内湿外干型折板式竖井泄流特性数值模拟

内湿外干型折板式竖井较传统折板式竖井具有明显优势。为分析内湿外干型折板式竖井的泄流特性,以某实际深层隧道调蓄系统竖井为背景,采用CFD商用软件,采用RNGκ-ε双方程紊流模型和Tru-VOF方法,数值模拟内湿外干型折板式竖井内的下泄水流,得到往复跌流、临界流、S型贴壁流三种流态。模拟结果表明,内湿外干型折板式竖井在不同泄流量下的综合消能率均大于90%,处于较高水平,竖井消能率在形成S型贴壁流态后下降较快,数值模拟结果与物理试验实测值吻合良好,CFD软件可对该类问题进行数值模拟。     

超低水头竖井贯流式水轮机数值模拟

为便于结构简单、安装维护方便、水力性能优良的竖井贯流式机组在我国得到推广应用,结合苏北某电站的设计参数,研究开发了一种设计水头约为2m的超低水头竖井贯流式水轮机,利用CFD软件,采用雷诺时均Navier-Stokes控制方程、S-A湍流模型和SIMPLC算法,对水轮机进行了三维全流场数值模拟,分析了最优方案的内部流场,并对比得到原型数模、模型数模的效率及流量整体相差均在±3%之内,模型数模与模型试验的数据吻合较好。     

折流板换热器壳程流场数值模拟与结构优化

基于多孔介质与分布阻力的概念,采用FLUENT软件对单弓形折流板换热器的壳侧流场进行了三维数值模拟,模拟结果与实验结果吻合较好。在此基础上针对折流板换热器壳程压降大、能耗高,存在传热死区等的缺点,提出了壳程流场的改进方案,通过数值模拟可以看到壳程流场改进后不仅具有压降低、场协同性能好、基本无传热死区等特点,而且在一定程度上还提高了管束抗流体诱导振动的性能。     

基于CFD的双向竖井贯流泵装置水力性能数值模拟

以某泵站双向竖井贯流泵装置为例,采用CFD数值模拟方法对模型泵不同的转轮叶片、叶轮位置及导叶位置方案进行了数值模拟,最终确定了改进泵装置模型结构参数,并分析了改进模型的综合特性和流场分布规律。结果表明,反向工况由于出水流道内无导叶进行导流和能量回收,出现了明显的回流、漩涡区,降低了流道效率,其出水流道流态较差,且因前置导叶的存在,恶化了叶轮进口水流条件,同时降低了装置过流能力与叶片做功能力,造成反向工况泵装置效率明显低于正向工况。     

杏林湾排涝泵站竖井贯流泵装置进出水流道流态的数值分析

运用三维湍流数值模拟方法对杏林湾排涝泵站竖井贯流泵装置进出水流道流态进行数值模拟,分析进水流道的流场均匀度和出水流道的扩散均匀性,提出优化方案。模拟结果表明,优化后的竖井贯流泵装置,在均匀进流的条件下,进水流道内的水流流态较好,竖井两侧流道内的水流流速分布较均匀,未出现明显的漩涡、回流等不良流态,水泵进流均匀、平顺;出水流道通过设置中隔墩的长度,不仅水流流态得到一定改善,而且中隔墩两侧水流流量分配基本均匀,有助于保证泵站良好的出水条件。     

基于CFX单圆弧空间导叶斜流泵的数值模拟

利用流体计算软件ANSYS-CFX,采用基于三维不可压缩流体的N-S方程和标准κ-ε湍流模型对带有单圆弧空间导叶的斜流泵进行了数值模拟,通过分析其整体静压分布、速度分布及三个典型工况下叶轮叶片的静压分布、吸力面的速度分布、导叶片压力及速度分布等,揭示了其内部流场的主要特征,预测了泵的水力性能。对比了模拟结果与试验结果,验证了数值模拟的可靠性,说明带单圆弧空间导叶的斜流泵在一定流量范围内能满足工程实际的需要,且在加工制造方面优于扭曲的空间导叶。     

内嵌逆流柱形风帽的冷态模化试验和三维流场的数值模拟

对内嵌逆流柱形风帽进行了冷态模化实验,根据相似理论由冷态试验参数推导出热态运行参数,为循环流化床锅炉设计提供依据。采用RNGk-ε湍流模型对风帽内部流场进行数值模拟,揭示了风帽内部阻力分布情况,为风帽优化设计提供依据。     

连续型螺旋折流板换热器结构及性能研究

连续型螺旋折流板换热器一直受限于加工工艺而未能得到广泛应用,本文提出采用加装中芯管的方法,实现了连续型折流板的加工,并给出了连续型折流板螺旋升角和螺旋包络面的计算方法。利用Fluent软件,与现今应用较广泛的1／4椭圆形折流板换热器的流动和换热特性进行模拟比较。结果表明,连续型折流板换热器换热能力提高了近一倍,综合性能系数也提高了近30％,虽然1／4椭圆折流板压力降较小,但其折流板的漏流,也严重降低了传热能力。为在工程中推广应用连续型螺旋折流板换热器,本文提供了理论依据和技术支撑。     

香溪河河口处风生流数值模拟研究

基于三维水动力数学模型,以香溪河河口处支流库湾与长江干流为研究对象,分析了该区域在常年盛行风况下,稳定的风生流流场三维结构特征。结果表明,在风速3m/s的NNE风持续作用下,流场达到稳定状态后,总体上水平方向的流速得到了不同程度的提升;香溪河支流库湾内表层、中层水体流向与风向一致,底层流向与风向大致相反,呈补偿态势;而长江干流流向受风力影响相对较小,变化趋势微弱。     

竖井式贯流泵装置的数值模拟与优化

基于三维雷诺时均N-S方程和realizable k-ε湍流模型,采用SIMPLEC算法对广东省某大型竖井贯流式泵站的初始方案进行了数值模拟计算与分析,并提出流道尺寸的优化方案.对比优化前后的计算结果表明,该优化方案明显改善了整个流道的流态,减弱了水流在泵进口处的强烈冲撞,消除了局部回流、负压及脱流现象,水流在岔管处平稳过渡.该方案为泵站流道的优化设计提供了有力依据,可供类似工程参考.     

