筛孔塔板干板压降的数值模拟

分别应用标准k-ε模型、RNG k-ε模型和Realizable k-ε模型3种湍流模型并结合有限体积法,在不同空塔气体动能因子下数值模拟了筛孔塔板(0.38 m)的干板压降。数值计算结果分别同Hughmark-O'connell和Leibson实验结果进行了比较,吻合较好。通过模型对比,发现RNG k-ε模型和Realizable k-ε模型计算结果同实验结果比较接近,标准k-ε模型的计算结果误差较大。利用RNG k-ε模型研究了塔板厚度、筛孔直径同塔板干板阻力系数的关系曲线,随着筛孔直径和塔板厚度的增加,塔板阻力系数增加,相对于塔板厚度,筛孔直径的大小对阻力系数的影响更大。证明了计算流体力学在筛孔塔板干板压降的研究中有一定的可行性。     

用于多射流撞击式喷嘴的湍流模型比较研究

为获得多射流撞击式喷嘴数值模拟研究中常用湍流模型的适用性和准确性,通过数值模拟分析了常用湍流模型计算的速度场,并与自行搭建的冷态测试实验台上测量的实验数据进行比较。结果表明:S-A模型过高地估计了交叉撞击流和主射流流动的湍流耗散,使得多射流交叉撞击形成的主射流更为平缓且更快衰减为平推流。RNG k-ε模型和标准k-ω模型计算的多射流经过交叉撞击后形成较强的主射流,RNG k-ε模型过度预测了主射流的衰减,而标准k-ω模型对主射流衰减的预测不足。标准k-ε模型、Realizable k-ε模型、SST k-ω模型和RSM模型均能较好地预测轴向速度分布情况,考虑到计算量和计算稳定性,推荐采用标准k-ε模型和Realizable k-ε模型用于多射流撞击式喷嘴湍流流动的数值计算。     

环形紫外消毒反应器流场数值模拟

采用计算流体力学软件FLUENT模拟环形消毒反应器的内部流场,选用标准k-ε模型、RNG k-ε模型、Realizable k-ε模型、RSM模型模拟湍流应力,并将模拟结果与PIV实验结果进行对比。研究表明:CFD数值模拟的方法可以有效获得环形紫外消毒反应器的内部流场;其中标准k-ε模型的模拟结果与PIV实验结果最为接近,能更好地模拟环形紫外消毒反应器的内部流场。     

用于Texaco气化炉同轴射流计算的不同湍流模型的比较

应用商业CFD软件Fluent，分别采用Spalart-Allmaras模型、标准k-ε模型、RNG k-ε模型、Realizable k-ε模型和RSM模型对气化炉同轴射流冷态实验台进行了数值模拟，并通过不同模型计算结果与实验结果的对比，讨论了各模型受网格质量、网格类型和边界条件的影响。通过对比发现，S-A模型和标准k-ε模型受网格质量影响最小，但准确性不高；RSM模型受网格影响较大；而RNG k-ε模型和R k-ε模型在网格划分合理的情况下，能够给出合理的结果。     

乙烯裂解炉耦合模拟中湍流模型的影响分析

配备底部烧嘴和侧壁烧嘴的乙烯裂解炉应用越来越广泛,不同燃烧模式影响着炉膛内湍流流动状态,考虑到裂解炉中湍流流动与燃气喷料、燃烧和传热有较强的非线性耦合作用,为此探究不同湍流模型在裂解炉/反应器耦合模拟中的影响对于裂解炉的精确设计和优化至关重要。针对不同湍流模型对某十万吨工业乙烯裂解炉进行了耦合模拟,利用CFD数值模拟对采用标准k-ε模型、RNG k-ε和Realizable k-ε模型所建立的湍流流动模型进行评估。将三种湍流模型的模拟结果与工业数据进行比较,重点分析了裂解炉内的速度、温度、湍流能力等参数的分布情况,表明Realizable k-ε模型在火焰稳定性、反应效率等方面优于其他两种模型,且基于Realizable k-ε湍流方程的反应管模型在热通量、炉管外壁温度分布计算结果更接近实际工况。     

模拟喷雾干燥的不同湍流模型比较

应用fluent软件,分别选择标准k-ε模型、RNG k-ε模型、RSM模型对喷雾干燥塔内的流场进行数值模拟,并将计算结果与实验测量值相比较,以得到最适合于喷雾干燥塔流场计算的数学模型.数值结果表明,3种模型都能较好反映塔内的流动规律,但计算数值与实测值有所差异,RNG k-ε模型模拟结果比用标准k-ε模型、RSM模型...     

