平表面垂直圆射流冷却换热模拟的k-ε模型研究

针对气体圆射流垂直冲击平板表现换热问题,通过理论分析与实验提出了一种新的不依赖特定壁面函数的k-ε模型修正方案,提高了模拟分析中数值格式的结构性和便利性。通过实例的模拟运算,发现随边界层风格精度的提高,模拟结果渐趋稳定,并与相应的实验数据进行比较,结果吻合较好,说明了修正模型的合理性。     

轴对称湍流冲击射流场的数值预测

应用标准k-ε模型和一种重正化群（RNG）k-ε模型，对半封闭轴对称湍流冲击射流场进行了数值模拟。通过两种模型计算结果的比较以及与参考文献中LDV测量结果的比较，评价了RNGk-ε模型对冲击射流场的数值预测能力。最后，根据数值模拟的结果，从流体动力学角度分析了冲击射流场的结构特性。     

套管换热器对流换热的数值模拟研究

本文建立了一种复杂的数学模型用于预测套管式换热器内流体的流动及传热特性。数学模型包括计算流体力学模型和计算传热学模型。其中,计算传热学模型中的湍流扩散系数是利用温度方差t2和温度方差耗散率εt来求解,而不是利用通常采用的Pr数假设值或实验测定值来求解。为验证新建立模型预测结果的准确性,本文将数值模拟结果与文献中的实验结果进行了比较,结果吻合较好。     

阵列射流冲击冷却传热特性的数值研究

以涡轮叶片冷却技术为背景,采用带转捩的剪切应力输运(Transition SST)模型对阵列射流冲击冷却的传热特性进行数值模拟,分析了冲击Re、冲击间距、初始横向流和冲击孔排列方式的影响规律。结果表明:冲击间距对靶面平均Nu的影响存在最优值,在所计算的范围内,Zn/d=2时平均Nu最大;在冲击孔排列方式影响中,当冲击间距Zn/d≤2时,顺排孔冲击冷却传热效果优于错排,而当Zn/d≥3时,错排孔冷却传热效果优于顺排。     

低雷诺数流动错位翅片传热和压降特性的实验研究

通过对油水板翅式换热器进行的性能试验，得到了低雷诺数流动下板翅式换热器翅片侧传热与阻力特性的数据，在此基础上获得了错位翅片传热因子与摩擦系数的准则关系式，传热因子和摩擦系数的最大计算误差分别为0．62％和1．44％。根据这些准则关系式提出了一个衡量翅片质量的经济系数。     

矩形管湍流冲击射流流动与传热的数值研究

采用SIMPLE算法和RNG k-ε湍流模型,通过求解三维N-S方程和能量方程,对雷诺数为10000和冲击高度为4倍喷管水力直径的矩形管湍流冲击射流进行了数值模拟。结果发现在冲击面附近的射流横截面上,伴随着两个反向旋转涡对的出现,形成了主流速度的两个偏心峰值。分析认为双偏心速度峰值的形成是由冲击面产生的涡量向上游截面扩散而引起的。温度场和冲击面局部№数分布的研究结果表明：射流的传热特性受流动结构的控制,采用矩形管湍流射流可以获得较大的冲击区和较均匀的冷却效果。     

圆形液体射流冲击单相局部对流传热的实验研究

以强润湿性液体为工质，就圆形自由和浸没射流冲击r／d=0.2，3．5和5处的换热系数及局部换热系数的径向分布进行了系统测定并予以关联。详细研究了射流出口Re数和液体温度等对局部换热系数的影响，最后就Nu0～Re关系式中Re数指数的物理含义作了说明。图4表3参14     

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．     

旋进射流冲击平板的传热实验研究

对旋进射流冲击平板时的传热进行了实验研究。通过在圆筒套管内设置一块孔板构成旋进射流喷嘴,得到了持续稳定的旋进射流。对旋进射流的流动特性作了研究,给出了旋进射流的频率与尺寸、Re的关系。用两种不同孔径的旋进射流冲击一块加热平板,并与普通的射流冲击传热作对比。结果表明,由于旋进射流与流体混合作用加剧而大大地降低了流速,使得强化传热的效果减弱,这种趋势在驻点附近尤为明显。     

圆管螺旋流的流动与传热数值模拟

针对工程中常见的圆管流,采用切向引入装置使流体产生旋转流动,通过建立圆管螺旋流的三维模型,采用RNG-模型对管内流场进行了数值模拟,获得螺旋流的速度场以及强化传热特性。研究入口不同速度对强化传热性能的影响,为旋流强化传热装置的应用提供了必要的依据。     

