海上风电厚壁筒型基础刃脚优化试验及下沉阻力研究

通过在筒裙端部加装刃脚进行减阻,并通过试验寻找最优的刃脚体型,同时利用任意拉格朗日欧拉方法（ALE）进行筒型基础下沉全过程数值模拟。结果表明：在厚壁筒型基础端部加装刃脚可有效减小端阻力,在砂土中下沉时,最优的刃脚体型为60°夹角,通过试验对比,证明理论公式计算端部压力的可行性;ALE数值方法可模拟试验模型下沉过程,误差在20%以内。最后,利用ALE数值模拟,分析刃脚端面和斜面应力分布,并且研究土质参数对刃脚结构下沉阻力的影响。     

基于强化换热的偏斜尾缘设计

采用SST湍流模型对偏斜尾劈缝射流的流动结构与传热特点进行模拟分析,研究不同尾缘射流速比,入口攻角及偏折角对于尾缘位置边界层状态、涡流结构、尾迹形态及流动损失的影响规律.结果表明:偏斜尾缘劈缝射流的使用能够有效改善尾缘位置的换热性能,射流对于尾缘折转区的冲刷作用使得吸力面侧得到较好的冷却;偏斜尾缘的采用也能够有效抑制大...     

自由湍流射流理论研究方法

气固两相双平行矩形自由射流混合特性的调查是水平浓淡煤粉燃烧技术研发过程中一项基础性工作,考察自由湍流射流的实验和理论研究进展有助于确定射流混合特性研究方法。自由湍流射流理论研究综述表明：单相自由湍流射流的理论研究可采用时间平均法和直接法。时间平均法能不同程度地满足工程需要;直接法中的有限差分法和离散涡方法可以预测大尺度涡的控制作用,包括谱方法的直接法尚难以模拟耗能涡影响。气固两相湍流射流的理论研究可采用Euler方法和Lagrangian方法。关于Euler方法中双流体模型的数学描述方法,尚存在分歧;在数值模拟伪扩散、考察颗粒变化历程等方面,Euler方法和Lagrangia方法互为优缺点;方法更适于预测拟序结构对大颗粒的快速弥散机制,发展于中国的Euler—Lagrangian方法值得关注。     

圆孔射流近场湍流特性DNS与RANS模拟的对比研究

对圆孔射流近场的湍流特性进行直接数值模拟（DNS）研究,同时与应用雷诺时均方程的模拟方法（RANS）进行了对比研究。DNS模拟的Re=5000,计算网格3000万,CPU=60。采用MPI并行求解了可压缩的射流守恒方程,包括连续性方程、动量方程、能量方程和理想气体的状态方程。基于DNS数据库,着重研究和评价了RANS模型在预测自由圆孔射流近场湍流特性时存在的问题,同时提出了适用于射流近场湍流粘性系数的分段表达式,可为工程上准确预测湍流切应力提供参考。     

直喷式柴油机燃烧的一个二维数学模型

本文建立了用于模拟和分析直喷式柴油机缸内主要过程的一个轴对称二维数学模型。缸内气体运动和燃油空气混合过程利用任意拉格朗日-欧拉法(ALE)进行数值分析。其网格单元为任意四边形,且可按规定连度运动。燃油喷雾用气体射流模拟。用简化的亚网格尺度(SGS)湍流粘性来模拟湍流输运。燃烧和排放计算采用部分平衡流方法:燃料的氧化和NO形成用化学动力学公式计算,而组分的离解用化学平衡方式处理。计算结果与实验及其他文献的计算结果相吻合,表明本方法对于内燃机的设计和研究是一种很有潜力的工具。     

竖直通道内相邻气泡对上升的直接数值模拟

采用Level Set方法和耦合表面张力模型的Navier-Stokes方程,结合ALE数值算法,直接模拟了竖直通道内两个相邻气泡的上升。重点研究不同空间布置的8mm气泡对后面的尾迹流及其相互作用。数值模拟准确再现气泡对的变形、吸引及排斥行为,气泡上升速度计算结果与经验式吻合。模拟结果表明,两个气泡后面的尾迹流及其相互作用决定了上升气泡对的行为。并排上升的气泡对,由于尾流区被一个射流流动分隔,气泡对没有聚并;然而当垂直上升气泡对中的尾随气泡有超过50%的投影面积进入到前头气泡的尾流区,聚并现象发生。     

基于Fluent的2D紊动射流研究

采用Fluent双方程紊流模型研究有限深静水环境中的二维垂向紊动射流.基于Fluent的VOF方法跟踪自由表面、UDF技术(用户自定义函数)给出边界条件.采用该模型研究了不同射流速度与水深组合的自由射流及带升管射流等工况,分析了其模拟结果,并采用形状参数α对射流出口升管进行分类.结果表明,当a≥7.50时,射流场稳定,...     

