湍流燃烧模型对某燃气轮机燃烧室性能计算的影响

针对某型燃气轮机环形燃烧室,通过数值模拟,对比分析了Standardk—ε、RNGk-ε、Realizable k-ε、Standard k-ω、雷诺应力五种湍流模型以及简单概率密度模型（PDF）、有限速率模型、涡耗散模型（ED）、涡耗散概念模型（EDC）四种燃烧模型对环形燃烧室性能计算的影响。结果表明：Realizable k-ε模型模拟的冷态流场与PIV试验测量结果最符合;EDC模型最能合理的模拟燃烧效果,但在预测NOx排放时不如有限速率模型精确。以上结论为后续该型号燃气轮机环形燃烧室的数值计算和设计提供了参考。     

风力机翼型大攻角分离流的数值模拟

为了准确预测风力机翼型在大攻角下分离流动的气动性能,并且为风力机的设计与安全运行提供一种可靠的数值模拟手段,针对某风力机专用翼型,分别采用基于非定常不可压缩Navier-Stokes方程的大涡模拟(LES)模型、RNG k-ε模型和Standard k-ε模型对其气动性能进行数值模拟,并计算出翼型攻角为35～90°,雷诺数为2×106时的气动力参数。将不同湍流模型的计算结果与风洞试验数据进行比较,并分析流场结构。分析结果表明,LES模型能够准确地模拟出翼型表面的分离流动,计算结果与试验数据取得了很好的一致性,并且优于RNG k-ε模型和Standard k-ε模型的模拟结果。     

冲击射流预混火焰的数值模拟

采用FLUENT软件,选择标准k-ε模型、RNG k-ε模型、低雷诺k-ε模型（Abe-Kondoh-Nagan）对停滞板燃烧器内冷态流场进行数值模拟,然后将模拟结果和实验结果进行比较。结果表明,RNG k-ε模型和AKN（Abe-Kondoh-Nagan）模型得到的结果与实验结果比较接近。用RNG k-ε模型和Abe-Kondoh-Nagan模型对停滞板燃烧器的预混燃烧进行数值模拟,通过与实验结果的比较,评价了两种湍流模型对停滞板预混燃烧的数值预测能力。     

旋流燃烧器出口湍流流场的数值模拟

对旋流燃烧器出口的湍流流场进行了深入的数值模拟研究，经过对不同旋流强度的旋转射流的计算，比较了对目前应用较多的k-ε模型、重正化群(RNG)的k-ε模型及雷诺应力模型在实际求解中的优劣。在弱旋气相流动时，RNG k-ε模型可以满足工程上的精度需求。在强旋流动中，基于“有效粘性”的各个模型的计算结果和实验相差很远，只有采用雷诺应力模型才能得到较为满意的结果。图4表3参5     

简单射流流化床的数值模拟

以双欧拉模型及颗粒动力学理论为基础，应用Fluent软件进行了简单射流流化床的模拟．经过不同湍流模型下的二维、三维计算结果分析，并与实验值比较，初步探讨湍流模型和二维、三维模拟方法对稠密气固流动数值模拟的影响，发现RNG k-ε湍动方程较标准k-ε湍流模型提高了稠密气固两相流数值模拟的准确性，三维模拟计算的流场比二维模拟更准确．     

湍流模型在肘形进水流道三维流场数值模拟中的适用性研究

为找到可准确模拟低扬程泵站肘形进水流道水流流动的湍流模型,在对肘形进水流道进行网格无关性分析的基础上,选用S-A、Standardκ-ε、RNGκ-ε、Realizableκ-ε、Standardκ-ω、SSTκ-ω和RSM等7种常用湍流模型分别对肘形进水流道三维湍流流动进行数值模拟,并从流道水头损失和流态两个方面与流道模型试验结果进行比较。结果表明,不同湍流模型满足网格无关性所需的网格数量不同,RNGκ-ε、Realizableκ-ε和S-A湍流模型数值模拟的水力损失与模型试验结果的相对误差分别为1.01%、7.07%、9.09%,RNGκ-ε与Realizableκ-ε湍流模型计算得到的流场几乎完全相同,建议在对肘形进水流道三维湍流流动进行数值模拟时优先考虑采用RNGκ-ε湍流模型。研究成果可为进水流道三维湍流流动数值模拟的模型选择提供依据。     

A696转轮内部流场的数值模拟与分析

基于雷诺时均N-S方程、RNGκ-ε湍流模型和SIMPLE算法,采用FLUENT软件对A696混流式水轮机转轮进行了三维定常湍流数值模拟,获得了不同工况下的转轮内部流场的速度矢量、压力及流线分布规律,分析了转轮内的流动状态,对预测混流式水轮机转轮性能具有一定的参考价值。     

