丁坝附近局部流场的数值模拟

以流函数涡度方程为控制方程建立数学模型,模拟了不同流量级下不同长度正交丁坝附近的局部流场,并将模拟结果与室内流场实验结果进行了比较和分析,两者吻合较好。     

渗碳炉喷嘴流场的数值模拟

利用有限体积法对控制方程进行离散,并采用非结构化网格划分流动区域,对某大型渗碳炉喷嘴内及其周围区域流场进行了数值模拟研究.分别比较分析了两种不同结构喷嘴在渗碳炉内所形成的流场和温度场分布,探讨了不同流量工况对喷嘴周围流场和温度场的影响.计算结果表明：多孔喷嘴比简单的单孔喷嘴能更好地组织起渗碳炉内的流场和温度场,不同的流量工况对于渗碳环境有较大的影响.本文的模拟结果对渗碳炉的设计和生产具有一定的指导意义.     

RQL燃烧室湍流混合数值模拟研究

为了给航空发动机燃烧室的设计与优化提供数据支持,采用RNG(renormalization group)k-ε湍流模型对RQL燃烧室内混合流场进行了数值模拟,并用SIMPLE算法求解离散方程,得到的RQL燃烧室内混合流场模拟结果与实验数据相符。运用等效思想,通过对混合流场及近壁区流场温度分布的分析,讨论不同掺混喷嘴几何结构和射流通量对RQL燃烧室混合质量的影响。结果表明,不同的喷射角度和喷射速度,对RQL燃烧室混合质量的影响明显。     

低比转速离心泵内部流场数值模拟

采用三维定常雷诺时均Navier-Stokes方程和Spalart—Allmaras湍流模型,对复合叶轮离心泵内部三维流场进行整机定常数值模拟,得到了复合叶轮离心泵内部流场的速度分布和压力分布。分析在不同流量点下复合叶轮和蜗壳内部流场,揭示离心泵内部的重要流动特征,证实了过流部件间相互作用引起的离心泵内部流场的不对称性。数值模拟结果表明,复合叶轮离心泵的整机数值模拟分析能够较准确地预测出离心泵内部的流场结构及性能参数。     

含运动弹丸的某火炮膛口流场数值模拟

为研究膛口流场结构,利用Euler方程并结合Spalart-allmaras湍流模型建立流场数学模型,对某火炮含弹丸的膛口流场进行数值仿真模拟,应用动网格技术处理弹丸的运动情况。仿真结果反映了膛口流场形成及发展过程。     

射流泵内流场的大涡模拟

阐述了二维弱可压缩流体流动控制方程和大涡模拟湍流模型.基于该模型对射流泵各种运行工况进行了一系列数值模拟计算.计算中模拟了异常边界条件下射流泵的流场特性,重点模拟喷嘴出口回流旋涡并给出了可视化描述.对不同计算网格数和大涡模拟系数对计算结果的影响也作了论述.提出的网格生成和数值模拟方法具有较高的效率,计算结果可靠.     

板坯连铸机中间包流场研究

应用湍流流动的数学模型研究板坯连铸机中间包内钢液的流动,该模型包括求解三维湍流的Navirt-Stekes方程和K-ε两方程的湍流模型。对宝钢板坯连铸机中间包的流场作了模拟与分析,结果证明宝钢连铸机中间包的流场方式是合理的。     

蒙特卡罗法对射流泵模型内部流场的数值模拟

阐述了蒙特卡罗法的主要思想和原理,说明了用蒙特卡罗法求解二维对流扩散方程过程以及在计算机上的实现.最后,对射流泵模型用蒙特卡罗法进行内部流场数值模拟,模拟结果符合实际,为以后研究射流泵内部流场增加了一个全新的方法.     

