用RNGκ-ε紊流模型对截止阀三维紊流流动的数值模拟

采用了RNGκ-ε紊流模型和贴体坐标对截止阀对称面和三维流场进行了模拟，同时用粒子成像流速仪（PIV）对弯型截止阀对称面模型的测试结果和数值模拟结果进行了验证。数值模拟结果与实验结果吻合较好。实验和计算结果揭示了截止阀的流场特性，并说明截止阀水流产生的涡旋、分离流、二次流和强烈的紊动是截止阀水头损失的主要因素。计算结果表明斜进口截止阀流态好于弯型进口截止阀的流态，RNGκ-ε紊流模型对具有分离和二次流的紊流流动具有较好的模拟性。     

换热管内装微型液轮机三维紊流场数值模拟

用换热管内微型液轮机实现换热设备在线、连续、自动防垢除垢及强化传热是新发明的一种专利技术。液轮机的转动性能对在线防垢除垢及强化传热效率有着直接的影响。研究换热管内流场的流动特性对于提高液轮机转动性能具有重要意义。运用CFD软件数值模拟了换热管内液轮机的紊流场。     

水平管内以叶轮起旋的螺旋流的数值模拟

采用RNG k-ε模型对水平管内以叶轮起旋的螺旋流的流动特性进行了数值模拟研究,通过试验验证了数学模型的准确性和可靠性。研究结果表明:叶片旋流器产生的旋流场,切向速度分布具有近似Rankine组合涡结构的特点,径向速度最大值达轴向速度的0.5倍。雷诺数对旋流强度影响较大,Re数越大,旋流强度越大,且旋流强度的衰减速率越小。强旋流使轴向逆压力梯度足够大而引发轴向回流,从而产生了中心回流区域;能够增加反应介质的滞留时间,提高气液两相的传质和传热效率,促进水合物浆体快速生成,保障管道安全输送。     

不同离散格式在湍流旋流流动数值模拟中的应用

针对石油工业中径向水平井钻进技术的需要，采用RNGk-ε模型，应用二阶上风格式、QUICK格式和MUSCL格式对带有螺旋导叶的径向水平井锥形喷嘴外湍流旋流流动进行了模拟研究，以此来评价离散格式对湍流旋流流动数值模拟结果的影响。结果表明：当计算结果满足网格无关性时，离散格式对时均速度场模拟结果的影响很小；采用二阶上风格式可以在保持计算绝对稳定的情况下获得QUICK格式和MUSCL格式的计算精度。要进一步改善模拟结果与实验数据间吻合的程度，需要采用基于各向异性假设基础上的湍流模型，如代数应力模型、雷诺应力模型等。     

内置转子圆管内三维流动与传热数值模拟

建立了内置转子圆管的三维流动模型,采用RNGk-ε湍流模型对内置不同截面转子的管内流场进行数值模拟,得到了流动特性和传热特性。研究表明:内置组合转子的管内流动是复杂的三维螺旋流动;转子管内流体的径向速度比光管内流体的径向速度大;流体在转子直径范围内的切向速度随半径的增大而增大,流体在转子与管内壁间的环向区域内存在明显的切向运动;转子截面的改进明显改善了管内流场的分布,提高了管内换热效率,同时增大了阻力系数。     

大雷诺数磨削冷却液流场的数值模拟研究

为寻找雷诺数Re较大时准确地模拟磨削冷却液流场的数值方法,利用有限体积法离散不可压缩的N-S方程,采用k-ε模型和RNG k-ε模型分别对磨削过程的磨削冷却液流场进行了数值模拟,得到了磨削冷却液的流场压力及速度分布规律.结果表明:当雷诺数Re大于等于1 000时,RNG k-ε模型的仿真结果与实验结果吻合很好,采用RNG k-ε模型可很好地模拟冷却液流场的特性;当雷诺数相同时,磨削冷却液流场的最大动压力随着最小间隙的增大而减小,砂轮与工件之间最小间隙的越小,磨削冷却液流场的水平方向速度越先变为负值;当最小间隙相同时,磨削冷却液流场的最大动压力随着雷诺数的提高而增大.     

