Large eddy simulation of a particle—laden turbulent plane jet

Gas-solid two-phase turbulent plane jet is applied to many natural situations and in engineering systems.To predict the particle dispersion in the gas jet is of great importance in industrial applications and in the designing of engineering systems.A large eddy simulation of the two-phase plane jet eas conducted to in-vestigate the particle dispersion patterns.The particles with Stokes numbers equal to 0.0028,0.3,2.5,28(corresponding to particle diamster 1μm,10μm,30μm,100μm,respectively)in Re=11300 gas flow were strudied.The simulation results of gas phase motion agreed well with previous experimental results.And the simulation results of the solid particles motion showed that particles with different Stokes number have dif-ferent spatial dispersion;and that particles with intermediate Stokes number have the largest dispersion ratio.     

高升力低压涡轮叶栅分离诱导转捩数值模拟研究

准确地预测叶片吸力面层流分离诱导转捩过程是高升力、低压涡轮气动设计的关键。应用RANS方法的γ槇-Reθt转捩模型和LES方法的WALE亚格子模型对T106C高升力低压涡轮叶栅进行计算分析;比较了两种方法在不同雷诺数工况下对分离流转捩的模拟精度。结果显示,在高雷诺数工况时,γ槇-Reθt转捩模型预测结果与试验值较为一致,而在低雷诺数工况时严重低估了分离泡尺寸,与试验结果差距较大;WALE模型在高、低两种雷诺数工况下,其时均结果与试验值均吻合较好。     

主动脉动气流分选机理及流场模拟

通过分析不同雷诺数流型下颗粒运动阻力系数的差异,考虑主动脉动气流流场中颗粒运动所受到的附加质量力作用,分别得出斯托克斯和牛顿2种流体的颗粒在主动脉动气流场运动的动力学方程.对直径和密度不同,但空气动力学特性相同的等沉球形颗粒,进行动力学方程的计算机数值模拟,并优化动力学模型参数.在此基础上,应用颗粒高速动态分析系统对示踪颗粒的运动规律进行分析,研究主动脉动气流分选优于传统气流分选的机理.研究结果表明,数值模拟与示踪颗粒的实验室分选试验结果具有很好的一致性,低密度颗粒速度幅值与均值相对误差小于8%,高密度颗粒速度幅值与均值相对误差小于5%.     

氟掺杂氧化锡薄膜电活性缺陷密度的太赫兹谱探测

从理论上分析了电场应力前后氟掺杂氧化锡（FTO）薄膜的能带结构和传导机理,提取了应力前后FTO薄膜的太赫兹电导率。采用Drude模型对应力前的FTO薄膜太赫兹（THz）电导进行了仿真;采用了Hopping模型对应力后的THz电导进行了仿真,实验与仿真结果一致。结果表明,应力后FTO的电导率提高了3个数量级,源于电场作用下的粒子内作用电导和粒子间作用（陷阱辅助隧穿）电导。通过适合的电导仿真模型,可以清楚地区分出陷阱辅助隧穿电导,从而提取FTO薄膜的陷阱密度。研究结果为利用太赫兹光谱提取半导体薄膜缺陷密度提供了一种便捷的新方法。     

方柱绕流粒子图像测速试验与数值模拟

采用粒子图像测速设备PIV (particle image velocimetry),进行了雷诺数为2.2×104的方柱绕流试验,与公认的采用LDV (laser doppler velocimetry)的试验结果吻合较好,验证了本风洞中PIV试验系统的有效性.在进一步的比选中,通过计算方柱的阻力系数和斯特劳哈尔数以及流场的速度剖面和湍动能剖面,比较了几种常用湍流时均模型的计算结果与试验结果的差别.结果表明,采用基于剪应力传输的湍动能-耗散率模型(k-ω SST),能够得到与试验吻合较好的计算结果.     