主动脉动气流分选动力学模型及其数值模拟

主动脉动气流分选是一种新的干法分选方法,尤其适合于电子废弃物的处理与资源化利用过程．通过研究不同流型下颗粒运动的阻力系数差异,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,研究并得出了斯托克斯和牛顿2种流体的颗粒在主动脉动气流场运动的动力学方程．对不同直径,不同密度,但空气动力学性质相似的等沉球形颗粒,进行动力学方程的计算机数值模拟,研究在紊流条件下的颗粒运动特性,优化动力学模型参数．模拟结果表明,优化后的动力学模型数值模拟结果与示踪颗粒实验室测试结果吻合．     

锅炉离心式风机进气箱内流场的数值模拟

对电站锅炉离心式风机进气箱内的三维粘性流场进行了数值模拟。在数值计算过程中,流动用时均流方程及湍流模型来描述,不可压缩条件用罚函数法处理,基本方程用有限元法离散。数值模拟结果与类似实验的结果基本一致,这表明,该算法可以较好地模拟离心式风机进气箱内气体的流动,其计算结果可为进气箱的设计和改造提供参考。     

正挑桩式丁坝壅水特性及其冲刷深度计算模式理论

作为一种新型河工建筑物,桩式丁坝对水流及河床的影响亟需可靠的定量研究。为此,在前人研究的基础上,结合室内试验,分析了正挑桩式丁坝区域水流特性及其冲坑特征。采用叠加水头损失的方法并以此建立能量方程式,得出桩式丁坝壅水高度的计算公式。在此基础上,通过进一步理论分析,结合试验验证,对桩式丁坝局部冲刷深度进行了探讨。首先建立了坝头水流叠加模式,进而得出了坝轴断面的流速分布式,并推导出了正挑桩式丁坝局部最大冲刷深度的理论计算公式。所建立的壅水高度和最大冲刷深度计算公式具有清晰的数学模式和明确的物理意义,并得到了室内试验的验证,可为工程设计提供技术依据。     

三维紊流模型在丁坝中的应用

对淹没丁坝水流三维计算进行了研究和探讨,采用标准k-ε模型结合璧面函数的方法,模拟分析了丁坝淹没情况下丁坝附近的流场、紊动能及耗散率的分布,并把计算结果与实验资料进行了对比分析,计算值和实验值符合较好.此外,模型较好地模拟出了丁坝顶端的分离流、坝后回流及回流区横断面上的二次流.     

丁坝绕流及局部冲刷坑二维数值模拟

针对以往常用的丁坝绕流流场计算方法存在的不足，建立了边界拟和曲线坐标变换下的平面二维变水深流函数-涡量数值模型。给出的坐标变换可用于三维；计算紊动扩散系数采用F分布，模型可用于变水深情况。用本文的模型，研究了单个丁坝与不同个数、不同形式的丁坝群产生的流速场与涡量场，给出涡量与局部冲刷坑范围及最大冲深部位。结果表明：计算得出的流函数、涡量、流速合乎规律；丁坝坝头处涡量较大，是形成冲坑的主要原因。方法较通常紊流模型及原参数解简便，为丁坝绕流及局部冲刷坑的数值模拟，开辟了一条新途径。     

非恒定流作用下丁坝局部冲刷研究

丁坝水毁受多种因素的影响,通过水槽概化模型试验,在天然河流日均流量过程作用下,分别对比了相同重现期时年最大洪峰流量和有效洪水周期遭遇、年最大洪峰流量和半月最大洪水总量遭遇丁坝局部冲刷的程度,指出洪峰流量对冲刷深度起主导作用,洪水总量对坝头冲刷坑范围起主导作用,有效洪水周期对冲刷坑范围及冲刷深度均起其主导作用,并对非恒定流作用下坝头冲刷坑的发展过程进行了分析。     

非淹没丁坝坝头冲刷深度的计算

基于丁坝坝头水流结构 ,提出了坝头绕流挤压流动模式 ;由此根据有效局部水流连续原理 ,建立了丁坝坝头冲刷深度计算公式 ,该式涉及因素较全面 ,公式建立过程中所使用的数学模式清晰 ,物理意义明确 .经野外及室内资料验证表明 ,计算与实测结果较为吻合 ,具有较好的适应性     