采用B—L紊流模型的离心泵三维数值模拟

本文基于三维Navier—Stokes方程和Baldwin—Lomax双层代数紊流模型，采用分块结构化网格，对离心泵整场进行数值模拟。计算所得到的流量扬程点与实验值吻合较好，在设计工况和大流量工况点计算效率偏高。本文将叶轮内的流场与PIV实验进行了对比，分析了实验值与计算值存在差异的原因。     

k-ε涡粘湍流模型用于离心泵数值模拟的适用性

以IS80-65-160离心泵为研究对象,对设计工况和八种非设计工况进行了整机系列相对位置定常流动数值模拟.计算中分别采用标准k-ε模型、RNG缸k-ε模型和Realizable k-ε模型三种k-ε涡粘湍流模型,以考察比较它们对离心泵内流模拟计算的适用性.计算中考虑了叶轮和蜗壳之间相对位置变化对流场的影响,较全面反映叶轮与蜗壳间的相互作用.在数值模拟的基础上,计算了基于三种湍流模型的扬程、轴功率、效率及性能曲线,并与试验性能曲线进行对比.研究表明:三种肛k-ε涡粘湍流模型均可用于离心泵内部流动数值模拟计算,采用Realizable k-ε模型的离心泵仿真结果与试验吻合最好.     

斜流风机内部流动的数值模拟

重点分析比较了不同通道内部流动的差别.计算结果表明:叶轮出口与非对称蜗壳的相互影响是使叶轮通道内部二次流动异常复杂的原因,也是导致风机效率下降的主要原因.     

半开式离心泵叶轮内三维紊流的数值模拟

对离心泵半开式叶轮内三维紊流进行了数值模拟,计算在贴体坐标系和交错网格系统中进行,采用了SIMPLCE逄法。在从轮毂到前盖板的每一个断面上,可以分别得到速度和压力分布,另外还对边界层的变化进行了分析,数值模拟的结果是令人满意的。     

离心通风机整机三维流场的数值模拟

对前弯型离心通风机整机三维内流场进行了数值模拟,预测了叶轮的做功效率,通过与试验结果比较表明了计算的可信性.详细分析了风机内部流场情况,发现轮盖附近的流动分离现象使叶轮对流体的做功能力受到很大影响.通过对不同工况的计算,揭示了叶轮和蜗壳内部的二次流现象及其发展规律.通过比较,分析了蜗壳子午截面涡流产生的机理及其影响因素.     

连续突扩管流的数值模拟

针对二阶连续突扩管流，分析研究了紊动水流运动特点，建立了标准k—ε紊流数学模型，编制了计算程序，并利用物理模型试验资料对其进行了验证；利用模型对二阶连续突扩管流水头损失进行计算，分析结果表明，当中间管段的长径比在3—4左右时，相对水头损失系数最小，可以为连续突扩管道的设计提供相关参考依据。     

Ghost离心叶轮内部湍流流动数值模拟

应用FLUENT软件对Ghost离心叶轮内部湍流流动进行了数值研究,其中湍流模型采用雷诺应力模型(RSM),转子和定子的耦合采用混合平面模型(MP).计算结果与Johnson的试验结果基本一致,表明了RSM能较好的预测离心叶轮内的湍流流动.分析了离心叶轮内部的湍流流动特性,表明边界层内的二次流对低能流体的输运,使叶轮出口形成"尾迹一射流"现象,同时尾迹区的存在造成能量的损失,且尾迹区位置取决于无量纲数Rossby数.     

