等离子体发生器内外流场数值模拟

采用守恒元与求解元(CE/SE)方法对耦合的流体力学方程和麦克斯韦方程求解,同时对等离子体发生器内部流场和外部射流过程进行了数值模拟,讨论了等离子体射流的形成过程和内外流场不同时刻温度、压力、马赫数的变化。结果表明,随着电流的增大,等离子体的温度升高,马赫数增大,最高温度出现在靠近阴极的中心轴线附近;等离子体射流过程的温度随时间而变化,发生器内外流场相互影响,在射流范围内形成高温高速区域。     

炉内燃烧场数值模拟研究

为深入了解硫磺回收装置中主燃烧炉的燃烧情况,参照现役结构建立了燃烧炉的三维实体模型,依据忠县天然气净化厂燃烧炉的实际运行参数对炉内组分及入口条件进行了设置,采用realinzable k～ε双方程湍流模型及EDC燃烧模型对炉内燃烧场进行了数值模拟。计算结果表明:该方法能够较为真实地反映炉内燃烧情况;现役燃烧炉结构可促进气体间对流换热,实现炉内气体的强力混合;燃烧器是制硫反应的关键区域,单质硫在燃烧器内增量最快,提高燃烧器内气体混合效果有助于反应进行;气体在燃烧炉出口处速度分布不均匀,贴近炉衬处流速较大,说明现役花墙结构及布置有待改进。     

日光温室内热量收支的解析和数值模拟

利用稳态传热理论,通过日光温室热量收支平衡方程,分析维护结构传热过程,求出日光温室内热量收支的解析解。由此对室内气温进行了数值模拟,并与观测结果进行了对比分析,为节能日光温室保温设计进行了探索性研究。     

旋风分离器内颗粒浓度场的数值模拟

采用改进的雷诺应力模型和颗粒随机轨道模型对旋风分离器全空间内颗粒浓度分布进行了数值模拟.结果表明,旋风分离器分离空间的浓度场沿径向可划分为中心的颗粒逃逸区、边壁的颗粒捕集区和中间的颗粒分离区.颗粒捕集区的颗粒在器壁表面形成高浓度的灰带螺旋下行,灰带以一定的频率上下波动;颗粒分离区浓度分布均匀,颗粒处于被分离状态;颗粒逃逸区的颗粒浓度很低,颗粒螺旋上升逃逸.旋风分离器的浓度场沿轴向分布比较复杂,在环形空间的上部和灰斗的上部存在顶灰环,浓度分布具有显著的非轴对称性,在升气管入口下方0.25倍筒体直径(Φ)范围内存在短路流造成的高浓度区,在排尘口处存在旋转气流摆动造成的颗粒返混高浓度区.模拟结果与实验数据吻合较好.     

旋风分离器内颗粒浓度场的数值模拟

采用改进的雷诺应力模型和颗粒随机轨道模型对旋风分离器全空间内颗粒浓度分布进行了数值模拟.结果表明,旋风分离器分离空间的浓度场沿径向可划分为中心的颗粒逃逸区、边壁的颗粒捕集区和中间的颗粒分离区.颗粒捕集区的颗粒在器壁表面形成高浓度的灰带螺旋下行,灰带以一定的频率上下波动;颗粒分离区浓度分布均匀,颗粒处于被分离状态;颗粒逃逸区的颗粒浓度很低,颗粒螺旋上升逃逸.旋风分离器的浓度场沿轴向分布比较复杂,在环形空间的上部和灰斗的上部存在顶灰环,浓度分布具有显著的非轴对称性,在升气管入口下方0.25倍筒体直径(Φ)范围内存在短路流造成的高浓度区,在排尘口处存在旋转气流摆动造成的颗粒返混高浓度区.模拟结果与实验数据吻合较好.     

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。     

空调客车内气流组织与污染物浓度场数值模拟

以计算流体力学和传热学为基础,采用计算流体力学软件Fluent,针对某型空调客车,运用k-ε湍流模型及贴体坐标对空调客车室内流场、温度场及CO2质量分数进行数值计算。以人体呼出的CO2作为污染源,研究车室CO2质量分数分布。研究结果表明:人体散热和太阳辐射对客车室内流场、温度场影响较大;乘坐区乘客头部高度水平内温度分布较均匀,驾驶区温度偏高,对热舒适性产生不利影响;驾驶区的CO2质量分数较低,车箱后部区域CO2质量分数低于中部区域CO2质量分数,但座位区由于乘客密集,人体呼吸区污染物易聚集,CO2质量分数偏高;车内空气都从回风口排出,车室内中部污染物CO2质量分数严重偏高。     

徐州奎河浅层地下水数值模拟

水动力条件分析是研究污染物运移的基础。基于FEFLOW建立研究区二维地下水流数值模型,并用地下水长观资料对模型进行检验,进而分析了河水和地下水的补排关系,为研究地下水污染提供依据。     

密闭巷道内瓦斯爆炸超压场的数值模拟研究

应用计算流体动力学软件AutoreaGas定量研究了截面为3 m×3 m、长25 m的一段密闭巷道中瓦斯爆炸超压场. 通过数值模拟手段分析了障碍物的形状和大小对密闭巷道中瓦斯爆炸超压的影响,确定了形成最大爆炸超压时巷道内的最佳阻塞比,并在最佳阻塞比的障碍物填装条件下,研究了不同瓦斯浓度对爆炸超压的影响. 结果表明,瓦斯空气混合物爆炸超压随着阻塞比的增大呈现先增大后减小的趋势,在7.5%、8.5%、9.5%、10.5%、11.5% 5种瓦斯浓度下,爆炸超压随着浓度的增大呈现先增大后减小的趋势,当阻塞比为26.6%时,爆炸超压在9.5%时达到峰值.     

