屏蔽式核主泵多工况下内部流动特征分析

为深入研究核主泵水力部件的流动特性,基于连续性方程、雷诺时均N-S方程和RNGk-ε湍流模型,针对3种典型运行工况(0.8Q_d、1.0Q_d、1.2Q_d)下缩比系数为0.4的某型屏蔽式反应堆主冷却剂泵模型泵的三维不可压湍流流场进行定常数值模拟,对比分析不同工况下核主泵的压力分布与流场分布,描述叶轮、导叶与压水室的流动特征,并对造成这些特征的原因予以讨论和说明。同时,将数值计算的扬程值和效率值与在闭式试验台所做的试验结果进行对比,绘制出该模型泵在0.8Q_d~1.2Q_d的外特性曲线。结果表明:基于ANSYS CFX的数值分析方法能够有效预测核主泵的水力性能,揭示内部流场的特点,获得内部流动细节;在设计工况下,核主泵的水力性能最佳且流态保持均匀稳定;通过与非设计工况对比,较为全面的掌握了核主泵的流动特性。该研究可为核主泵的水力部件设计与优化提供一定的参考。     

离心风机内部流场三维数值模拟

随着计算流体力学和计算机技术的快速发展,流体机械内部流场的研究有了很大的进展,目前用CFD软件对离心风机内部湍流场的数值模拟成为一种重要的研究方法,文章采用CFD商用软件FLUENT6.1对离心风机内部流场进行了三维数值模拟,分析其内部的流动情况,并根据数值模拟结果优化相关的设计参数,以保证离心风机具有良好的性能。     

基于CFD技术的管内流动精细仿真方法

利用数值仿真方法模拟管内流动具有适应性好、高效方便的优势.充分考虑到管道壁面对管内流动的作用,引入湍流双层流动模型分别对近壁面和管道中心流场进行求解.采用增强壁面处理方法描述壁面对流场参数的影响关系,选取了合理的边界条件和计算区域以消除管道物理模型对流场边界的反作用,基于CFD技术发展了一种可对管内流动进行精细模拟的数值方法.通过对典型直管和三维细长管道的计算结果的分析,表明所建立的数值方法准确模拟了管道入口处流场的发展过程,通过对数值计算结果与理论计算结果的对比分析,表明所建立的数值方法正确、模拟精度较高.     

离心风机三维流场CFD模拟分析

采用FLUENT软件,应用标准k-ε湍流模型和混合网格,采用分离隐式求解器,对某离心风机三维流场进行了CFD数值计算分析。计算表明：虽风机内部流场速度分布比较均匀,无明显的漩涡、二次流等出现,但风机内部流场顺畅性不佳,有待改进。     

水泵内部流动的数值模拟及叶轮的改造

采用κ-ε湍流模型,应用NUMECA软件对一离心泵内部的三维湍流流场进行了数值模拟,得到了离心泵内部流动的压力分布、速度分布及漩涡流动.并通过对其流动和水力性能情况进行分析,优化叶片对叶轮进行了改造,改善了叶轮内部流动,提高了其水泵的水力性能.改造后的泵内部流动数值模拟结果表明其流动和水力性能良好.     

蒸汽发生器致畸变入流对核主泵流动性能的影响

为了探究由蒸汽发生器（SG）引起的畸变入流对核主泵（RCP）流动性能的影响,采用计算流体力学方法,建立核主泵与下封头的联合计算模型;利用多参考坐标系模型和滑移交界面技术,开展运行工况下的全三维稳态和瞬态数值模拟;采用入流畸变度和平均偏流角公式定量表征畸变入流的流场速度分布,通过正则化螺旋度法捕捉核主泵叶轮的涡流流动特征. 研究结果表明：与均匀入流相比,畸变入流复杂化了核主泵进口流场,导致核主泵的湍动能和湍耗散增大,降低了主泵的水力效率;在泵的进口流场形成了明显的非对称分布的涡核区域,引起叶轮各流道流态产生差异,造成叶轮内部压力和速度分布不均;导致各流道流量分配不均,加剧叶轮受载波动;降低其运行的稳定性和安全性.     

增压器涡轮蜗壳及有叶喷嘴内气体流动的数值计算

对SJ135增压器的涡轮蜗壳及喷嘴用Pro/E进行了流场计算区域的建模,用FIRE软件对蜗壳及喷嘴划分网格,根据计算流体力学(CFD)基本方程和K-ε双方程模型,采用有限体积法对其进行了三维可压缩粘性流场数值计算,得到了内部流动的模拟结果,通过对计算结果的分析,直观地掌握了蜗壳及喷嘴内部的流动情况,找出了蜗壳及喷嘴产生局部流动损失的部位和影响因素,为进一步改进蜗壳通道和喷嘴型线,减少流动损失提高能量转换效率提供了依据.在对双腔半周进气的涡轮蜗壳及喷嘴的流场数值计算中,喷嘴出口采用等压边界条件会对计算结果带来一定的误差.     