Numerical investigation of flow pattern and components of three-dimensional velocity around a submerged T-shaped spur dike in a 90° bend

Spur dike is one of the river training structures. This work presented a numerical simulation of flow field and three-dimensional velocity around a T-shaped spur dike located in bend using SSIIM model. The main objective of this work is to investigate the three-dimensional velocities and streamlines at transverse and longitudinal sections and plan views around the T-shaped spur dike in different submergence ratios(0, 5%, 15%, 25% and 50%). It is concluded that by increasing the submergence ratio from 5% to 50%, the maximum of scour is reduced; the maximum of longitudinal velocity increases by 7.7% and occurs at the water surface in spur dike axis. Near the bed, the maximum of vertical velocity occurs at the end of spur wing. By analyzing the streamlines at transverse sections, the followings were deduced for different submergence ratios: different dimensions and different positions of vortices around the spur dike.     

丁坝布设对弯道水沙运动的影响

弯道水沙的螺旋流运动特征是导致河流滩岸崩塌以及河道向弯曲形态演化的主要因素.从弯道水流的运动机理出发,运用数值计算手段对概化弯道流场进行模拟.通过计算,分析了不同弯道丁坝布设角度的水流运动特征,提出了较优的弯道丁坝的布设方式.     

翼身组合体的网格生成及EULER方程数值模拟

采用代数方法中的广义无限插值法生成翼身组合体三维Ｏ－Ｃ型贴体网格。该方法使用双边界法和引入了物面外法向导数以保证物面附近网格正交的处理方法，提高了代数方法生成翼身组合体网格的质量。并用中心格式有限体积法求解跨声速ＥＵＬＥＲ方程，以某翼身组合体模型为例，计算结果与实验符合良好。     

生态丁坝在齐口裂腹鱼产卵场修复中的应用

通过水深平均二维水动力学模型,模拟不同流量下生态丁坝附近水流沿纵向和横向的水深、流速等分布规律,绘制L形及正交情况下生态丁坝其周围流场特征,研究生态丁坝对齐口裂腹鱼产卵场水力生境的影响范围;根据齐口裂腹鱼适宜性曲线,得到一定流量下研究河段的Weighted Usable Area (WUA)值。研究成果表明：长度与稳定河宽之比介于0.25至0.33之间,而坝头与坝长之比介于0.20至0.25范围之内的L形及正交生态丁坝,交错放置于河道中,可以营造出合适的水流流态,使其满足齐口裂腹鱼产卵的水力特性,增加WUA值;修复后的产卵场水力生境与天然产卵场的水力生境相似度高。     

一种优化混合式电站生态流量过程的模式

针对采用传统生态基流量计算方法所确定的流量难以兼顾生态效益和经济效益的难题,本文提出了一种适宜于混合式水电站的生态流量过程的优化模式。以栖息地加权可用面积为决策指标,认为优化前后基流量所对应加权可用面积相同时河道生境不发生较大改变,通过优化天然河道生境不适区的方式来调整引水比使生态经济效益达到联合最优。本文以昌波水电站为例,选取长丝裂腹鱼为保护目标,利用丁坝对减水河道生境不适区进行优化,结合目标水生生物繁殖敏感期对水力生境的需求,重点研究了生境不适区的水文情势变化情况并确定了优化后的全年河道生态流量过程。结果表明,当选取3个生境不适区进行优化时,河道生态基流量为多年平均流量的10%,所对应的A为87 782.02 m2,而传统方法所得的基流量为多年平均流量的20 %,所对应的A为87 726.2 m2。在保证水力生境条件不变的情况下,前者的流量大小比后者降低了10 %。依据优化后所得生态基流量及对河道涨落水率的研究结果推求得到的昌波水电站生态流量过程,在满足目标鱼类生存繁殖所需水量的同时,较好地保留了天然栖息地的径流涨落变化和流量脉冲过程,为营造保护鱼类适宜生境和确定优化混合式电站生态流量过程提供了示范,同时为电站的生态调度管理提供了依据。