开闸式异重流头部结构的数值研究

本文采用重整化群(RNG)κ-ε湍流模式研究开闸式异重流头部结构，详细剖析异重流头部的流场、湍流动能和浓度分布，并解释异重流行进约10个闸长后头部行进速度降低的原因。     

水跃紊流特性的数值研究

本文采用直接解N-S方程式和标准的K-ε紊流模型方程式的方法,对二维强迫水跃和淹没水跃进行了数值模拟计算;给出了水跃在不同时刻自由表面的形状、流速及紊流输运量的变化,并和文献[1]的二维激光测速仪的实测结果进行比较,计算结果能较好地与试验结果相吻合。     

热分层湍流直接模拟的高精度算法和数值分析

该文发展了高阶精度有限差分格式的直接数值模拟方法,并将其成功地应用于带有自由面的热分层槽道湍流问题的计算,与低阶精度格式相比,高精度格式有着更宽的低耗散波段,对中高波数分量有较好的模拟能力。该文直接在非均匀网格上采用Lagrange多项式插值构造迎风偏置格式,克服了传统二阶格式在网格变化剧烈时精度损失的缺点,提高了在近壁区的计算精度。对三维槽道湍流以及带有自由面的热分层湍流的流场和温度场的统计特征、脉动特征以及能谱进行了分析,进一步验证了高精度差分方法对热分层剪切湍流问题直接模拟的有效性。总体上讲,该格式精度高,对高频非物理振荡有抑制作用,可以适应变化的空间网格,有效地模拟复杂湍流流动结构,并正确地揭示其流动机理.     

溢流反弧紊流流动数值模拟

本文在极坐标系基础上建立了模拟溢流反弧水流运动特性的数学模型。用K-ε紊流模式使基本方程封闭,以控制体积法对计算区域进行离散,最后编制了大型计算机通用程序,对4种不同反弧半径的紊流流场进行了求解。通过4个算例获得速度分布、边界层厚度、紊动动能变化、紊动能耗散率变化、反弧壁面切应力变化等资料。除紊动资料和反弧壁面切应力资料无实测资料验证外,其余均与实验结果吻合良好。     

洋沙泡风生流强度数值模拟分析

洋沙泡作为浅水湖泊是白城市主要灌溉及饮用水水源,内源污染是影响其水质的主要原因.为查明风生流对其水环境的主要影响,利用MIKE21建立洋沙泡二维水动力模型,采用单一控制变量法,模拟了风速、风向和引水流量对洋沙泡风生流强度的影响进行分析.结果显示,风速是影响风生流强度的最主要因素,这与其较浅的水深有关,与4m/s风速相比,7m/s风速作用时整个湖泊流速平均增长63.6％,盛行风向作用下风速越大湖流流速越快;引水流量对湖流流速的影响范围有限,仅会影响引水口周边水域的水流流速,但湖泊整体流速减慢了4.9％;风向的改变会直接导致环流流向的变化,西南风和东北风分别作用时,洋沙泡湖流流速并没有明显的差别.研究结果可为洋沙泡日后的水环境治理提供流场分布数据.     

基于Fluent的直管式旋桨反应器三维流场的数值模拟

运用计算流体力学（CFD）软件对新型直管式旋桨反应器进行流场模拟。用Gambit建立三维实体模型,采用多重参考系法（MRF）和标准κ-ε双方程模型对反应器内液相流场进行模拟,运用Tecplot对计算结果进行后处理。结果表明：计算所选模型能较准确地模拟反应器内的流场分布,反应器内最大流速和湍动能分布在桨叶端部附近,流体的整体流动趋势以环流为主,有利于不同区域内物料的均匀混合;相比于单一桨叶反应器,该多组合桨叶反应器能提供更大范围的紊动流场。在模拟物为水体的情况下,本反应器对应的最佳转速是40 r/min,并提出反应器在水环境中的应用方法。     

波浪冲击过程的湍流数值模拟

本文通过无反射数值波浪水槽研究了周期波浪对浪溅区结构物的冲击作用，控制方程为雷诺时均方程，采用ｋ－ε紊流模型及在近壁区应用壁函数。建立了适合ＶＯＦ方法的水体与结构物接触与分离的数值边界条件及动量方程的对流项采用了三阶迎风差分格式以消除数值粘性的影响。通过数模得到了波浪对位于浪溅区结构物底面的波浪冲击压力幅值及沿底面分布的定量结果，讨论了不同结构物尺度及距静水面高度对冲击压力沿建筑物底面分布的影响，     

三峡水轮机全流道三维流动数值模拟研究

本文使用商业CFD软件FLUENT,开发了部分接口程序,进行了全流道原型水轮机三维湍流数值模拟研究,计算对象是中国水利水电科学研究院机电研究所为三峡右岸开发的水轮机模型,该水力模型有完整的模型试验资料,可用于检验计算结果。水轮机全流道三维湍流数值模拟,计算区域为包括蜗壳、固定导叶、活动导叶、转轮和尾水管的全部流道。模拟中控制方程采用了三维时均N—S方程、湍流模型采用两方程RNG k-ε模型,数值方法采用贴体坐标的有限体积法。共进行了3个开度条件下的计算,每个开度各进行4个典型工况的三维湍流流场模拟,通过数值方法求解控制方程,获得了全流道的流速和压力分布。计算结果表明流速和压力分布合理,数值计算得到的效率与试验得到的效率进行比较,结果吻合良好。     

热水岸边排放的数值模拟

本文放弃涡粘性假设，采用由雷诺应力输运方程简化而得的雷诺应力显式表达式及ｕｊＴ＇的表达式为补关系式，构造了适用于热水的二维各向异性Ｋ－ε模型，并首次预报了热水岸边排放３个涡的回流区流场结构，与实验结果相符，同时计算了湍动能分布，雷诺剪应力分布和温度分布。     

新型静态混合器的数值模拟比较研究

研制了一种新型静态混合器,通过与Chemineer公司的最新产品Kenics HEV型混合器数值模拟比较,发现新型静态混合器具有混合效果好、压力损失小的特点.分析了其中的原因,认为新型静态混合器的结构形式能够有效地将能量用于对混合起实际作用的地方.     

