高坝下游水垫塘中三种典型流态的数值模拟

用垂向二维k-ε紊流模型数值模拟了高坝下游水垫塘流场结构,并与实测流速值进行了比较.研究结果表明,用该模型及相应的k-ε紊流模型边界条件模拟是可行的.采用该模型分别模拟了下游水深降低、水舌入水角变化时水垫塘内的流场结构,得出了自由冲击射流、淹没冲击射流和面流三种典型流态,描绘了三种流态下水垫塘流体质点的迹线特征,给出了流速、动水压差、紊动能和耗散率的分布规律.研究结果表明,水垫塘应避免出现自由冲击射流流态,可以通过加大水垫深度、减小入水角、控制流态来实现淹没冲击射流或面流流态,以降低底板动水压差、紊动能和耗散率,保证水垫塘的安全运行.     

三种湍流对Scramjet燃烧室冷态流场的数值模拟

为验证从超音速混合层中发展而来的修正可压缩性(包括膨胀可压缩性和结构可压缩性两部分)的k-ε湍流模型对复杂超音速流场的预测能力,对复杂的超音速燃烧冲压发动机(Scramjet)燃烧室冷态流场进行数值模拟.将修正k-ε模型、标准k-ε模型以及标准k-ω SST模型的计算结果与实验结果进行了对比.结果表明,修正k-ε模型能够较好地预测该复杂流场,对湍流动能的预测改进较大,优于k-ω SST的结果,与实验吻合得较好;壁面压力分布以及速度分布在激波附近修正明显,与实验结果更加吻合.     

不同网格尺寸下三种湍流模型数值模拟方柱绕流的比较

本文利用有限体积法采用Fluent软件对方柱绕流流场进行了全面数值模拟。影响钝体周围流场的数值模拟结果的因素主要有四种计算区域的尺寸、计算网格的大小和分布、离散格式的精度阶以及湍流模型。本文考虑了三种湍流模式(标准k-ε模式,RNGk-ε模式,realizablek-ε模型)对计算结果的影响,给出了数学模型和计算结果,并与实验数据进行了比较,旨在考虑不同模型计算结果的差异;同时对每种模式采用了五种不同的网格大小尺寸,比较了近壁面网格尺寸大小对计算结果的影响。结果表明,网格太粗或太细都影响结果的正确性,因此必须选一种合适的网格尺寸。     

串列建筑物周边风场的数值模拟

建立了6组不同的串列建筑群排列形式,研究了串列建筑物间距、高差等因素对串列建筑物周边风场的影响。计算采用标准k-ε湍流模型。数值计算得到各种布局下建筑群周边风场,并对它们进行了对比分析。结果表明,串列建筑物间距、串列建筑物高差均会对串列建筑物周边风场产生较大影响。     

淹没丁坝附近的水流流态

以水槽试验为基础，对淹没丁坝附近的水流现象进行了定性描述。采用量纲分析的方法，结合试验资料提出了过坝流量的计算公式、坝前最大壅水值的计算公式；并由动量方程导出了丁坝下游主槽平均流速沿程变化公式，并以此为基础，讨论了丁坝恢复段长度。     

螺旋升流式反应器流态特性的数值模拟

为了分析螺旋升流式反应器去除COD及N、P效果好的原因,利用计算流体力学(CFD)商用软件PHOENICS对螺旋升流式反应器厌氧段的流态特征进行了模拟研究.研究结果表明:螺旋升流式反应器内流体流态为以螺旋方式上升的推流流态和完全混合流态,其中推流流态约占65%.反应器兼有PFR和CSTR 反应器的特点,使其具有较好的处理能力.     

低佛氏数对冲式消力池紊流水流的数值模拟

采用RNG k-ε紊流模型和体积函数法(volume of fluid．VOF)追踪自由水面的方法，数值模拟了低佛汝德数对冲式消力池中的水流结构，并与试验进行了比较，结果显示其水流特性、断面流速、压力分布及自由水面位置与物理模型试验吻合良好，此成果有助于了解对冲式消力池的水流结构．为工程设计提供依据。     

爆炸衬砌过程中流态砂浆内应力变化规律的数值模拟

应用DYNA-2D有限元程序,对爆炸衬砌过程中流态砂浆内的应力变化进行了数值模拟研究。研究表明,流态砂浆进入应力振荡阶段后,应力振荡的特征是砂浆内各单元不仅沿径向呈层状振荡,而且还沿切向呈团状振荡。在应力振荡初期,以沿径向层状振荡为主;在炸药爆炸并达到最大压力的同时,砂浆内部各单元受到最大压应力的冲击作用。     

等宽明渠交汇水流数值计算

针对明渠交汇口缓流流动特性,分别应用水深平均H-L模型及k-ε模型建立了二维数值模型．水深方向采用静压假定,可模拟自由面和河床地形变化;应用交错网格上的有限体积法对方程组进行离散并采用水深-速度校正算法求解;每个代数方程求解采用TDMA逐行扫描法;针对交汇口几何特征,分区进行网格划分、应用实测资料对两种模型进行了验证比较,结果表明两种模型均可模拟明渠交汇口基本流动特性,但H-L模型所得的分离区计算结果比k-ε模型更为准确．     

开敞性水域水流三维数值模拟

针对开敞性宽浅型水域的水流结构特性，以静压假定建立垂向水深无量纲水流运动三维计算模式，并引入ｋ－ε紊流模型求解垂向紊动粘性系数，连云港实例计算表明，模式计算结果合理，精度高。     

砂土单调剪切力学性状的颗粒流模拟

利用离散单元法中的二维颗粒流方法(PFC2D),采用了两种不同接触刚度模型对福建标准砂常规三轴试验结果进行了细观数值模拟,并探讨了不同围压水平下两种接触刚度模型的适用性.研究结果表明:对于Hertz-Mindlin接触模型,细观剪切模量影响数值试样的宏观变形模量,颗粒摩擦系数影响试样的峰值强度,细观泊松比变化对试样宏观响应影响不大.当考虑一个确定围压水平下的三轴试验模拟时,两种接触刚度模型均能得到较理想的结果;而当考虑不同围压条件时,由Hertz-Mindlin接触模型得到的结果要比线性接触模型更加符合实际砂土的性质.     