恒流堵塞器冲刷磨损特性的数值模拟

针对油田注水工况下,恒流堵塞器易受固体悬浮颗粒冲刷磨损作用的问题进行了数值模拟.以商业CFD软件F luent 6.1为基础,建立了恒流堵塞器流场三维几何模型,对堵塞器内部流场进行了计算;采用La-grangian离散相模型、Haider曳力公式和随机轨道跟踪方法求解了湍流中颗粒运动轨道;应用Bitter颗粒冲刷磨损模型对冲刷磨损失重进行了计算;对现场测试数据和数值模拟结果进行了对比,证明了数值模拟的有效性;对模拟结果数值上不够精确的原因进行了分析,指出了在注水流量控制装置流体磨损腐蚀分析中充分考虑电化学腐蚀和不锈钢钝化作用的必要性.     

液力变矩器轴向力的CFD计算与分析

为准确计算液力变矩器轴向力,提出了基于三维流场数值解的变矩器轴向力计算方法。计算中,利用CFD软件对液力变矩器三维流动控制方程进行数值求解,在数值模拟得到的变矩器内流场速度、压力数值解的基础上,进行轴向力计算。将新的轴向力计算方法应用于变矩器实例,将其计算结果分别与传统方法计算结果以及实验结果进行对比后可知,新方法计算误差明显减小。     

柴油机喷嘴内流场的数值模拟分析

建立了某型柴油机喷嘴内部流动的三维计算模型,在喷油器针阀最大升程条件下,运用CFD软件对喷嘴内部的三维流动进行了模拟分析.结果表明,本计算分析不但较真实地显示了喷油嘴内的流动,而且为喷油嘴内部的动态计算及燃烧室设计奠定了基础.     

Rotordynamic forces generated by discharge-to-suction leakage flows in centrifugal pumps

In order to investigate the flow-induced vibration in the shroud passage of centrifugal pump and predict rotordynamic forces of centrifugal pump rotor system,an analysis of rotordynamic forces arising from shrouded centrifugal pump is presented. CFD techniques were utilized to analyze the full three-dimensional viscous,primary/secondary flow field in a centrifugal pump impeller to determine rotordynamic forces. Multiple quasi-steady solutions of an eccentric three-dimensional model at different whirl frequency ratios yielded the rotordynamic forces. The skew-symmetric stiffness,damping,and mass matrices were obtained by second-order least-squares analysis. Simulation of the coupled primary/secondary flow field was conducted,and the complex flow characteristics in the flow field of a shroud passage were achieved including the mean velocity and pressure,as well as the eddy in a large scale of flow field due to viscosity. The rotordynamic force coefficients were calculated,and the results were in good agreement with those of experiment except for the direct inertial coefficient without the consideration of whirling forces from the impeller primary flow passage.     

CFD prediction of local scour hole around bridge piers

In order to predict the local scour hole and its evaluation around a cylindrical bridge pier, the computational fluid dynamics (CFD) and theories of sediment movement and transport were employed to carry out numerical simulations. In the numerical method, the time-averaged Reynolds Navier-Stokes equations and the standard k-ɛ model were first used to simulate the three-dimensional flow field around a bridge pier fixed on river bed. The transient shear stress on river bed was treated as a crucial hydrodynamic mechanism when handling sediment incipience and transport. Then, river-bed volumetric sediment transport was calculated, followed by the modification of the river bed altitude and configuration. Boundary adaptive mesh technique was employed to modify the grid system with changed river-bed boundary. The evolution of local scour around a cylindrical bridge pier was presented. The numerical results represent the flow pattern and mechanism during the pier scouring, with a good prediction of the maximum scour hole depth compared with test results.     

多级离心泵内部间隙流动与泄漏损失

为研究多级离心泵前后密封口环对整体水力性能和容积损失的影响,以某高压离心泵为分析模型,建立叶轮、导叶和密封环一体化的整体模型并进行了三维流场模拟,得到不同工况下多级泵的水力性能和口环间隙泄漏量,分析间隙内的流场结构.结果表明,考虑环形间隙结构的全模型性能预测结果与试验值取得较好的一致,在设计点附近的泄漏量预测值与经验公式计算结果接近.高压多级离心泵内部泄漏损失对性能存在明显的影响,间隙内的回流和叶片出口处的损失随流量增加而减小,相反地,叶轮入口处的损失因流量和间隙泄漏量增加而增大.     