某抽水蓄能电站抽水时上库库区流场三维数值模拟方法及比较

为探讨抽水蓄能电站上库抽水进流时库水流场变化情况,采用Standardκ-ε、RNGκ-ε、Realizableκ-ε三种κ-ε模型模拟分析了某抽水蓄能电站抽水工况时上库库区的流场,得到了库区流态图,并与设计阶段的水工模型试验结果进行了对比。结果表明,三种κ-ε模型均可模拟抽水蓄能电站上库抽水时的流场,尤其是Realizableκ-ε模型模拟效果最好。     

内燃机缸内几种湍流流动涡粘度模型的比较

将几种湍流涡粘度模型 ,即压缩修正的 k-ε模型、RNG- k-ε模型和修正的非线性三方程模型用于计算内燃机缸内的湍流流动 ;对计算结果进行了分析 ,并与实验数据作了对比。结果表明 :RNG- k-ε湍流模型的计算结果较 k-ε模型有所改进 ,而修正的非线性三方程模型则克服了涡粘度模型不能反映平顶活塞压缩上止点处雷诺应力各向异性的缺点 ,在定量和定性上明显优于各种 k-ε模型。     

基于欧拉-拉格朗日方法的高压喷雾过程数值模型

为评估不同湍流模型和液滴破碎模型在高压喷雾雾化过程模拟的准确性,基于欧拉-拉格朗日方法,参照Sandia国家实验室ECN研究组的Spray A正十二烷喷雾试验,开展高压喷雾过程的数值模拟研究。不同湍流模型和液滴破碎模型的仿真结果表明：对高压喷雾雾化过程进行数值仿真时,湍流模型中标准k-ε模型和Realizable k-ε模型的数值模拟结果与试验结果更加接近,其中标准k-ε模型能更准确地预测液相贯穿距,Realizable k-ε模型能更准确地预测气相贯穿距;液滴破碎模型中KH-RT模型与Wave模型的模拟结果与试验结果都比较接近,且KH-RT模型的模拟结果准确性更高。     

网格密度对内燃机冷态流场大涡模拟的影响

通过修改发动机多维CFD计算程序KIVA-3V,建立了内燃机压缩过程冷态流场的大涡模拟(LES)计算模型.利用此模型对内燃机压缩过程中缸内流场的水平速度及湍流动能进行分析,同时,分析了网格密度对内燃机缸内流场大涡模拟的影响.结果表明,当采用k-ε模型计算时,网格的精细程度对流场结构影响不大;在相同的计算网格下,与采用k-ε模型计算相比,采用LES计算显示了更为复杂的湍流结构,而且LES所能捕捉到的涡团结构范围要大于k-ε模型,计算得到的湍流动能也要低于k-ε模型;同时,网格越精细,这种效应越明显.     

生物质旋风热解炉气相等温流场数值模拟

本文运用Fluent软件,分析了生物质旋风热解炉气相等温流场。研究结果表明,RSM模型最适合生物质旋风热解炉气相等温流场的模拟。与RSM模型相比,RNGk-ε模型相差最大10%,标准k-ε模型和k-ω模型相差最大50%,DES模型则在整体趋势上不符。双对称入口改善了流场的轴对称性,斜切入口能够极大地减小旋风热解炉内的局部涡流。综合考虑短路流、切向速度、轴向速度、停留时间,旋风热解炉入口采用双对称30°倾角、排气管不插入旋风筒的形式。     

发动机模型进气道内气体流场的模拟和实验研究

本文发展了一种可用于发动机进气门处流场计算的紊流模型。这是因为用标准的k-ε双方程紊流模型,发现其计算结果与作者的试验结果不够吻合。根据作者的实验发现,产生误差的一个重要原因是气门内气道处气体流动状态的各向异性。本文将紊动粘性系数μ_t 看作是一个张量,由此得到了文中修正的k-ε模型,并将标准的k-ε模型和修改了的k-ε模型的计算结果和实验数据进行了对比。结果指出,修改了的k-ε模型对气道内流场的预测精度又提高了一步。本文对模型气道内的流场利用热线风速仪进行了实验研究,考察了平均速度和紊动能的分布及生成规律,指出了设计气道时值得注意的一些问题。     

