PYRO-JET燃烧器冷模特性的数值模拟试验

采用CFD(Calculation of Fluid Dynamics)三维湍流场数值摸拟软件研究PYRO-JET燃烧器和传统三通道燃烧器的冷模湍流场,结果表明:PYRO-JET燃烧器的卷吸率远大于传统的燃烧器,中心区回流率比传统的燃烧器低,外风速最佳操作值应控制在300 m/s左右,且外风速度大小对回流量影响不明显.     

平展流燃烧湍流场的数值模拟

将旋转离心力的作用引入Ｋ－湍流双方程模型中,在平展流内的强旋有回流区采用轴对称的圆柱坐标,其他区域采用直角坐标的组合坐标系统,有效地解决了对平展流燃烧流场的数值模拟数值模拟结果得出,旋流数愈大愈有利于稳定平展流的形成,而消耗的动力愈大;喇叭口曲率半径的增大亦有利于稳定平展流的形成,但燃烧器烧嘴砖厚度亦增大,提出在设计平展流燃烧器时,旋流强度取１．２～２．０,扩散喷口曲率半径取（０．８～１．５）Ｄ。     

复杂结构气体燃烧器三维流场和燃烧状况数值模拟

以美国JohnZink公司一种瓦斯燃烧器为几何原型 ,保持燃烧器和稳焰旋流器附近的三维复杂形状 ,生成了包括燃烧器和炉膛的结构化网格。以甲烷为燃料 ,采用标准的k ε湍流模型、双δ混合燃烧模型和蒙特卡洛辐射换热模型对燃烧器内的流动及燃烧状况进行了全尺寸数值模拟 ,计算了旋流器附近的复杂流场 ,预测了燃烧器流场、温度场以及各组分的分布状况。计算结果表明 ,标准的k ε湍流模型、双δ混合燃烧模型和蒙特卡洛辐射换热模型能够用于计算复杂结构内的流动和燃烧过程。     

复杂结构气体燃烧器三维流场和燃烧状况数值模拟

以美国John Zink公司一种瓦斯燃烧器为几何原型，保持燃烧器和稳焰旋流器附近的三维复杂形状，生成了包括燃烧器和炉膛的结构化网格。以甲烷为燃料，采用标准的k-ε湍流模型、双3混合燃烧模型和蒙特卡洛辐射换热模型对燃烧器内的流动及燃烧状况进行了全尺寸数值模拟，计算了旋流器附近的复杂流场，预测了燃烧器流场、温度场以及各组分的分布状况。计算结果表明，标准的k-ε湍流模型、双δ混合燃烧模型和蒙特卡洛辐射换热模型能够用于计算复杂结构内的流动和燃烧过程。     

向心涡轮无叶蜗壳内三维湍流场的数值模拟

用ｋ－ε湍流模型对无叶蜗壳内的三维湍流场进行了数值模拟，给出了模拟计算结果，并与实测流场作了比较，两者的分布规律吻合．分析了三维湍流场的流动特性，指出了流场的不均匀特征对涡轮效率的影响．     

旋流稳焰瓦斯燃烧器湍流扩散火焰的数值模拟

为研究瓦斯燃烧器的火焰特性 ,采用k ε湍流模型、三气体扩散燃烧模型及综合辐射模型 ,对旋流稳焰瓦斯燃烧器湍流扩散火焰进行了数值模拟。研究结果表明 ,在旋流作用下 ,在火盆及其前端附近区域内形成了中心回流区 ,使燃气与助燃空气在此处发生剧烈掺混而被点燃 ,这有利于火焰稳定。在火焰前端仍存在一个高温尾流区 ,在选用和设计燃烧器时应充分考虑这一现象。燃气喷孔直径对火焰长度的影响非常显著 ,喷头顶部气孔位置和火盆锥口角对火焰长度影响较小。随着空气过剩系数和燃气中空气含量的增加 ,火焰长度明显减小。在实际应用中 ,应充分考虑燃烧器结构和操作条件的影响 ,以提高加热炉的效率和安全性。     

基于湍流模型的汽车外流场三维数值模拟

从三维不可压缩流体的Navier-Stokes方程出发,建立数值模拟汽车外流场的控制方程组,分别采用三种湍流模型,即：BaldwinLomax模型、标准k-ε模型和低雷诺数k-ε模型来闭合控制方程组。使用有限元法对汽车外流场的控制方程组进行离散,采用结构非均匀网格方法划分计算区域,计算得到了各种湍流模型下的汽车外部速度场,并与实验结果进行了对比分析。结果表明,标准k-ε模型比其他两种模型具有更高的精度,能够更好地模拟汽车外部流场。     

三维强弯管内湍流场的数值分析

应用加罚有限元方法求解三维、定常、不可压缩、时均ＮａｖｉｅｒＳｔｏｋｅｓ方程和Ｋε湍流模型方程,对Ｔａｙｌｅｒ实验弯管内的三维湍流场进行了数值分析,数值计算结果与文献中的实验结果吻合．     

沿岸海域三维斜压场的数值模拟：Ⅱ.渤海湍流能量数值计算

研究建立渤海海域三维斜压场的流能量模型。对计算网格无法分辩的湍流运动，引入湍流能量得垂向动量、质量及能量交换系统，从而形成封闭的湍流运动方程组。     

离心式叶轮内三维紊流场的数值模拟

对设计工况下离心压缩叶轮内三维紊流场进行了数值模拟，数值计算使用加罚有限元方法求解三维、定常、不可压缩，时均Ｎａｖｉｅｒ－Ｓｔｏｋｅｓ方程和Ｋ－ε紊流模型方程。数值计算结果揭示了离心压缩机叶轮出口的射流－尾迹特性和二次流分布规律。本文的研究表明：加罚有限元方法具有预元复杂流场的能力，并且可以大大减小有限元方法的计算工作量。     

