基于四叉树直角坐标网格的运动界面追踪方法

运动界面的追踪是两相流模拟中需要解决的主要问题之一。基于四叉树直角坐标网格实现了Level set界面追踪方法和网格的局部自适应控制。通过模拟3个给定速度场（平移流场、旋转流场、剪切流场）的运动界面追踪问题,证明了自适应四叉树直角坐标网格与Level set方法结合的优势。     

基于八叉树自适应网格技术的LevelSet运动界面追踪方法

Level Set方法因能有效地处理界面处复杂的拓扑结构变化以及大变形问题,广泛应用于界面追踪领域。在Level Set方法追踪运动界面时引入八叉树网格技术,通过八叉树网格的细化和粗化技术减少计算网格数量和计算内存并提高计算效率和计算精度。因为八叉树网格为非均匀网格,其相邻网格的层数值可能不相同,所以不能直接采用WENO格式离散Level Set函数得到网格处的函数值,进而提出八叉树网格离散模型解决这一问题,并提出基于八叉树网格距离场重新初始化方法减少Level Set方法的质量损失,最后将基于八叉树网格技术的Level Set方法应用于两个给定速度场的运动界面模拟算例以及基准件方腔的铸造充型过程的模拟。模拟结果表明该方法可以提高界面的精度,同时改善质量守恒性。     

三维熔体前沿界面的Level Set追踪

给出三维Level Set方程,采用五阶加权本质无振荡格式进行空间离散,通过算例验证了该算法的正确性及追踪三维运动界面的准确性。进而将Level Set算法和同位网格有限体积法进行耦合,模拟了注塑成型充填阶段的三维流动过程,准确追踪到了不同时刻熔体前沿界面,预测并分析了流动过程中不同时刻的压力、速度等重要流动特征。数值结果表明,该方法可追踪三维熔体前沿界面,预测充填过程中的重要流动特征。     

基于八叉树自适应网格技术的Level Set运动界面追踪方法

Level Set方法因能有效地处理界面处复杂的拓扑结构变化以及大变形问题,广泛应用于界面追踪领域。在Level Set方法追踪运动界面时引入八叉树网格技术,通过八叉树网格的细化和粗化技术减少计算网格数量和计算内存并提高计算效率和计算精度。因为八叉树网格为非均匀网格,其相邻网格的层数值可能不相同,所以不能直接采用WENO格式离散Level Set函数得到网格处的函数值,进而提出八叉树网格离散模型解决这一问题,并提出基于八叉树网格距离场重新初始化方法减少Level Set方法的质量损失,最后将基于八叉树网格技术的Level Set方法应用于两个给定速度场的运动界面模拟算例以及基准件方腔的铸造充型过程的模拟。模拟结果表明该方法可以提高界面的精度,同时改善质量守恒性。     

共注射成型充填过程的运动界面追踪

基于Hele-Shaw流动模型推导出共注射成型充填模拟的数值模型基础上,通过引入厚度分数,采用控制体积法实现了充填过程中多重运动界面的追踪。等温数值模拟结果与MOLDFLOW的模拟结果相吻合,并能正确反映粘度对层厚分布的影响。     

运用动网格技术数值模拟四叶罗茨风机的非稳态流动

罗茨风机作为一种典型的气体增压与输送机械,广泛应用于化工、石化等许多行业。本文运用动网格技术、二维气体流动控制方程和标准的k-e湍流模型对典型的四叶罗茨风机内部非稳态流动进行了数值模拟,得到了四叶罗茨风机流量、流速场、压力场随时间变化的规律。为提高四叶罗茨风机的设计及应用水平提供理论依据。     

气辅注射成型运动界面的Level Set方法数值模拟

给出气液两相流数学模型,选取Cross-WLF模型作为熔体的黏度模型,采用Level Set/SIMPLEC方法模拟了气体辅助注射成型中气体穿透过程,追踪到了不同时刻的运动界面(气熔界面和熔体前沿界面),描述了运动过程中不同时刻速度和温度等重要物理量的分布情况,分析了熔体温度、气体延迟时间和注射压力对气体穿透时间和穿透长度的影响。数值结果表明,Level Set/SIMPLEC方法可以准确追踪气体穿透过程中的两个运动界面;熔体温度、延迟时间和气体注射压力对气体穿透长度有显著影响。     

水在非相溶油中滴流雾化的界面追踪模拟

基于欧拉法和流体体积函数建立了描述相界面运动、变形、破碎等复杂变化的界面追踪模型(VOF-CSF),该模型采用了二相界面重构技术,并考虑了界面张力和接触角的影响,将水在非相溶油中滴流雾化形成液滴过程简化为二维轴对称数值模拟,模拟了层流环境中低喷射流率下液滴形成的全过程.模拟结果表明:在滴流雾化方式下,液滴形成过程由液滴...     

基于结构化网格的内啮合齿轮泵流场数值模拟

对某内啮合齿轮泵进行内流场的瞬态数值模拟,以高质量的结构化网格来处理大小齿之间、齿与泵壳壁面及月牙板之间等的所有间隙,实现全流场模拟.借助CFX软件平台,用Fortran语言编写的脚本将一个相位角间的45组网格依次加载进求解器中,并将一个相位角的转动时间作为一个周期,实现动网格计算.采用标准k-w SST湍流模型,对主...     