水中抛沙床面三维淤积形态研究

本文用具有浮力特性K-ε紊流模型研究水中抛沙床面三维淤积形态。该模型由一个连续方程、三个动量方程、两个紊流模型封闭方程、一个泥沙浓度方程和一个泥沙淤积方程组成。在用有限差分法对控制方程进行求解时，用破开算子法将控制方程分为对流、扩散和源项三部分，其中对流项用QUIKEST格式求解，扩散项用中心差分求解，源项用Gauss-Seidel迭代法求解。对8组水沙条件计算表明，不同的水沙条件可在床面形成两种不同类型的淤积形态：椭圆形和分叉型。并进而用浮射流分叉理论，对分叉型淤积形态从水沙运动机理和内部结构上进行了探讨。计算结果与实验室实测结果吻合良好。     

湍流各向同性回归过程的非线性模化

本文通过对不同湍流结构衰减过程的研究，发展一个成功描述“馅饼”湍流和“雪茄”湍流衰变的压力一应变相关项中的慢速项的模式。根据充模式应满足的可实现性条件，本文对各向性归过程模式进行了分析，得到了模式系数所必须满足的一个有普遍意义的重要等式。本模式满足了可实现性条件。通过计算本文验证了模式的瞬时行为，并与各向同性回归过程的实验数据进行了比较，结果表明本文模式成功地捕捉到了各向同性回归过程所表现的非线性     

南迪普电站温排水影响数值模拟研究

为了评估电站的温排水对自然水域的影响,通过对巴基斯坦南迪普联合循环电站取排水系统进行平面二维数学模拟,对温排水水体的速度场和温度场进行了计算,并与物理模型试验结果进行了对比验证.结果表明:应用温排水运动的平面二维数学模型对宽浅河道进行温排水影响计算,可以较为准确地模拟温排水对自然水域的影响程度,并可对取排水工程布置方案...     

自然通风湿式冷却塔热力特性数值研究

基于CFD软件和自然通风湿式冷却塔相关理论，对气流运动采用标准 湍流模型，喷淋区和雨区采用离散相模型计算，对填料区建立了基于Poppe理论的数值求解模型，并通过添加自定义源项，实现其在FLUENT中的求解。基于该模型，在不考虑自然风情况下，对某300MW机组自然通风冷却塔的气水流动与热质交换进行数值模拟，分析了淋水密度、进塔水温、喷嘴数和环境条件对冷却塔热力特性的影响。计算结果表明：基于CFD软件的冷却塔数值求解模型有很好的适用性，淋水密度和环境条件对出塔水温影响很大，为进一步完善冷却塔的设计与运行提供了理论依据。     

自然通风湿式冷却塔热力特性数值模拟

基于CFD软件和自然通风湿式冷却塔相关理论,对气流运动采用标准k-ε湍流模型,喷淋区和雨区采用离散相模型计算,对填料区建立了基于Poppe理论的数值求解模型。并通过编译自定义源项函数,实现其在FLUENT中的求解。基于该模型,在不考虑自然风情况下,对某300MW机组自然通风冷却塔的气水流动与热质交换进行数值模拟。分析了淋水密度、进塔水温和环境条件对冷却塔热力特性的影响。计算结果表明：基于CFD软件的冷却塔数值求解模型有很好的适用性,淋水密度和环境条件对出塔水温影响很大。     

火(核)电厂温排水热污染防控体系研究概述

概述火(核)电厂温排水热污染防控体系中的3个重要环节:①基于水质生态等要求制定的温排放控制标准;②满足热环境容量评估要求的数值预报模型;③余热高效利用技术。以某核电厂工程为例,对热污染防控的总体思路进行简要分析。认为火(核)电厂温排水热污染防控体系的建立可为电厂的统筹规划、温排放监管以及环境影响评价提供技术支撑。     

铁山湾内电厂温排水累积热影响数值模拟

为了解铁山湾内已有电厂与新建电厂温排水的叠加累积效应,采用Delft3D水动力模型进行潮流及温度场的数值模拟。通过对模型主要时空参数进行敏感性分析,确定了模拟计算时长为25个潮周期,最小网格尺寸为40 m,时间步长为15 s。流场及温度场计算结果表明:新建电厂投运后,岸线变化导致工程局部区域流场发生改变;1℃温升线与北海电厂重叠,影响范围较北海电厂单独运行增加21 km2;北海电厂取水温升增幅不超过0.4℃。数学模型计算结果与同步开展的物理模型试验结果对比表明,排水口近区两者差异较大,随着温排水远离排水口,两者差异逐渐减小,在1℃温升线附近两者基本相同。     

火电厂补给水系统气垫式调压室的数值模拟

火电厂补给水系统具有管道布置受地形影响起伏波折和管道长的特点,在断电停泵时管道上凸点容易产生负压。气垫式调压室是工程中消除管道负压的重要措施之一,文中研究了以气垫式调压室及水泵为边界的管道水力过渡过程,建立了数学模型,并对实际工程的补给水系统进行了计算,结果表明设置气垫式调压室后管道由于断电停泵而产生的负压完全消除,说明气垫式调压室解决火电厂补给水系统管道的负压问题效果显著。气垫式调压室在火电厂补给水系统中已得到成功应用。