湍流模型和壁面函数对室内空气流动数值模拟的影响

以室内有隔板的低雷诺数空气流动模型的试验数据为依据,利用ANSYS Fluent软件,比较了4种湍流统计模型(标准k-ε模型、可实现k-ε模型、重整化群k-ε模型和SST k-ω模型)及4种壁面函数(标准壁面函数、可伸缩壁面函数、非平衡壁面函数和增强型壁面函数)对室内空气时均流场的预测能力.结果表明,重整化群k-ε模型的预测效果相对最佳,但4种湍流模型的预测能力差别不显著,预测值与试验值均吻合较好.对于中等疏密度网格,标准壁面函数对网格和流动的适应性最好,预测能力最佳,而其他3种壁面函数的处理能力一般.     

室内空气流动的直接数值模拟

应用直接数值模拟(DNS)技术,采用高分辨率的网格,计算了一个三维非定常的室内通风流场.对比激光多普勒仪器的测量数据,DNS显示了优异的预测能力,特别是准确地捕捉速度峰值的能力.其计算结果能够详细地描述出室内空气湍流流动的演变和细微的漩涡结构,为设计室内通风环境和研究室内污染物扩散传输提供了强有力的工具.     

不同湍流模型数值模拟神光Ⅲ靶场室内空气流动的比较

采用基于非结构化网格方法对神光Ⅲ装置靶场中间层室内空气流动进行了数值建模。分别应用基于RANS方法的Standard k-ε模型、RNG k-ε模型和SST k-ω模型,进行了数值模拟和分析。结果表明三种模型均能满足工程计算精度需求,采用RNGk-ε模型和SSTk-ω模型的模拟结果基本一致,二者的结果优于标准k-ε模型。     

岔管流动的数值模拟

应用k-ε模型和控制体积法建立了三维紊流数学模型,根据工程需要对某抽水蓄能电站的引水岔管和尾水岔管的不同体型进行了流态、流速、压力分布的数值模拟研究,在原方案计算结果的基础上提出了修改方案并进行了对比计算,给出了不同工况的水流流态、流速分布和压力分布以及相应的水头损失系数.计算结果表明,修改方案流态有明显改善,水头损失系数明显减小.     

油藏数值模拟技术的误差分析

为了使数值模拟技术成为认识油藏的地质的重要手段,并成为方案实施的理论基础,提高模拟的可信度和真实性,必须将误差降低到最小程度,以吐哈油田陵2中东区为例,根据现场和理论相结合,归纳出了数值模拟过程中存在的几种主要误差,系统地剖析了产生误差的原因,并相应地提出了消除误差的办法,进一步完善了数值模拟工作体系,提高了模拟精度,为定量描述和主产价油藏,预测开发趋势和优化技术对策及措施提供了有力的技术保障,也对认识油藏和油田开发有着十分重要的意义。     

烟气挡板流动特性的数值模拟

为了优化烟气挡板的工作开度区间以提高锅炉热效率和适应调峰的能力,在烟气速度为18m/s的条件下,分别模拟了某烟气挡板在开度10°、20°、30°、40°、50°、60°、70°、80°和90°下的速度云图、压力云图、流阻系数和流量系数,并评价了烟气挡板的流动特性。研究结果表明:随着挡板开度的增大,下游烟气的速度场和压力场的均匀性逐渐变好,流阻系数先快速后缓慢地减小,而流量系数则先缓慢后快速地增加;当挡板全开时,挡板的阻力小于100Pa,流阻系数小于1.08;在余热利用装置的引风机全压为1 000Pa,挡板开度介于17°～80°范围内时,烟气流量随挡板开度的变化特性良好。综合考虑挡板的流阻系数特性,建议该挡板的常用工作开度区间为40°～80°。     

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。     

黏弹性流动数值模拟的稳定化方法

采用稳定化有限元法对服从Oldroyd B型构成律的黏弹性流动数值分析。应力，速度和压力分别用不连续分片k次多项式Pk，连续分片k 1次多项式Pk 1和连续分片k次多项式Pk逼近，这里k≥0为任意整数。Lesaint-Raviart方法被用于处理附加应力张量的扩对流项。在假设连续问题有一充分小的光滑解的情况下，用不动点定理证明了逼近问题有唯一解，并给出了误差估计。     

风绕塔体流动的数值模拟

利用有限体积法对Re=20和Re＝136时流体绕塔的流动状况进行数值模拟，结果表明采用三阶精度的QUICK离散动量方程，并用瞬态PISO算法坟解压力－速率耦合的中以很好地模拟塔体背风侧的旋涡生成及脱落过程，计算结果和理论分析及经典实验结果比较一致，由此可以更好地理解卡曼涡街的结构。     