非线性双方程湍流模型用于翼型分离流动模拟

采用非线性k-ε和q-ω双方程湍流模型,利用高收敛率、高精度和高分辨率的数值算法,对二维NRELS809翼型在0～18°攻角范围内的低速绕流进行了数值模拟,将翼型的升阻特性的计算值与实验值进行了比较。与采用线性k-ε和q-ω双方程湍流模型的计算结果对比表明,当翼型流动发生分离时,采用非线性双方程湍流模型可以明显地改进计算精度。本文采用的数理模型与数值方法可有效地用于风力机翼型大尺度分离流场的预测。     

不同湍流模型对海水淡化用提升泵模拟精度的影响

针对双蜗壳型式的海水淡化用提升泵,运用Fluent软件,分别采用标准k -ε、RNGk-ε和Realizablek -ε湍流计算模型进行数值模拟.分析3种不同湍流模型中蜗壳与叶片的流场情况,在此基础上进行了性能预测,并与试验结果进行比较.研究表明:采用RNGk -ε湍流模型计算时,中叶轮和蜗壳内部流线比较流畅,性能预测结果与试验结果吻合较好:采用k -ε和Realizable k -ε湍流模型计算时,叶轮和蜗壳流线紊乱、产生漩涡,性能预测结果与试验结果相差比较大.RNGk -ε湍流计算模型更适合海水淡化用提升泵和类似结构离心泵的性能预测,为海水淡化用提升泵及类似双蜗壳结构离心泵的性能预估和数值模拟提供一定参考.     

基于RNG湍流模型的泵站进水流道三维数值模拟

运用基于壁面律的RNG k-ε湍流模型对新型空心桩式水泵站进水流道进行数值模拟,采用交错网格的有限体积法求解三维不可压Navier-Stokes方程,提出优化进水流道目标函数并依据数值模拟结果预测进水流道水力损失.根据经验公式计算的水力损失与预测的进水流道水力损失较为接近,表明采用RNG k-ε湍流模型能较好地预测进水流道的水力性能,对进水流道内特性数值模拟和外特性预测研究有较高的推广价值.     

考虑湍流模型差异的高强化活塞振荡冷却效果研究

为研究不同湍流模型对高强化活塞振荡冷却效果的影响,分别采用RNGk-ε模型、Realizable k-ε模型和SSTk-ω模型对振荡冷却流体流动过程进行了模拟,对其传热效果进行了预测,并与试验结果进行比对。研究结果表明:RNGk-ε模型和Realizable k-ε模型的计算结果比较接近,但与试验值偏差较大;而采用SSTk-ω模型可以更为准确地模拟活塞振荡冷却流体运动规律,传热系数计算值与试验值一致性较高。随着雷诺数的升高,传热系数计算值的误差逐渐增大,说明SSTk-ω模型在低雷诺数条件下准确性更高。     

不同湍流模型对水平轴风力机三维粘性气流特性的影响

对某水平轴风力机叶片附近的三维湍流流场进行了数值模拟,其中在7、15、25m/s 3种不同工况下分别采用S-A、Standard k-ε、RNG k-ε和SST k-ω4种湍流模型。计算结果表明:随着来流速度的逐渐增大,叶片吸力面的分离流沿叶根向叶尖方向逐渐发展,且由于三维旋转效应使得展向流动逐渐增强。和相关实验结果比较,选择不同的湍流模型对数值模拟结果有明显影响,其中RNG k-ε和SST k-ω两种模型可以获得较好的压力分布计算精度。综合考虑压力分布、功率系数和推力系数在不同工况下与实验结果的比较,选择SST k-ω湍流模型较适合模拟该水平轴风力机周围复杂的三维湍流流动。     

波浪中非流线型浮体运动的动网格分析研究

使用Fluent软件,利用推板造波法和阻尼消波法建立数值波浪水池,用VOF方法追踪自由表面,采用RNG k-ε两方程湍流模型,基于动网格技术和用户自定义函数,提出一种模拟波浪中非流线型浮体运动的数值方法。应用该方法模拟波浪中二维非流线型浮体的大幅运动,将得到的运动响应曲线与实验值比较,分析误差产生原因,证明该方法的准确性,为浮力超常建造过程中的精度控制提供依据。     

内燃机压缩过程冷态流场的大涡模拟

通过修改发动机多维CFD计算程序KIVA-3V,建立了内燃机压缩过程冷态流场的大涡模拟（LES）计算模型。利用此模型对内燃机压缩过程中缸内流场的水平速度及湍流动能进行了详细分析,并与k-ε模型进行了比较。结果表明与采用k-ε模型计算时相比,采用LES计算时显示了更为复杂的湍流结构,而且LES所能捕捉到的涡团结构范围要大于k-ε模型。同时,采用LES计算时得到的湍流动能要远远低于k-ε模型。