体力学仿真的方法,研究了阀门泄漏时管道内传热和流动情况,分析了不同的管道直径和保温材料对所测温差和泄漏量的影响。研究结果为实时监测阀门附近流量的动态变化,进行工程现场诊断疏水阀门的泄漏故障提供了模型方法和参考。     

计算流体力学在室内气流组织上的应用

本文对计算流体动力学模拟室内气流组织的基本原理、发展历程进行了系统的论述,并概要地介绍了几种湍流模型,表明了大涡模拟是目前的发展方向。     

阀门内流场数值模拟分析研究

文章在讨论阀门流量系数计算原理的基础上,给出了阀门内流场数字模拟分析方法。利用COSMOS/FloWorks实现球阀的流量系数计算分析,计算分析验证了应用CFD技术所计算阀门流量系数的准确性,并揭示球阀内流场压力的分布情况规律,为现实的设计生产提出了一种较为简单易行的计算阀门流量系数的方法。     

医药洁净室的计算流体动力学模拟及实测对比

采用计算流体动力学(CFD)模拟,研究3个医药洁净室的气流流型及颗粒物浓度.采用标准k-ε双方程模型,通过模拟颗粒物在洁净室的分布,分析合理的污染物散发位置及散发比例.对比参考发尘量下的结果与实测数据的差异,根据实测数据确定污染散发量,通过试验不同的单位容积发尘量,计算对应的洁净度,得到与实测数据吻合最好的单位容积发尘量.在单位容积发尘量为1 000pc·(m3·min)-1计算条件下,各房间的模拟结果与实测数据数值比较吻合,且经CFD预测的3个房间的洁净度变化趋势与实测一致.     

基于计算流体动力学的盾构刀盘开挖面土体分析

针对土压平衡盾构掘进过程中土体、刀盘及土舱控制等复杂的耦合作用关系,利用经改良的切削渣土的"塑性流变状态",建立了包括土体、刀盘、土舱和螺旋输送机在内的CFD模型,研究了刀盘开口率和埋深等因素对刀盘开挖面土体压力及速度分布规律的影响.建立了土体压力及其速度分布的拟合数学模型,揭示了刀盘拓扑结构特征对掘进过程的重要影响.利用实际工程掘进数据对比验证了CFD模型计算结果的正确性与方法的可行性,可对高效、稳定掘进的刀盘拓扑结构的优化设计提供分析支持.     

移动网格技术在计算流体动力学数值仿真中的应用

基于调和映射理论,将移动网格技术(moving mesh technolog)应用到计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)的数值仿真计算中.推导了移动网格技术在处理大变形问题时求解域的更新过程,并给出了相应的程序流程图,解决了传统固定网格无法模拟大变形的问题.利用多物理场耦合分析软件COMSOL Multiphysics 4.0a将移动网格方程与流体流动的控制微分方程耦合求解,模拟了油箱晃动时里面油的运动情况.数值模拟得出:移动网格技术可以较真实的模拟流体求解域的大变形问题;在仿真过程中,流体求解域范围内的节点和网格数量并没有增加,只是网格的形状发生了改变,因此移动网格方法并不会额外增加计算机资源.     

用计算流体力学方法研究非典型肺炎病毒颗粒的分布

通过分析非典型肺炎（SARS）病毒颗粒在空气中随气流绕过建筑物后的运动过程和分布情况,研究了病毒颗粒在空气中的扩散、聚集和分布情况,得到了病毒颗粒在空气中的动态流型、相关的影响区范围以及主要扩散方向．提供了在受到病毒污染的建筑物后面设置有效隔离带的计算流体力学（CFD）研究数据,给出了一种建筑物群位置合理排列的CFD研究方法．     

冷热水混合器出水温度控制系统参数估计方法

采用基于计算流体力学（CFD）的系统辨识方法,对冷热水混合器出水温度控制系统进行了建模。结合CFD技术与系统辨识理论,将递推参数估计算法嵌入CFD数值模拟软件FLUENT中。实现了基于CFD的“虚拟”控制系统的在线参数估计．结果表明：该方法利用CFD模拟被控对象,不受物理实验限制,可以有效地估计控制系统参数;用计算模拟时间步长决定采样时间,而数值模拟实际计算时间对参数估计的实时性没有影响,即参数估计相对于被模拟的控制对象永远是实时的;特别是针对流体流动过程的系统建模,该方法是一种可行的选择．     

基于计算流体力学的熔盐燃料电池电堆的仿真

基于计算流体力学技术，建立并仿真了10kW级顺流型熔融碳酸盐燃料电池（MCFC）电堆的三维模型，对电堆内部的物质、动量和能量守恒过程进行了理论分析，模型考虑了MCFC电堆的一个重要组成部分-波状板，并讨论了波状板尺寸对电堆性能的影响，结果表明，在采用较大尺寸波状板的电堆中，电化学反应进行得更加充分，所建模型对电堆内部流场的设计有一定意义。     

基于计算流体力学的体育馆风驱雨环境数值模拟分析

实际大气边界层近地面风驱雨效应会影响开敞体育场建筑外立面挡雨设计和观众看台舒适性,在方案设计阶段应用计算流体力学技术可以为该类建筑挡雨设计提供分析支撑。采用欧拉-欧拉多相流计算模型,针对实际开敞大跨悬挑体育场馆建筑开展了风雨环境三维数值模拟分析,重点研究了不同等级风力和主导风向对悬挑屋盖建筑外立面风驱雨强度特征影响,分析了不同粒径雨滴风驱雨作用下观众看台区域的等效覆雨面积指标。研究表明,考虑风驱雨作用后体育场馆看台区域的雨滴捕获率可达到1.2,超过仅考虑垂直降雨的雨滴捕获率;风向和风力等级对体育场馆观众看台的风驱雨强度分布规律影响较大,而降雨强度对观众看台位置的单位降雨量雨滴捕获率影响较小;建议在方案设计阶段通过风驱雨数值分析方法评估主导风向风速下建筑风驱雨强度,同时评估最不利风向的建筑遭受的整体单位时间降水量。研究可为同类型体育场馆建筑抗风雨设计提供相关技术参考。