三种湍流模型下搅拌釜内气含率特性的模拟

采用计算流体力学（CFD）方法,应用Euler-Euler双流体模型,桨叶采用多重参考系法（MFR）,与考虑气泡聚并与破碎对气泡尺寸影响的群体平衡模型（PBM）相结合,比较了标准k-ε、Realizable k-ε和RNG k-ε3种湍流模型对双层涡轮搅拌釜内气-液两相液相流场、局部气含率及气泡尺寸分布的影响。结果表明：3种湍流模型预测的液相流场流型相似,总体气含率预测值相差不大,均与实验值吻合较好。对于局部气含率,标准k-ε和RNG k-ε模型在桨叶区的预测值偏大,在接近自由液面处三者预测值均偏低,Realizable k-ε模型预测结果与实验值符合最好;对于气泡尺寸,3种湍流模型预测结果均与实验值较吻合,在靠近自由液面处预测值均偏小,气泡尺寸分布与湍流长度分布相吻合。     

不同湍流模型对双流体喷射泵流场模拟的研究

采用标准κ～ε湍流模型、RNGκ～ε湍流模型和Realizableκ～ε湍流模型分别对双流体喷射泵内部的气液流动进行了模拟。对不同湍流模型下计算收敛速度,混合流体静压力变化和气体卷吸量大小进行了比较。模拟结果表明:3种κ～ε湍流模型均可很好的反应射流规律;在Realizableκ～ε湍流模型计算下,计算成本最低,流场计算收敛速度最快;在RNGκ～ε湍流模型和Realizableκ～ε湍流模型下混合流体静压力变化和气体卷吸量基本相同,均小于标准κ～ε湍流模型下的计算结果,且喷嘴速度越大,差距越明显。     

湍流模型在圆管螺旋流场模拟中的应用与对比

基于计算流体动力学分析软件Fluent,分别采用标准k-ε模型、RNG k-ε模型、Realizable k-ε模型及雷诺应力方程模型(RSM)4种湍流模型,对环空圆管内螺旋流单相流体流动进行模拟。重点分析了不同湍流模型计算的速度、速度矢量及涡量场分布,得出在模拟螺旋流道内强旋流方面,RSM具有更为明显的优势。利用量纲一分析方法将数值模拟结果与其他研究者的PIV实测结果对比,验证了RSM数值模拟结果的准确性。从量纲一压力随轴向位置变化曲线来看,环空圆管螺旋分离器虽然结构简单,但依然存在较为复杂的湍流流场分布,如何形成高效、稳定的分离流场是接下来研究的重点。     

不同开孔方式的大孔筛板干板压降研究

评价塔设备性能的主要指标之一就是塔板压强降。干板压降是筛板塔总压降的主导部分。本文以降低筛板的干板压降为目标,使用标准k-ε湍流模型,对不同开孔方式的大孔筛板进行了模拟计算,定量地讨论了筛板开孔方式对筛板干板压降的影响效果。模拟结果表明,下锥形筛板不利于降低干板压降,而具有合适锥度的上锥形筛板与普通筛板相比是可以降低干板压降的。经过光滑处理的弧形上锥形筛板虽然对减少结焦反应有利,但在降低干板压降方面没有明显的作用。     

鼓泡塔内气泡羽流周期性摆动的数值模拟

以二维和三维鼓泡塔内气液二相流动的动态特性为研究对象,寻找各自合适的湍流模型和边界条件设置。二维鼓泡塔的进口气速采用2种不同的方法:①实际进口速度法;②均值修正法。湍流模型选用标准k-ε湍流模型、RNG k-ε湍流模型。结果显示二维模拟使用RNG k-ε湍流模型、三维模拟使用标准k-ε湍流模型能够得到周期性的羽流摆动,且二维鼓泡塔的进口气速采用均值修正法能够得到较合理的摆动周期。     

乙烯裂解炉耦合模拟中湍流模型的影响分析

配备底部烧嘴和侧壁烧嘴的乙烯裂解炉应用越来越广泛，不同燃烧模式影响着炉膛内湍流流动状态，考虑到裂解炉中湍流流动与燃气喷料、燃烧和传热有较强的非线性耦合作用，为此探究不同湍流模型在裂解炉/反应器耦合模拟中的影响对于裂解炉的精确设计和优化至关重要。针对不同湍流模型对某十万吨工业乙烯裂解炉进行了耦合模拟，利用CFD数值模拟对采用标准k-ε模型、RNG k-ε和Realizable k-ε模型所建立的湍流流动模型进行评估。将三种湍流模型的模拟结果与工业数据进行比较，重点分析了裂解炉内的速度、温度、湍流能力等参数的分布情况，表明Realizable k-ε模型在火焰稳定性、反应效率等方面优于其他两种模型，且基于Realizable k-ε湍流方程的反应管模型在热通量、炉管外壁温度分布计算结果更接近实际工况。     