基于Chimera网格的固定床反应器内局部流动模拟

采用基于三维Chimera网格的有限体积方法对球形颗粒随机填充的固定床内部小Reynolds数（9～50）下的局部流动进行了数值模拟。为了考察固定床内局部流动特点,本文模拟的固定床反应器的填充颗粒的数目较大,分别为120和500,直径比（固定床内径与填充颗粒直径之比）分别为7和10。由于计算量巨大,采用了基于PVM的分布式并行计算。模拟结果提供了固定床内局部流动的详细流场信息,显示了流动的不均匀性、壁面效应和沟流的存在。为固定床内进一步的流动与传热及反应耦合研究奠定了基础。     

基于动网格的调节阀空化流场数值模拟研究

利用动网格技术,对单座调节阀阀内压力场、速度场和空化区域进行研究.结果表明:在阀门关闭过程中,阀芯边缘与阀口内壁之间的间隙易出现负压区,随着阀门开度减小,负压区呈先增大后减小的趋势;随着阀门开度的减小并在流体粘性阻力的作用下,通过阀口处的流体速度呈先增大后减小的趋势;在大开度时,下游壁面附近回流区易发生相变进而出现空化...     

复杂两相流中界面追踪方法——VOSET的性能分析

界面追踪方法-VOSET(coupled Volume-of-Fluid and Level Set method)结合了VOF和Level Set两种方法的优点,克服了这两种方法的缺点.VOSET方法采用VOF方法捕捉两相间的界面,保持了两相间的质量守恒,克服了Level Set方法质量不守恒的缺点;利用几何计算方法...     

气泡在不互溶两相流体界面运动行为的数值模拟

基于水平集法(Level set method),提出了一种处理三相流问题的计算方法.计算了钢-渣-气三相流条件下气泡在钢渣界面的行为,考察了不同大小的气泡穿过钢渣界面时的拓扑变化以及导致钢渣界面流场的变化,初步分析了大气泡上浮对卷渣的影响.计算结果表明,气泡直径从0.1~3mm,上浮过程中变形程度随直径的增大而愈发剧烈,钢渣界面处的流场差异也随之增大,可能成为卷渣的原因之一.     

基于自适应网格的搅拌功率计算

通过实例比较了常规方法与自适应网格方法在搅拌器功率计算上的差别。在流场分布规律方面两种方法基本相同,但在功率计算方面差别明显。因此,提出基于自适应网格的搅拌器功率计算方法,并近似拟合出搅拌功率与转速的关系,为优化搅拌器提供依据。     

基于SPH方法的微注射成型数值模拟

基于无网格方法和黏性本构方程,开展微注射成型数值模拟的研究。采用光滑粒子流体动力学的粒子近似法离散N-S 控制方程组,求解速度场、压力场、温度场等物理场的变化规律。以应用于生物医学领域带有细微针头的聚合物微针为例,进行充型过程的数值模拟,模拟结果与实验结果基本一致。     

剪切变稀流体中液滴运动的研究

采用VOF方法,基于非牛顿流体的流变模型对剪切变稀流体中液滴的运动进行数值模拟.结果发现剪切变稀流体中液滴的上升较稳定,上升速度前期增长较快,后期趋于平缓,轨迹呈直线型;单液滴初始半径r越大,上升过程中产生的形变越明显;溶液的稠度指数k越大,液滴上升的速度v越小;幂律指数n越大,液滴上升的速度v越大,k的作用效果比n效...     

流经突然扩张的微通道的单气泡界面形态演变的数值模拟

采用界面追踪方法(FTM)研究了狭窄通道内受浮力上升的单气泡经过突然扩张通道时的运动形态,考察了狭窄通道和宽阔通道的通道宽度比及Eotvos数(Eo)和Morton数(Mo)对气泡形态和上升速度的影响. 结果表明,在狭窄通道、扩张部位和宽阔通道内气泡形态呈不同特性,气泡在离开扩张处时高宽比最大. 随通道宽度比增大,气泡最大高宽比减小. Eo数较小时,减小Mo数,气泡高宽比减小,气泡上升速度增大;增大Eo数,气泡上升时形变更严重. 改变初始时刻气泡相对于狭窄通道的位置对气泡形态有影响,初始位置靠近单侧壁面时,气泡横向变形较严重,在两侧壁面之间摆动上升.     

带底油(薄油环)凝析气藏数值模拟中混合网格的处理方法

带底油(油环)凝析气藏的数值模拟中,网格的划分对底油(油环)的描述起着很重要的作用。由于地层倾角的存在,常规的顺层网格经常会出现油气或油水界面在同一个网格内,甚至油气、油水界面在同一网格的情况,饱和度变化不连续,不能很好地描述油环油的分布;加密网格虽然在一定程度上减轻了这种现象,但是网格过多,影响数值模拟计算效率。本文针对底油(油环)的水平分布形态,建立了在气顶部分为顺层网格,底油(油环)和底水(边水)部分为水平网格的混合网格形式,很好地保证了底油(油环)的分布形态。同时,通过渗透率的转换,使水平网格部分的流体流动特性与地质上一致,有效地描述底水锥进薄油环以及油进入气藏的动态过程。通过对模型的模拟计算,验证了这种方法的可靠性。     

聚合物共挤成型界面位置的三维黏弹数值模拟

采用Giesekus本构方程,建立了预测方形截面共挤口模中两种聚合物熔体层间界面形状和位置的三维黏弹数值模型,利用polyflow进行了数值求解,将计算结果同Karagiannis等的实验结果进行了比较,并分析了模拟误差产生的原因。结果表明：此数值模型能较为准确地预测共挤层间界面位置,数值模拟所得界面略高于实际界面,口模中央位置模拟误差较小,在壁面处略大。界面表面张力和壁面边界条件是影响共挤界面数值模拟准确度的主要因素。