球形气泡在匀速粘性液体中引起的伪湍动

为改进在势流假设下获得的伪湍动表达式,该文在考虑液体粘性的基础上,简化匀速粘性液体绕球体的速度场,运用单元系综平均方法对流场进行处理,得到球形气泡在匀速粘性液体中引起的伪湍动关系式。该关系式表明伪湍动与空泡率成正比,并随颗粒R eyno lds数的增大而趋近势流结果。数据对比结果表明:在低空泡率、中等颗粒R eyno lds数的条件下,该表达式能比势流模型更准确地描述球型气泡在匀速粘性液体中引起的伪湍动。     

Large Eddy Simulation of Particle-Laden Turbulent Flow over a Backward-Facing Step

Particle diffusion in large eddy structures with various Stokes number was analyzed numerically for the two-dimensional gas-particle turbulent flow over a backward-facing step. The continuous phase simulation was analyzed using the large eddy simulation (LES) method while the particle phase was analyzed by the Lagrangian method. The spatial and temporal results were used to analyze the evolution of the large eddy coherent structures and the vortex-particle interactions. The effect of the particle Stokes number on the instantaneous particle concentration distributions was also discussed. The simulations of the single-phase flow reproduced the character of the separation and reattachment flow and the essential features of the coherent structures. Numerous and complex vortex structures appeared at the high Reynolds number. Furthermore, the simulation shows that the Stokes number plays an important role in the particle dispersion and the instantaneous particle distribution. The continuous phase time-averaged results and the particle phase time-averaged results obtained from the LES analysis agree well with previous experimental data.     

低磁雷诺数不可压缩磁流体湍流的非线性涡黏性k-ω封闭模型

在低磁雷诺数近似下,通过逐项模化湍动能输运方程的磁流体源项,提出一个适于任意的磁场布置形式的非线性涡黏性的磁流体湍流k-ω模型.在该模型中,使用Kenjeres-Hanjalic模型和Song的非线性涡黏性模型分别模化脉动电场-速度相关量及各向异性的雷诺正应力,并采用Wilcox低雷诺数k-ω模型对层流化进行估计.通过与直接数值模拟结果和实验结果比较,表明本文模型给出的速度型误差小于5%,摩擦阻力系数误差小于10%,能够满足工程需要.     

T型槽干气密封稳态特性的有限元分析

从可压缩气体雷诺方程出发,使用伽辽金法,对T型槽干气密封稳态特性进行了有限元分析,推导出相应的离散方程并研究方程的算法,还自行开发了基于VC6.0平台上的干气密封有限元计算软件。最后,把软件计算结果与文献值和实验值进行比较,验证了计算方法和程序编制的正确性,对进一步研究和工程设计均有重要的指导意义。     

矩形射流流动的大涡模拟

为探讨矩形射流中的拟序运动特征,用大涡模拟方法(LES)对三维矩形射流流动过程进行了数值模拟。统计平均的流向速度横向分布曲线在发展区某些位置上呈现"马鞍型"分布,速度峰值偏离中心轴线,与圆射流显著不同,这与已有的实验和直接数值模拟(DNS)结果吻合良好。计算结果表明,在发展区湍流脉动最强,且应力的横向分布不均匀。随着流向距离的增大,速度功率谱(PSD)曲线呈现峰值向低频移动的现象。速度的PSD分布表明:矩形射流中拟序运动主要位于射流的核心区末端和发展区,射流发展区中的拟序运动具有明显的时间准周期性。     

拉格朗日-雷诺应力模型在后台阶颗粒流中的运用

使用拉格朗日与雷诺应力模型相结合模拟了后台阶颗粒流,考虑了颗粒的重力作用而忽略了其它的作用力。结果表明,该方法对于后台阶颗粒流的气相流场与实验符合程度相当好,而在颗粒流中,模拟结果也与实验表现出一定的符合程度。由于该方法需要的计算资源比较少,值得进一步研究。     

悬移质泥沙运动过程模拟分析

为了实现悬移质泥沙运动过程的模拟分析,应用联合k-ε紊流方程和悬沙输运方程的单流体模型,采用有限体积数值方法对其离散求解,分别对净冲刷和净淤积试验算例进行了计算模拟,计算结果与试验结果吻合良好,说明该模型是正确有效的,可以用来模拟悬移质泥沙的运动问题.分别对两个试验中泥沙上扬和沉降的运动过程进行数值模拟,结果表明:净冲刷和净淤积试验中泥沙开始上扬和沉降直至稳定状态分别运行24 s和35 s.采用单流体模型可以有效地对悬移质泥沙运动过程进行数值模拟,为河流海岸工程中的水沙研究提供可靠的参考和依据.     

轴入式旋风分离器分步湍流模型的 数值模拟与试验

针对轴入式旋风分离器的气相流场,提出了一种基于RNGκ-ε模型和雷诺应力模型的分布湍流模型并进行模拟研究.首先对5种分离器模型的气相流场采用RNGκ-ε模型进行模拟.待气相场趋于稳定时,加入离散颗粒相,对气相改用雷诺应力模型模拟;根据已得到的流场对颗粒相采用随机轨道模型,分析分离器阻力与效率性能.最后将典型模型的模拟结果与试验结果进行比较,二者吻合良好.基于分步湍流模型的数值模拟方法在研究轴入式旋风分离器的气相流场是可靠的.     