CFD在船舶喷水推进器设计与性能分析中的应用

为进一步深入研究喷水推进器的性能,讨论了计算流体力学作为一种先进手段在喷水推进器设计和性能分析中的应用.通过求解雷诺时均的控制方程,计算了某喷水推进泵和"喷水推进器 船体"的流场.利用计算流体力学(CFD)的后处理技术,分析了喷水推进泵的流动特点,发现了泵设计的不足并提出了可改进之处.CFD方法分析"喷水推进器 船体"流动特性比传统理论方法更准确、细致、方便.借助CFD工具,可在模型试验之前对喷水推进器的设计进行深入分析和优化设计,还可完成性能预报.     

简单外形汽车隧道中会车过程的瞬态空气动力学数值模拟

使用商业的CFD软件,应用其提供的滑动交界面和动网格功能对简单外形汽车隧道中会车过程的瞬态空气动力学特性进行了模拟。分析了瞬态空气动力学模拟与稳态空气动力学模拟的异同,研究了简单外形汽车的瞬态空气动力学特性(包括尾流结构和气动力系数)和会车过程中连续的、定性的汽车与空气作用规律。研究结果表明:对汽车进行瞬态空气动力学数值模拟是可行的;两车在会车前后的一段时间内气动力系数会有急剧的变化,有类似正弦函数形状的变化曲线;会车状态的空气动力作用对汽车操纵稳定性有重要影响。     

采用动网格技术的煤粉-玉米秸秆掺烧飞灰沉积数值模拟

为了研究煤粉和生物质掺烧形成飞灰的结渣特性,采用基于动网格技术的计算流体动力学（CFD）模型对煤粉-玉米秸秆掺烧积灰结渣实验（玉米秸秆掺比分别为0、5%和10%）进行数值模拟. 模拟过程中考虑灰渣导热系数和灰渣表面温度的变化,并将模拟结果和实验结果进行比较. 模拟结果表明：飞灰撞击质量流率随沉积进行而减小,这是因为沉积物引起的动网格变化影响探针附近流场;3种工况下飞灰在探针表面的最终沉积效率分别为75%、80%和87%,说明了玉米秸秆掺烧形成飞灰的易结渣倾向;灰渣实时形貌在动网格执行下得以实现. 在换热特性方面,灰渣表面温度和热流密度的模拟值和实验值较为接近;3种工况下0~100 min热流密度降低率分别为52.13%、46.96%和53.25%.     

基于孔隙尺度下丝网多孔介质通道流阻特性

基于丝网多孔介质孔隙通道数值分析,研究不同几何参数的丝网多孔介质通道内的流阻特性ΔP、黏性阻力Au与惯性阻力Bu²等变化特性。通过CFD软件建立三维稳态修正k-ω湍流模型保证计算精度,并选择5种不同丝径和孔径的4单元孔隙模型,开展低入口流速范围内的流阻特性研究。根据数值分析结果,得到不同构型下孔隙级通道的流阻特性,显示出构型对丝网通道内非线性流动阻力特性产生的显著影响。结果表明,丝网构型角度越小(θ=45°~90°),通道内流动阻力越大,而分压占比规律一致;流速越大(v=0.2~1.0 m/s),则非线性作用越大,惯性阻力占比越多。     

The Numerical Simulation of the Flow Field in a Cold Model of Five-stage Cyclone Preheater and Precalciner System

The flow field in a cold el of 2500 t/d five- stage cyclone preheater and precalciner system was numerically simulated. Renault stress model (RSM) turbulent model was adopted to simulate the flow field,and a hybrid mesh scheme was selected to generate calculation mesh. With the first order upwind difference, fienite-volume method was used to convert turbulent equations into difference equations pressure-velocity coupling which were solved by the classic simple algorithm, and during the course of numerical solution, mesh self-adapting technology was applied. The main flow field structures of the whole system and each part of the cold model were studied by analyzing the simulation results.     

不同湍流模型在螺旋桨水动力性能计算中的应用与比较

为了研究不同湍流模型在螺旋桨水动力性能预报中的适用性,运用计算流体力学软件对粘性流场中螺旋桨的敞水性能进行了计算研究.分别采用标准模型k-ε、RNGk-ε模型和雷诺应力方程模型(RSM)模拟了敞水螺旋桨在不同进速系数下的推力系数、转矩系数等.由3种湍流模型的预报结果与试验值的对比得出:标准模型对螺旋桨水动力性能的数值预报存在明显的缺陷;RNGk-ε模型相对于标准k-ε模型有所改进,但这种改进仍然没有抛弃基于涡粘性假设的基础,对预报精度的改进是有限的;而RSM模型完全抛弃了涡粘性假设,完全求解雷诺应力的微分输运方程,并且考虑了壁面对雷诺应力分布的影响,因此具有较其他2种模型更强的模拟能力.