用零方程湍流模型模拟通风空调室内的空气流动

利用带浮升力效应的 k- ε湍流模型和一个新零方程湍流模型对某房间内空气的混合对流流动进行了数值模拟 ,通过比较发现 ,新零方程湍流模型与实验数据吻合得更好 ,且可以很快获得收敛解。利用新零方程湍流模型对房间内的等温流动、非等温流动进行了模拟 ,发现数值计算结果和相应实验数据吻合得很好。由此考察和验证了新模型对暖通空调领域中流动和传热问题的实用性和可靠性 ,可以利用该模型快速、精确地设计和分析暖通空调领域中的室内空气流动问题     

海洋数值模拟中的伴随数据同化方法

从伴随方程的推导、伴随数值模型的构造以及伴随数据同化中的最优化方法3个方面对伴随数据同化基本理论的研究现状进行了较为系统的归纳和评述;从优化初始状态、优化模式中不确定参数和优化开边界条件等3方面,综述了伴随法在海洋数值模拟中的应用.最后讨论了伴随法在海洋数值模拟应用中存在的问题,指出,对于伴随法用于数值模型的参数优化,只能对其在物理意义范围内进行适当调整和估计,而不能背离物理背景使目标函数最优.     

铸件凝固进程数值模拟计算误差分析

以数值分析为手段研究了铸件凝固进程数值模拟计算误差的变化规律．研究表明：凝固数值模拟计算误差随网格尺寸的减小而减小，但时间步长对计算误差影响不大．凝固数值模拟结果（温度、固相率、液固界面位置等）存在波动现象，其产生原因是在凝固潜热计算中采用了温度回补法．     

相场法在凝固数值模拟中的应用

研究了相场方法在纯物质凝固生长过程中计算模拟的应用．通过选取不同过冷度和各向异性系数进行纯物质镍的技晶生长模拟,最后采用加入非平衡扰动的方式,进行了侧向分技生长的模拟．模拟结果表明,模拟中过冷度和各向异性强度需要耦合考虑;非平衡扰动在模拟中不影响尖端生长速度．     

正交试验法在数值模拟中的应用

数值模拟技术同实际试验方法相结合,可简化试验频次,提高模拟效率。以曲面零件为例,利用Dy-naform软件在其他条件不变的工况下,调整压边力、拉深筋、材料这3种边界条件进行计算机模拟;并与正交试验法相结合,通过对结果的分析,得出实际效果最好的条件组合,同实际试验相验证,指导实际生产。     

潮波方程的谱方法数值模拟

应用谱方法进行潮波方程的数值模拟 ,此计算结果与实测结果及ADI法计算的结果基本符合 .     

基于离心法引发的气液两相环状流的数值模拟及流量测量研究

用数值模拟方法研究了水平管内气液两相流经过旋流叶片这种离心原件的流动特点。入口为段塞流,空气为主相,水为次相。研究在离心力作用下给气液相分布和流型转变带来的影响。模拟结果表明段塞流经过离心原件后流型转变为环状流;且环状流的液膜相对比较均匀。实验引进了3D打印技术,试制了旋流叶片,并开展了气液两相流实验研究,采用多普勒流速仪测量,通过对液膜速度分布曲线积分即可获得液相质量流量。实验取得了良好的结果,误差基本都在10%以内。实现了管内相分离和流量的非介入式测量,为气液两相流计量提供了指导意义。     

柱体绕流的自适应数值模拟方法

发展了基于四叉树数据结构的网格生成和流动的Navier-Stokes方程数值求解器。采用压力梯度或者密度梯度的绝对值作为网格自适应的控制参量,同时采用基于最小二乘法的无网格方法处理对于一般Cartesian网格难于处理的物面边界条件。采取了绕方柱流动和绕圆柱流动的经典二维定常和非定常层流算例对所发展的方法进行了验证。计算的结果验证了所发展的方法在处理绕流流动时的合理性和有效性。从而也为将来数值模拟具有较复杂几何外形的流动提供了一种网格布局合理、高效,边界处理简单易行的新思路。     

容器中自由液面波动的三维数值模拟

跟踪自由表面的流体体积函数法（ＶＯＦ方法）建立在部分流体体积基础上，是解决具有表面张力的液面波动问题的一种有效方法，该方法可利用部分单元体处理曲边界和内部障碍物。本文介绍了ＶＯＦ数值计算方法的基本原理，并用ＶＯＦ方法编制了程序，模拟计算了容器中具有自由表面的三维、非定常液面波动问题，得到了典型流动模型的计算结果，结果与物理分析相吻合，证明ＶＯＦ方法是解决具有表面张力的自由液面波动问题的一种有效方法，可为工程设计提供理论依据。     

用SMAC方法对二维非定常流动的数值模拟

使用ＳＭＡＣ算法,从非定常的Ｎ－Ｓ方程出发,对二维非定常流场进行数值模拟。并在非交错网格上,针对其压力算法的不足,通过求解压力Ｐｉｏｉｓｓｏｎ方程来求解压力。计算与实验的结果比较,显示了本文的算法较好地模拟了二维低Ｒｅ圆柱与方形钝体的绕流。