空调列车室内三维紊流流场和温度场数值模拟

基于计算流体动力学对某列车车厢内部的速度场与温度场的分布进行了数值模拟。采用稳态不可压缩雷诺平均N-S方程,紊流模型选择两方程模型,应用有限体积法计算了车厢内气固耦合传热问题。研究了送风方式和送风速度对空调列车室内流场的影响,以及送风温度对列车室内温度场的影响,为空调列车室内气流组织优化设计及舒适性研究提供依据。     

IS 80-65-160离心泵三维内流场数值模拟

采用标准k-ε湍流模型和SIMPLEC算法,采用三维非结构四面体网格建模,对IS80—65—160离心泵内全流场进行三维模拟计算,得到了泵内流场的速度、压力分布情况。本文对叶轮和蜗壳内的流场进行了较详细分析,结果表明,离心泵内流场非常复杂,叶轮各个流道的流速、压力有较大差别,蜗壳内的流体呈现涡旋向前推进状态。此计算结果为该型号泵的性能优化提供了相关数据和改进方向。     

基于RNG紊流模型的立式轴流泵站三维流动数值模拟及性能预测

立式轴流泵站具有流量大、扬程低等特点,在农田排灌、调水工程等得到了广泛应用,目前在建的南水北调东线工程的泵站大多采用该形式.为深入研究立式轴流泵站内部流动和水力性能,采用考虑粗糙度的壁面函数的RNG紊流模型和SIMPLEC算法,基于多旋转坐标系模型,计算了采用钟型进水流道和蜗壳出水流道的低扬程立式泵站定常流动.通过计算获得了泵站整体流场结果,分析了在有转轮条件下进水流道喇叭管内断面轴向流速分布规律对泵站叶轮安装高程的影响,给出了参考的叶轮名义高度取值.通过计算预测了泵站水力性能,并与模型试验结果进行了比较,研究表明设计工况下数值预测与试验数据值吻合较好.三维数值分析和试验结果表明该泵站形式在南水北调东线工程中有一定的应用前景.     

城市排水泵站前池流态的数值模拟研究

城市排水泵站由于受到面积和地形的限制,前池易形成回流、旋涡等不良水流流态。为了优化其水力设计,本文基于雷诺平均N—S方程和RNGκ-ε模型,对压力和速度耦合采用SIMPLEC算法,对城市排水泵站前池在各不同设计工况下的流态进行了全流场模拟。计算结果揭示了城市排水泵站进水池内部存在复杂水流流态,研究结果可以用来为城市排水泵站前池的优化设计提供依据,具有一定的工程设计参考价值。     

油烟机用多叶离心通风机内部流动的数值模拟

为了油烟机设计的进一步发展,以三维雷诺时均N—S方程和RNGk-ε湍流模型为基础,对油烟机用多翼离心式通风机9种实验工况内部整机流场进行了三维数值模拟,并给出了子午面和回转面上的压力和速度分布。该方案采用了有限体积法、非结构化网格和SIMPLE算法,近壁区边界采用了标准壁面函数法,转动的叶轮部分和静止的其它部分采用了“冻结转子”法进行耦合求解。研究结果揭示了多叶离心式通风机内一些重要的流动特征及其变化规律。     

基于Fluent的水冷板式散热器数值模拟与试验研究

对水冷板式散热器进行了理论计算,并对其物理模型进行合理的简化处理,利用Fluent软件,采用SIMPLE算法和标准k-ε湍流模型,通过求解三维N-S方程和能量方程模拟了散热器的散热过程。最后进行了试验研究,试验测试和理论计算、数值模拟三者数据基本吻合,说明数值模拟方法能真实反映水冷散热器内部的复杂流动,为散热器的设计和改进提供理论依据。     

旋流燃烧器给粉方式对锅炉NO排放特性影响的数值模拟

使用可实现realizable κ-ε双方程模型,对600 Mw超临界锅炉LNASB燃烧器燃烧过程进行数值模拟.研究燃烧器给粉方式、二次风量及过量空气系数对炉膛内部NO分布的影响,对燃烧器拟改进结构与原结构NO生成特性进行比较.数值模拟结果表明,内二次风对NO影响较大,内二次风关闭时炉膛出口NO下降22%.主燃烧器区域过量空气系数对NO影响明显,过量空气系数较小时NO生成量较少;中心给粉可以有效地降低锅炉NO的生成,100%负荷投入5层燃烧器时NO下降16%,数值计算结果为燃烧器改进提供了NO生成的理论依据.并与试验结果进行对比,获得比较一致的结果.通过设备改进和燃烧调整,有效地控制了锅炉NO的排放,为LNASB燃烧器设计和运行提供了一定的降氐NO的理论基础.