水下管道局部冲刷平衡深度预测方法

为了更准确地预测水下管道局部冲刷平衡深度,提出了一种预测局部冲刷平衡深度的新方法,通过数值模拟手段,利用有限体积法来求解N-S方程和标准κ-ε方程,得到了冲刷平衡时的水下管道绕流场,进而分析了冲刷坑内过流量,通过数据拟合得到与冲刷坑深度有关的冲刷坑过流量经验公式,并应用基于该公式的冲刷平衡深度预测方法和已有方法对不同水流条件下冲刷坑深度进行了预测。结果表明,该方法预测结果与试验结果更接近,预测误差在20%以内,明显高于已有方法,为水下管道局部冲刷平衡深度预测提供了技术手段。     

聚合射流氧枪的发展及应用

主要介绍了聚合射流氧枪的射流特性及在电炉、转炉中的应用状况,还介绍了氧气聚合射流的研究方法及国内聚合射流氧枪的模拟及应用情况.对聚合射流氧枪的进一步发展进行了分析.     

烟气脱汞技术中磁珠射流的混合研究

对某1000 MW机组进行磁珠脱汞改造,采用热一次风输送磁珠并与烟气混合。在ANSYS软件中用数值模拟的方法研究了磁珠射流高度、射流数量在受限空间内与烟气混合的效果。结果表明:射流高度在Z=5.9 m及以上,射流数量为4个及以上时,磁珠覆盖率可达95%以上,最大浓度与平均浓度之比小于5.0,混合效果较好,满足工程使用要求。     

A comprehensive approach for simulation of capillary jet breakup

The Arbitrary Lagrangian–Eulerian (ALE) framework coupled with a direct boundary tracking technique is proven as an effective method for simulation of capillary jet breakup. In this paper, an alternative derivation of ALE is proposed by introducing instantaneous inertial coordinates. Several improvements for simulations are made, including a linear implicit time scheme, a compact scheme for dynamic boundary conditions, and an iterative direct boundary tracking technique for kinematic boundary conditions. Numerical results are verified and improvements are demonstrated.     

电力工程中溃堤洪水冲刷影响的简化判断方法

由于我国大多数河流堤防标准较低,工程中常需考虑溃堤洪水对临河线路杆塔的冲刷影响,但溃堤洪水冲刷计算公式参数较多、计算复杂,不利于工程现场对冲刷影响的快速判断。针对这种现状,基于溃堤洪水冲刷原理,总结出一套溃堤洪水冲刷影响的简化判断方法,通过简化相关计算条件,并以工程中常见的堤高及土壤粒径组合,计算出相应的冲刷影响值,并将结果制表、成图,工程技术人员现场踏勘时可根据堤高及土壤粒径条件快速定性判断溃堤洪水对线路工程的影响范围及深度,有助于输电线路工程跨河及沿河方案的选择。     

Simulations of Droplet Spreading and Solidification Using an Improved SPH Model

Smoothed particle hydrodynamics (SPH) method as one of the meshless Lagrangian methods has been widely used to simulate problems with free surface. The traditional SPH method suffers from so-called tensile instability, which may eventually result in numerical instability or complete blowup during the simulation of bubble/droplet dynamics. A new pressure-correction equation is proposed to efficiently transport the local pressure to the neighboring area during the impact of incompressible/compressible fluid and reduce the disorder of particle distribution. Consequently, the accuracy and the efficiency of the SPH method can be dramatically improved. New treatments to the surface tension and solidification are also proposed to manipulate SPH particles near the free surface and the solidification interface. The improved SPH method has been used to simulate droplet impact, spreading, and solidification. It is evident that the new method can handle the droplet contraction problem without causing numerical instability. The numerically predicted flattening ratio of the splat due to droplet impact is in good agreement with the analytical prediction. The results demonstrate that the improved SPH model is a powerful tool to study droplet spreading and solidification.     