连续拼接型螺旋折流板换热器壳程流场与温度场数值研究

针对单弓形折流板换热器壳程压降大、连续型螺旋折流板换热器安装制造成本高的缺点,提出一种连续拼接型螺旋折流板换热器。基于流体力学基本原理与周期性充分发展模型理论,对连续拼接型螺旋折流板换热器壳程流场与温度场进行数值模拟,研究表明：雷诺数在2000~10000范围内,当螺旋角为70°时换热器的综合换热性能最好,且是同尺寸单弓形折流板换热器的15~21倍;利用多元线性回归方法推导出了连续拼接型螺旋折流板换热器壳程对流换热系数与压降的准则数关系式。     

弯道入流进水池流态分析与整流措施研究

针对某弯道入流泵站进水池内不良流态的成因特点,提出了三种不同的整流方案.运用CFD技术,数值模拟不同整流方案下的进水池流态,并通过分析对比选择最佳方案.结果表明,无整流措施时,受弯道引水渠影响,流道内存在弯道环流,进水池内出现主流偏斜且存在低压漩涡区等不良流态,流道内压力与流速分布不均匀;方案3中布置了三个导流墩,可以...     

深孔突扩跌坎水力特性的三维数值模拟研究

针对突扩跌坎应用于高速泄流的深孔中其破坏因为众说不一的问题,通过对亭子口水利枢纽底孔突扩方案的三维数值模拟研究,分析了突扩跌坎型的压强分布、流速分布、底空腔和侧空腔的形态及整个流态分布,并进行了物理模型试验验证,结果表明,该突扩跌坎方案布局合理、有效,且物理模型试验与数值模拟结果吻合.     

板壳式换热器流固耦合换热的数值模拟

以型号为IPS24的波纹板壳式换热器为研究对象,应用CFD软件ANSYS FLUENT16.0进行流体流动及耦合换热的数值模拟。结果表明:人字形波纹板结构对板壳式换热器传热性能有显著的增强,且能够有效地防止结垢;随着入口流速的增加,总对流传热系数增加,但也会导致压力损失增加,在流速为1.0 m/s时总传热系数达到1 519 W/(m~2·K),冷、热流体进出口压降也分别高达81.2和83.1 kPa。     

三分螺旋折流板换热器壳侧二次流的寻踪

对倾斜角20°有34根管子的周向重叠三分螺旋折流板换热器进行了数值模拟研究,通过在三分螺旋折流板换热器壳侧通道内偏心纵向切面和横切面以及六边形纵向切面上速度矢量流场和压力云图的叠加展示,不仅呈现了壳侧总体螺旋速度的周向分量的轨迹,而且从所呈现的轴向和径向速度分量揭示了二次流和相邻折流板V型缺口处逆向泄漏的踪迹.研究结果表明:流体在螺旋通道内在离心力作用下呈现向外扩张的流动趋势,然后在外围高、中心低的压力分布作用下沿着靠近折流板附近的流速较低的区域向心流动返回轴中心,形成单涡型迪恩二次流;二次流增强了流体的掺混,从而有利于强化传热.     

火电机组湿式冷却塔加装导流板的数值研究

基于CFD软件和自然通风湿式冷却塔相关理论,对冷却塔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。模拟了无外界因素影响的情况下冷却塔的热力性能。结果表明:冷却塔中心区域空气的温度高湿度大,影响整体的冷却效果。通过在雨区外围加装导流板,使空气旋转上升,增加中心区域空气扰动,增强换热能力;同时对喷水面实行分区配水,减少中心区域淋水量,结果使出塔水温降低0.481℃。     

纵流壳程换热器新型抗振折流元件的数值研究

提出了一种新型抗振折流杆元件的结构,并对该结构的单元流道提出了简化模型,用数值方法模拟了夹持式折流杆支撑的单元流道内的流动和传热状况,从流体的流动形态、压力分布和温度分布等方面与直折流圆杆单元流道进行了对比。结果表明,除阻力降外,该结构的传热量和传热系数均有所改善。     

关于脱硫塔入口烟道的流场结构优化数值模拟

为优化脱硫塔入口烟道的烟气流场,研究导流板的形状和布置对流场的影响。本文基于fluent软件和SIMPLE算法,采用Realizable k-e湍流模型模拟导流装置安装前、安装后和优化后等几种情况下烟道内部的气体流场。研究表明,导流板的合理布置可以改善区域内的涡流强度,均布烟道内流场。     

湿式冷却塔加装挡风板的数值研究

针对我国北方冬季湿式冷却塔运行时填料下表面、进风口以及基环面等处容易结冰的问题,在冷却塔的进风口处加装挡风板,建立了冷却塔内的传热传质模型,并采用CFD软件模拟和分析了在不同横向风速和不同环境温度下加装不同层数的挡风板时冷却塔的热力特性.结果表明：在风速小于4m/s时,塔内的迎风面空气温度较低,极易结冰;随着风速的增大,低温区逐渐向背风侧转移;当风速为8m/s,环境温度分别为-10℃、-17℃、-23℃时,分别在冷却塔内加装1层、3层和5层挡风板,能大大改善塔内温度场,有效防止塔内结冰.