沉沙池排沙廊道分流量计算的试验研究

沉沙池排沙廊道分流量直接影响沉沙池排沙用水的多少,对整个沉沙池工程影响重大,为此对分流量的计算问题进行了专门研究,并根据试验资料分析了水流强度、排沙廊道出口开度和溢流堰的高度等因素对分流量的影响规律,结合量纲分析建立了流量系数的半经验理论计算公式,通过实测值与计算值的误差比较表明,该流量系数计算公式形式简单、计算方便、精度较高,可供设计沉沙池工程时参考。     

应用数值模拟方法分析水平井井网高含水原因

 水平井是有效开发低渗透油藏的主要技术之一,研究水平井开发过程中的产水规律对于该项技术的成功应用具有重要指导作用。在分析常规数值模拟中处理裂缝存在缺陷的基础上,建立新的考虑裂缝的水平井数值模拟方法,研究裂缝与水平井筒不同夹角、裂缝条数、单翼缝长、导流能力等因素对水平井产量和含水率的影响。数值模拟研究结果表明,裂缝参数中对采出程度影响最大的为裂缝条数,其次为单翼缝长和导流能力。将该方法应用于水平井试验区,利用建立的模型对水平井井组的生产动态进行模拟分析,认为水平井含水率高的主要原因是水平井部分人工裂缝与注水井人工裂缝沟通。由此提出将部分水井关井或者封堵现有人工裂缝后重新压裂新裂缝的调整方案。调整方案进行现场应用,取得良好的增产效果。     

冲砂洗井泡沫携砂规律数值模拟研究*

利用计算流体动力学（CFD）软件对水平井冲砂洗井过程中泡沫流体携砂能力进行了数值模拟。结果表明在油管居中情况下泡沫流体在环空中心部位体积分量最大,砂粒颗粒体积分量最小。砂粒在泡沫携带下,中心区域的砂粒速度随着运移路程不断变化,砂粒平均速度比入口速度略有增加。随着砂粒直径增加,发生冲蚀区域增加,其对泡沫携砂能力将产生更大影响,但总体而言,砂粒对管壁的冲蚀速率非常小。泡沫流速为0.30 m/s时,直径在0.1～2.0 mm的砂粒基本上可以悬浮在泡沫流体中随泡沫一起运动,没有沉降现象;泡沫流速为0.90 m/s和1.50 m/s时,0.1～2.0 mm直径砂粒可以顺利通过水平井段环空流道,砂粒直径越大,泡沫携砂能力越低。     

层流假设在型腔充填过程数值模拟中的适用性

根据Ｊ．Ｃａｍｐｂｅｌ的基准实险,采用层流假设和紊流模型对其充填过程中的流动现象进行三维数值模拟,进而逐步改变其直浇道高度,用上述２种方法进行数值模拟实验对比．根据所得结果的比较,提出了一个浇注系统最小断面处的临界雷诺数,该处的雷诺数小于此值时,采用层流假设进行模拟是合适的;而大于此值时,应采用紊流模型．     

一种含回流的复杂湍流流动的数值模拟

Ｔ－型绕流问题是一种典型的含回流的复杂湍流流动问题，具有一定的学术与工程意义。该文用Ｎａｖｉｅｒ－Ｓｔｏｋｅｓ方程组结合ｋ－ε湍流模型数值模拟了这种流动，并与实验数据进行了详细对比。结果表明，壁面压力和时均速度场的预测精度是令人满意的，湍流量预测值的变化趋势和实验值一致，但在数值上有差异。文中指出了造成数值预测值与实验值差异的主要原因。     

野外全风向梯度集沙仪集沙流场特性的数值分析

为认识集沙仪腔内的速度场与压强场的变化规律,以及改进野外集沙仪和防沙工程措施提供依据,本文针对兰新铁路沿线布置的普通无排气孔集沙仪和改进后的有排气孔的全风向梯度集沙仪,采用CFX数值分析程序对全风向梯度集沙仪腔内的流场(速度场、压强场)特性要素和集沙效率进行数值计算与分析,结果表明:有排气孔的集沙仪的集沙效率远大于无排气孔的集沙仪的集沙效率,改进后的全风向梯度集沙仪在不同风速下集沙率均在90%以上。     

弦月型通道热虹吸提升管流动特性的数值计算

应用两相流和溶液热力学的基本理论对热虹吸提升管的流动特性进行了分析研究,采用两相流分相模型对其进行了数值计算,得出了对应不同截面、不同浸没高度下加热负荷与浓溶液的提升量、蒸汽发生量、浓溶液最大提升高度及稀溶液最小浸没高度的关系曲线.分析结果表明:在小加热负荷下(7.0 kW左右),直径比为19/32的组合套管的提升高度优于其他套管,最大提升高度高于直径比为16/32的组合套管.计算结果与实验结果符合良好,为该类型热虹吸泵的设计和运行提供了依据.     

液-液旋流分离管湍流流场的数值模拟

采用雷诺应力模型(RSM)对一种旋流管内部的单相流动进行了湍流数值模拟。通过数值计算得到了旋流管内部流动的速度矢量分布情况,计算结果与经典文献资料吻合,证明了模型的正确,为进一步数值模拟打下了基础。