An investigation of a block moving back and forth on a heat plate under a slot jet. Part II (the effects of block moving distance and vacant distance)

A continuous investigation of a block moving back and forth on a heat plate under a slot jet was studied numerically. This study investigates the effects of block moving distance and vacant distance between the block and heat plate on the heat transfer of heat plate. This subject belongs to a kind of moving boundary problems, and the modified Arbitrary Lagrangian Eulerian (ALE) method is suitable for solving this subject. The results show that the increment of the heat transfer rate of heat plate is not direct proportion to the block moving distance, and the smaller vacant distance is expected for obtaining the larger heat transfer rate of heat plate.     

单洪峰作用过程河道岸坡冲刷量估算方法

山区洪水爆发后通常会造成河流大量塌岸和岸坡失稳,单次洪峰形成过程对冲刷起重要作用。为了估算单次洪水作用过程中的冲刷量,利用山区洪水过程概化模型推导了洪峰形成过程冲刷量方程,采用粒子群算法对洪水过程概化模型参数进行拟合,取得较好的一致性,并研究了洪峰流量为600m~3/s、单洪峰作用12h过程冲刷量主要影响因素。结果发现,三角形与梯形河道断面随土体抗剪强度变化,边坡坡脚冲刷量在0.55～0.70m~3之间,随河道比降变化,边坡坡脚冲刷量在0.5～1.5m~3之间,相同条件下梯形河道断面坡脚的冲刷量低于三角形河道,河道比降参数对冲刷量的影响大于土体的抗剪强度。     

大直径单桩基础冲刷防护范围及防护效果试验研究

  目的  海上风机服役期间受到长期波流联合作用,极易发生局部冲刷,从而威胁到风机的整体稳定性和安全性。  方法  针对直径8.0 m风电基础开展了比尺1∶30的正态物理模型试验,对冲刷深度和砂被、固化土防护范围和防护效果进行了研究。  结果  结果表明,考虑水动力条件较好情况下,模型最大冲深为0.133 m,采用厚度1 cm拼合尺寸1.0 m×1.0 m砂被可以满足稳定性要求,采用固化土防护时需要防护范围不小于5倍桩直径,并需要在固化土边缘铺设块石避免固化土下部发生淘刷。  结论  试验结论可为同类工程冲刷试验和工程设计提供参考。     

植被根系对黄土边坡稳定性及固土效果的影响

为了研究植被根系对黄土边坡稳定性及固土效果的影响,通过室内直剪试验、模型试验及数值模拟方法,研究了植被根系对黄土强度、边坡抗冲刷能力、边坡渗流场的影响。结果表明,植被根系可明显提高黄土抗剪强度,且随着植被根系数量的增多,黄土的最大抗剪强度和残余抗剪强度均有明显增大;坡表种植植被后,黄土边坡表面的抗冲刷能力增强,在相同的水流冲刷条件下,原状黄土的冲刷深度为20cm,种植植被后冲刷深度仅为1.5cm,可见植被根系对黄土具有较好的保持作用,渗流数值模拟发现坡面种植植被后,防渗效果明显提高。     

Development of modified SPH approach for modeling of high-velocity impact

The problem of high-velocity impact was modeled on the basis of two numerical methods, the smoothed particle hydrodynamics (SPH) and the Eulerian total variation diminishing (TVD) finite-difference scheme. The modification of SPH method was elaborated. In this modification, the summation approach and the continuous approach are equivalent, and the problem of boundary particle deficiency is successfully resolved. The comparison of modified SPH and Eulerian finite-difference approaches shows a good agreement between them. The calculations results can be useful for estimation of efficiency of anti-meteorite protection shields, giving information on the shape and size of formed apertures and jets.     

一种典型的生物砖护岸结构抗冲性能物理模型试验研究

针对护坡工程及中小河流护岸建设中植被护坡抗冲性能问题,建立了深圳市葵涌河生物砖护岸结构的抗冲性能物理模型,基于有压管流最大可产生流速达6m/s,对生物砖结构进行冲刷试验。结果表明,对浸泡12h的生物砖,经3.2~5.8m/s流速冲刷12h后其抗冲性能表现良好,最大冲深为2~6cm;抗冲性能取决于水泥砖、营养土、植被之间的复合结构,其中水泥砖12cm×12cm内孔及4cm厚壁有效控制了向下螺旋流的发展,阻止了土壤冲坑的无限扩大;营养土可提高狗牙根草的植被成活率,提高植被密度;狗牙根草形成的植被覆盖层有助于减小水流对土壤的直接侵蚀。