雷诺数对压气机性能影响的数值模拟

采用加入AGS转捩模型的Spalart—Allmaras湍流模型对低雷诺数条件下NASA37跨音速压气机转子内部流场进行数值模拟。分析了雷诺数对NASA37压气机转子内部流场特性和性能的影响,探讨了雷诺数对压气机气动性能的影响机理和影响规律。结果表明,随着雷诺数的降低,叶片表面吸力面附面层分离增大,压气机的效率和增压比都逐渐下降,稳定工作范围减小,特别是当雷诺数低于临界雷诺数时,压气机的工作性能和稳定性都发生明显下降。     

湍流射流冲击移动平板的流动和传热分析

采用雷诺应力湍流模型对半封闭射流冲击移动平板进行了数值分析,得到了不同平板速度下的流场和温度场结构以及近壁面湍流强度和平板表面局部努谢尔数分布曲线。结果表明,平板速度的提高会导致流场和温度场关于射流中心线呈现非对称性,且在流场一侧形成二次漩涡区。平板表面的湍流强度值随平板速度的提高而提高,而冲击区域的局部努谢尔数峰值则随平板速度的提高而降低。当平板速度大于入口射速时,表面平均努谢尔数值随平板速度的提高而逐渐升高。当平板速度提高到入口射流速度两倍时,冲击点处的平板表面湍流强度值升高了约40%,努谢尔数峰值下降了约60%,而平板表面的平均努谢尔数值则提高了30%以上。     

三种湍流模型对缸盖鼻梁区沸腾换热影响的研究

为了比较湍流模型对缸盖鼻梁区换热计算结果的影响,采用三种湍流模型对简单的T型截面刚体进行数值模拟计算,并与实验数据进行了对比。结果表明,在相同边界条件下,不同湍流模型的计算结果有很明显的差别。在沸腾状态下,对于换热问题的计算,采用AKN模型和SST模型都比较合适。其中AKN模型的计算值与实验值的偏差最小。     

修正的κ-ε-κp双流体模型用于模拟旋流突扩燃烧室内气固两相流动

对标准的κ-ε-κp模型中ε方程的源项进行了修正，用于模拟有旋突扩气固两相湍流流动，并与实验结果进行了比较，得出的修正模型能够较好地模拟旋流流动，对工程优化和设计具有指导意义。     

低马赫数射流火焰多维直接数值模拟

应用高精度类谱紧致Pad(e)格式,配合特征边界(NSCBC)技术,采用方程分裂的投射算法,并通过可变系数Poisson方程多重网格求解,使得散度约束条件获得满足,克服了模拟中虚假热膨胀问题,发展了针对低马赫数射流火焰的直接模拟程序.对2种典型的射流火焰问题进行了较为详细的计算,表明在零初始速度条件下,射流火焰具有Kelvin-Helmholtz涡旋结构,但与可变密度射流相比,后涡旋区域大尺度运动衰减较快.在平行流动初始条件下,射流火焰具有一致的射流不稳定控制频率,同时射流火焰本身具有绝对不稳定性特征.     

低雷诺数下二自由度圆柱涡激振动时的流动和传热

采用数值方法研究了低雷诺数下流体扰流圆柱发生涡激振动时流体的流动、圆柱的振动及流体与圆柱之间的传热特性。采用有限体积法求解Navier-Stokes方程获得流场,同时采用四阶龙格-库塔算法求解圆柱的运动特性,分析了不同雷诺数和折合速度U_r对二自由度圆柱涡激振动及其传热的影响。结果表明：在不同折合速度下圆柱振动会呈现“8”形运动轨迹,涡脱落模式为“2S”;圆柱涡激振动时传热强弱受自身涡脱落频率和振动幅度的影响;对于二自由度涡激振动圆柱,当U_r=4时圆柱涡脱落频率最接近圆柱的固有频率,圆柱振动剧烈,振动幅度大,同时传热最强,且二自由度涡激振动圆柱的时间平均努塞尔数明显大于一自由度圆柱。     

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。     

柴油机缸内流场的有限元数值模拟

本文通过有限元数值模拟方法研究了PA6-280型柴油机缸内的流场特性.基于模拟所得的气流运动和其他参数在缸内的三维分布特性,分析了现有流场对燃烧特性的影响.     

阵列射流冲击冷却流场与温度场的数值模拟

采用数值模拟方法对冲击冷却的流动和传热过程进行了三维数值研究。特别研究了在冲击孔叉排方式下,相邻孔间距、冲击距离以及射流入口雷诺数对冲击表面冷却流动传热特性的影响规律。     

基于湍流模型数值模拟的梯形弯道水流特性研究

输水明渠弯道段因壁面条件改变,水流运动紊乱,严重威胁输水安全.为研究输水明渠弯道内水流特性,基于RNG к-ε湍流模型建立弯曲度为15°、45°、60°、90°的梯形断面弯道模型,利用PISO算法求解方程组,进行弯道水流三维数值模拟.结果 表明,弯道对渠道内流场影响范围包括弯道及下游较长区间;随弯曲度增加,凹岸最大水面...