流体力学雷诺实验的数值模拟的研究

以雷诺实验为例,采用计算流体力学CFD软件进行模拟,建立了相应的物理和数学模型,得到了流体质点的流线。结果表明,速度在小于0．008m／s时,模拟结果显示流态为层流,速度大于0．015m／s时,流态为紊流。     

安全气囊织物动态透气性的数值模拟

将安全气囊织物视为多孔薄膜,基于Porous Jump模型对其动态透气性进行非稳态数值模拟,得到了测试管道中的流场分布情况,并最终得到安全气囊织物动态透气量.利用自行设计的安全气囊织物动态透气装置对其动态透气的数值模拟结果进行验证,结果表明数值模拟结果与实验结果吻合.     

挡板角度对挡板布料器布料过程的影响

COREX熔化气化炉炉顶采用1个煤-万向节溜槽布料器和8个DRI-挡板布料器两种布料方式来完成布料过程，通过物理实验和离散单元法(DEM)数学模型模拟两种方法分析了挡板角度对DRI-挡板布料器的布料规律的影响.物理实验结果表明，挡板角度较小时形成较为集中的料流轨迹，挡板角度较大时形成具有一定分散度的料流轨迹.数学模型模拟获得的料流轨迹和料面形状与物理实验结果吻合较好，且利用数学模型还可进一步获得料堆内部结构和径向空隙度分布详细信息，该信息可为COREX现场合理调节煤气流分布提供一定的参考依据.     

绕圆盘空化器空化流动及阻力特性的数值分析

应用基于滤波器的湍流模型(FBM)对绕圆盘空化器空化非定常流动和阻力特性进行了数值计算和分析. 计算中雷诺数保持不变,通过改变来流压强获得不同的空化数;FBM模型通过二次开发嵌入至商业软件CFX中. 结果表明,随着空化数的减小,绕圆盘空化器的空化区域由与空化器分离转变为附着于空化器;大空化数时,尾迹中更明显的旋涡分布将增强空化器所受阻力的周期性和波动性;随着空化数减小,圆盘空化器所受阻力变得稳定.     

DNS of the turbulence modulation by dispersed particles in compressible spatially developing two-phase jets

Particleladenturbulentjetsareusuallyfoundinmanyengineeringapplications,suchasjetpropulsion,spraycombustion,andpulverizedcoalcombustion.Inmanyoftheseapplications,thedispersionoftheparticlesbecomesacontrollingfactorintheefficiencyandstabilityoftheprocess.Hence,theabilitytopredictandcontroltheparticledispersioninjetsisofsignificancetoimprovedesigningleveloftheindustrialequipmentandobtainefficientapplications.Thesinglephaseturbulentjetshavebeenwidelystudiedbymanyexperimentaltechnologiesandnumerica…     

Particle simulation of the failure process of brittle rock under triaxial compression

In order to investigate the failure process of brittle rock under triaxial compression through both experimental and numerical approaches, the particle simulation method was used in numerical simulations and the simulated results were compared with those of the experiment. The numerical simulation results, such as fracture propagation, microcrack distribution, stress-strain response, and damage patterns, were discussed in detail. The simulated results under various confining pressures (0–60 MPa) are in good agreement with the experimental results. The simulated results reveal that rock failure is caused by axial splitting under uniaxial compression. As the confining pressure increases, rock failure occurs in a few localized shear planes and the rock mechanical behavior is changed from brittle to ductile. Consequently, the peak failure strength, microcrack numbers, and the shear plane angle increase, but the ratio of tensile to shear microcracks decreases. The damage formation during the compression simulations indicates that the particle simulation method can produce similar behaviors as those observed through laboratory compression tests.     

用无网格法求解不同Re下圆柱绕流问题

采用无网格伽辽金法对不同Re下二维不可压粘性流场圆柱绕流问题进行了数值模拟。该计算不仅预测了不同条件下的流动特性,而且预测了流体作用在圆柱上的曳力和升力。这些力通过积分圆柱表面的压力和粘性力获得。结果显示,当Re大于80时,圆柱所受曳力和升力开始振荡。计算所得的脱落频率(Sr)与前人的结果吻合良好。