填料塔轴径向气体分布器气体流场的数值模拟

采有K-ε双方程模型,用有限元方法对轴径向气体分布器的气体流场进行了数值模拟,其结果与实验结果良好,表明数值模拟可以有效预测较实验更为详细的气流运动特点。     

千米桥潜山凝析气藏开发数值模拟研究

千米桥古潜山凝析气藏是新近发现的一个复杂凝析气藏。选用三维组份模拟器,进行相态拟合、历史拟合,结合地质分析油藏工程测试结果,消除早期数值模拟的多解性,对开采方式、采气速度、井型优选等关键问题及地质参数进行了模拟对比研究。采用方案的技术优选结合经济优选,为气田的实施方案提供可行性依据。     

旋转离心通道内三维紊流流动的数值分析

采用全三维时均Navier-Stokes方程数值研究了旋转离心直通道及旋转离心扩压通道内的紊流流动。紊流模型采用标准的K-ε模型及修正的K-ε模型。计算方法按SIMPLE算法,采用非交错网格,求解任意曲线座标系中Cartesian分量的控制方程。在数值计算的基础上,分析了旋转对主流速度分布、二次流分布的影响;分析了旋转对紊流模型的影响。     

荔湾3-1气田开发数值模拟研究

对荔湾3-1气田气藏流体高压PVT实验数据进行拟合计算,确定了适合描述气藏流体相态行为的流体组分特征参数。利用地质资料及研究成果所得到的地层物性参数,结合构造形态和井点信息,建立了相应的三维地质模型,完成气藏地质储量拟合。从井网部署、初期采气速度、气层动用秩序、断层的连通敏感性及最小井底流压敏感性等多方面对气藏的开发指标进行了数值模拟对比研究,所得的研究结论有利于指导该气田实际开发生产。     

井底漫流场数值模拟研究

理论研究、台架实验和现场经验表明:井底流场的特性与钻井效率、钻井安全、钻头寿命等有着密切的关系。而喷嘴几何形状、喷嘴布置方式是决定井底漫流场是否合理的关键因素。为了发展有预见性的定量化井底流场研究技术,应用势流理论对井底漫流场进行了数值模拟。模拟结果与台架实验对比表明,井底漫流场数值,模拟能比较客观的反映不同喷嘴组合、不同侧倾角、不同后倾角条件下几股射流的相互作用情况,可为评价井底流场的优劣、钻井效率的高低提供一定的理论依据。     

凝析气田自流注气的数值模拟研究

凝析气藏通常采用衰竭式开发,或采用循环注气以保持压力的方式进行开发。利用气藏气对凝析气藏进行自流注气无疑是一种经济有效的开采方法。将三维三相拟四组分模型改进为气藏井筒气藏模型,定量描述了自流注气过程中自流注气量及气藏压力的变化。研究表明,自流注气是两个气藏压力平衡过程。数值模拟的结果表明,压力平衡时间与气藏系统的产气速度、两个气藏的储量、地层压差,以及边底水能量大小有关。自流注气过程中的自流注气量是动态变化的,其变化符合产量的调和递减规律。该研究成果可为实际气田自流注气开采方案设计提供理论依据     

瓦斯燃烧器回流区数值模拟研究

采用k ε湍流模型、三气体扩散燃烧模型和综合辐射模型 ,利用PHOENICS软件对瓦斯燃烧器湍流扩散火焰中心回流区进行了较详细的数值计算。计算结果表明 ,在强旋流条件下 ,回流区尺寸随旋流数增加而增大 ,受风压和热负荷影响较小。可以适当增加助燃空气压力来提高燃烧强度 ,调节燃烧负荷来适应加热要求 ,或增大旋流数来提高燃烧器的稳定性和操作弹性     

轴对称紊流射流流场数值模拟

选取标准的Ｋ－ε二方程模型及优选的紊流模型系数，运用有限差分方法对淹没轴对称紊流射流流场进行数值计算．计算结果表明，射流轴心速度是逐渐衰减的，其衰减规律和射流出口雷诺数无关，无因次等速核长度（Ｌ／Ｄ）约为４～５，和实验数据符合较好．对射流径向速度Ｖ沿径向截面的分布及射流基本段内轴向速度分布的相似住进行了预测．     

双相介质中储层波场特征数值模拟研究

根据双相介质弹性波方程,并对弹性波方程进行分离得到了膨胀波方程。利用高阶差分对膨胀波方程进行数值模拟,边界处理采用完全匹配层的吸收边界条件,算法实现了任意高阶差分和自动加载边界条件的纵波方程正演模拟。计算结果表明,在双相各向同性介质中存在快纵波、慢纵波,两种纵波有明显的区别,快纵波的速度远大于慢纵波的速度。在分界面上,快纵波要产生透射快纵波、透射转换慢纵波,反射快纵波、反射转换慢纵波。慢纵波具有很强的衰减性,耗散系数越小,慢纵波越明显,反之亦然。该算法的高阶差分形式可以显著地降低数值频散,有效提高地震波正演计算的精度,适应性好,操作简便灵活。