气体通过堆叠筛板填料的压降特性研究

单一气相通过堆叠筛板填料的压降是研究气液两相并流通过筛板填料压降的基础。文章对气体通过不同规格堆叠筛板填料的压降进行了系统的测试,并利用Realizable k-ε模型进行了数值模拟,揭示了气相流量、筛板开孔率、相对板厚、填料板间距等因素对气体压降的影响。结果表明:气相流量与筛板开孔率是压降的2个主要影响因素,压降随气量的增大而增大,随开孔率的增大而减小;受锐缘效应影响,随着相对板厚的增加,阻力系数逐渐减小;流体通过筛板后会冲击下层筛板,使得压降阻力系数随填料板间距的减小而增大。在此基础上,综合实验与模拟结果获得了气体通过堆叠筛板填料的阻力系数预测公式。     

组合导向浮阀塔板气相流体力学性能的CFD模拟

利用FUJENT软件模拟计算了组合导向浮阀塔板在阀片全开状态时干板压降和气相流场分布.通过使用各种湍流模型进行模拟,结果表明用RNG κ-ε模型模拟的干板压降结果和实验测得的数据吻合较好.模拟结果显示浮阀四周存在漩涡,阀间产生强烈的气流对冲,通过对浮阀间距的合理调节可使这些传质不利因素减小.证明CFD方法是一种很有效的辅助浮阀塔板设计手段.     

湍流模型对钝体燃烧器流场模拟的影响

湍流燃烧过程涉及燃烧反应和湍流在微小时间和空间尺度上的耦合,因此湍流模型的有效性对燃烧器流场CFD模拟的准确性有重要影响。采用5种k-ε类和k-ω类两方程模型和雷诺应力模型模拟了钝体燃烧器内冷流流场,并采用PIV测量方法进行了实验验证。比较和分析数值模拟和PIV实验结果发现,不同湍流模型的模拟结果在诸如速度分布和涡结构上存在较大差别,标准k-ε模型和RNGk-ε的模拟流场最接近本文的实验结果。     

波纹板填料的流体力学性能

应用商用Fluent软件,采用RNG k-?湍流模型,对波纹板填料内三维气相流场进行了数值模拟研究。结果发现,气体从填料底部进入后,大部分气体流入波纹板波谷,并沿波纹板倾角方向流动,此时气体流速较大,压降较小;小部分气体在波纹板波锋区域流动,方向曲折向上,气体流速较小,压降也较大;不同气体动能因子下填料的干板压降模拟值与Billet模型预测值、文献实验数据吻合较好;在理想波纹板填料模型中,气体沿波纹板倾角方向流动碰到塔壁时,转向相邻板片波纹倾角的方向流动,实际应用中容易出现壁流现象。本研究对波纹板填料结构改型及应用具有重要指导意义。     

SV型静态混合器数值模拟湍流模型选择

利用Fluent软件分别采用标准k??模型、Realizable k??模型和RNG k??型对SV型静态混合器的湍流流速场进行了模拟,得到时均速度、湍动能和湍流强度,与实验值进行对比,计算了数值计算结果与实验值之间的标准差。结果表明:三种数值模型对时均流速的预测差别不大,而对于湍动能和湍流强度的预测,Realizable k??模型的标准差是其它两个模型的50%左右,是最适合SV型静态混合器的湍流模型。     

大小孔折流板换热器壳程传热与阻力性能研究

为揭示大小孔折流板换热器壳侧传热的机理,对大小孔折流板换热器壳侧的传热和阻力特性进行了实验研究,并利用标准k-ε湍流模型进行了数值模拟。结果表明:不同进口雷诺数下,大小孔换热器壳程传热效率数值模拟值与实验值误差为7.9%,压降与实验值误差约为3.1%,数值计算模型用于大小孔折流板换热器的研究是正确可行的;流体经过小孔时,流体具有射流加速的效应,其局部传热系数和局部阻力系数都会增大,大小孔折流板换热器具有较高的壳程传热系数和较低的壳程压降。     

二维水翼空化流动数值模拟研究

采用空化模型和Mixture多相流模型,对攻角为2.5°的NACA 0009型二维水翼的空化流动过程进行了数值模拟研究。对通过数值模拟得到的翼型表面压力系数变化曲线与试验数据进行对比,分析了不同湍流模型和3种空化模型对空化场模拟结果的影响,讨论了湍流模型与空化模型的准确性和适应性。研究结果表明,数值模拟研究二维水翼的空化流动中,采用RNG k-ε湍流模型、修正后的Schnerr and Sauer空化模型计算精度更高,收敛速度较快。数值模拟得到的计算结果与试验数据吻合较好,并通过计算得到了不同空化数情况下翼型吸力面空化区长度变化曲线。     

双节流结构旋风过滤器阻力性能研究

对一种高浓度盐雾分离装置——旋风分离器进行研究，并对已有旋风分离器结构进行了改进，提出了一种具有双节流结构的旋风分离器形式。利用标准k-ε模型和realizable k-ε两种湍流模型进行了数值模拟，给出了相应模型的阻力特性。同时在专门风洞实验台上进行了模型的阻力特性实验，将实验结果与数值模拟结果进行比较，认为在计算旋风分离器阻力特性时，realizable k-ε优于标准k-ε模型。