湿法烟气脱硫喷淋塔内气液流场的数值模拟

本文以300MW机组喷淋塔为研究对象,利用Fluent软件对塔内气液两相流场进行三维数值模拟。结果发现喷淋对塔内烟气具有整合作用,可以有效地使气体分布趋向均匀;塔内靠近塔壁和中间部分喷嘴布置较少,导致气流逃逸,降低了吸收效率。模拟结果对喷淋塔的现场运行及结构优化设计具有一定的指导作用。     

着火列车隧道内行驶时的速度场数值模拟

地铁隧道火灾中,列车着火的可能性较大,目前的应急处置办法是尽量带火运行到前方车站进行救援.运用STAR-CCM+的滑移网格功能,研究着火列车以不同的速度行驶时,隧道内速度场的变化规律.结果表明:距离车头较近的位置,活塞风速大小不均匀;当离开车头大于3 m后,活塞风速分布区域均匀;当列车车速较大或在隧道内运行足够长的距离,列车前方活塞风速约为列车行驶速度的1/3.研究结果将为科学评估隧道列车火灾的安全风险和疏散能力提供参考.     

90°方截面弯管内气固两相流场的数值模拟

应用计算流体力学软件Phoenics对90°方截面弯管内气固两相流动进行了数值模拟。模拟采用k-ε双方程模型,以速度、压强等参数的流场分布图形方式输出模拟结果,分析这些图形得到了弯管内流场分布不均的结论。气流分布不均是造成管道积灰和磨损的主要原因之一。在弯管中加装导流板具有均匀气流的作用,为管道积灰和磨损问题的解决提供了一条有效途径。     

轿车外流场数值模拟

应用计算流体力学(CFD)方法计算模拟轿车三维外流场,得出模拟计算结果。分析了影响模拟计算精度的原因,在此基础上应用优化网格和不同的湍流模型及差分格式,比较了计算结果并与风洞试验结果相验证。提出针对具体模拟对象,选择适当的模拟方法,以提高计算精度。     

搅拌器内流场数值模拟

本文选用多重参考系法对搅拌桨进行模拟。采用标准k——ε模型进行求解的方法,并对搅拌桨流场进行流固耦合分析,得出搅拌桨叶片的压力分布和流场的浓度分布;叶根部位为叶片危险截面,容易发生疲劳断裂;叶尖部位振动问题显著。     

宽顶堰紊流场的数值模拟

本文采用k-τ紊流模式求解完整的Reynolds方程,模拟了有坎宽顶堰自由堰流.在求解中,发展了一套用边界拟合坐标、控制体积法求解二维恒定有自由表面紊流的数值方法,提出了分区光滑变换、反馈迭代等新概念.结果表明,本文提出的计算堰流的数值方法,计算量较小,具有良好的稳定性和收敛性,能够满足工程实际需要.     

轴对称收-扩喷管内外流场一体化数值模拟

基于求解Navier-Stokes方程组对某航空发动机的轴对称固定几何收-扩喷管进行了六种工况的内外流场一体化数值模拟,计算出了喷管的流量系数和推力系数。结果表明,收-扩喷管超音速射流,在地面工况下表现为过膨胀特征,在高空不同工况下表现为欠膨胀特征,形成了复杂的激波系和膨胀波系。在欠膨胀状态,随着落压比的增大,喷管的流量系数无明显变化,但推力系数显著减小。另外,从理论解出发,计算了前面各种工况的喷管出口气动性能参数,并与数值模拟结果进行了对比分析,验证了数值模拟结果的可靠性。     

进气道与弹体内外流场一体化数值模拟方法研究

建立了进气道/导弹内外流场的CFD数值模型,并对某固冲导弹的纵向特性进行了实例计算分析。结果显示,数值计算不仅可以直接提取进气道的内流特性,而且可以直接提取进气道和导弹全弹的外流气动特性。对于评估进气道与导弹弹体相互之间的气动干扰特性,也能提供直接的数值依据。该方法简便易行,可望推广应用于固冲等吸气式导弹的总体方案设计中,具有明显的实用价值。     

池窑拉丝通路内玻璃液流场与温度场的数值模拟

通过对池窑拉丝通路内玻璃液流动和传热的分析,建立了池窑拉丝道路纵剖面内玻璃液流动和传热的二维数学模型。其数值计算结果与现场实测数据和物理模拟试验数据吻合得较好。根据计算机数值计算的结果,对拉丝通路的结构改进和合理操作提供了理论依据和一些有实用价值的建议。     

循环流化床锅炉冷渣器内气固两相流场的数值模拟

针对循环流化床锅炉风水联合式冷渣器内颗粒浓度高、相互间作用力强的特点,在引入颗粒流运动理论的基础上,把在物理上是单个粒子的固体相看作连续介质,采用Euler方法对冷渣器在不同工况下的出渣量,以及气泡在不同生长阶段的流型进行了数值模拟, 并与试验结果作了比较.结果表明:出渣量的计算值与测量值符合良好,误差都在±25%以内;气泡在床层内生长阶段以及在床层外破碎阶段的计算流型与可视化流型比较一致,说明此模型能够较好地预测冷渣器内的气固两相流动.同时,还进一步研究了气体相和固体相在气泡的产生、发展、破碎过程中的运动,发现它们在床层和气泡中的位置对其运动具有强烈的影响.     

浅层水中沉底爆炸冲击波相互作用数值模拟

根据试验模型和试验结果，进行了浅层水中沉底爆炸冲击波相互作用数值模拟；研究了水底水面对沉底爆炸冲击波传播与相互作用的影响。结果表明，水底对冲击波压力峰值有较大的削弱作用，水面使冲击作用冲量明显减少，冲击波相互作用的压力叠加或多次冲击作用大大提高了爆炸威力。