二维翼型风洞实验壁面效应的数值分析

运用CFD方法对一种典型的风力机翼型NI也L S809风洞实验时风洞上下壁的壁面效应进行了三维数值模拟.计算中使用了Spalart-Allmaras阳k-ω(Shear-Stress Transpor)两种湍流模型.数值模拟结果同部分实验结果进行了对比,揭示了壁面效应引入了较强的三维性.     

不同叶片间距惯性汽水分离器阻力特性研究

对不同叶片间距的惯性汽水分离器(也称惯性级)进行了阻力特性的数值计算,得出了叶片间距为9mm、11mm和13mm时惯性级的阻力特性计算曲线。并将其中D=11mm的情况与实验值对比,吻合情况良好。为新型汽水分离器研制时的阻力特性预估提供了数据基础。     

椭圆管内对流换热与流动阻力特性研究

通过CFD技术,分别对5种长短轴之比的椭圆管管内湍流和层流状态时的换热与流动进行数值研究,分析了流体流动状态和椭圆管长短轴之比对换热系数与流动阻力的影响,并根据数值计算结果拟合出湍流区椭圆管管内换热系数的准则关系式,最后绘制每种类型椭圆管的局部换热系数曲线。研究结果表明:数值计算结果与实验值吻合良好;采用当量直径的方法计算椭圆管内换热系数误差较大;随着雷诺数的增加,每种类型的椭圆管管内阻力系数逐渐减小;而在相同的雷诺数下,随着长短轴之比K的增大,管内阻力系数逐渐增加;每种类型的椭圆管具有类似的局部换热特性,即长半轴两端点处局部换热系数最低,而短半轴两端点处具有最大局部换热系数。     

矩形微通道内流体流动特性的数值研究

对矩形微通道实体模型进行简化处理,并建立微通道内流体流动的数学模型.设定矩形微通道水力直径Dh=120～480 μm,入口雷诺数Re=ll.9～3 817.1,以20℃蒸馏水为流动工质,借助FLUENT分别对不同水力直径的三组矩形微通道内流体流动特性展开数值模拟研究,并将数值模拟结果与理论预测值及其他学者的研究结论进行对比.结果表明:随着微通道水力直径的减小,摩擦阻力系数、速度梯度和压强梯度都呈现增大趋势;在微尺度下,矩形微通道内临界Re提前,而且水力直径越小,临界Re值越小.     

电站锅炉三通集箱流场的数值研究

根据电站锅炉三通集箱系统的结构特点,采用基于三维实体模型的建模方案,对径向引入引出集箱系统的流场分布进行了数值模拟。采用FLUENT软件分析了集箱流场的分布特点及受热面沿程阻力对集箱速度、静压分布的影响,详细讨论了三通结构、受热面沿程阻力对受热面流量分配的影响。研究结果表明,集箱流场呈三维分布,分为径向引入管下游的冲击射流区和周围的强迫对流区,三通结构直接影响集箱的速度分布;受热面的流量分配直接受三通结构的影响,沿程阻力影响受热面流量偏差的大小。     

一种二维Stefan反问题的数值求解算法

针对因相变引起边界位置移动的二维Stefan反问题,提出了基于有限体积法(FVM)结合Powell法的求解算法。首先假设待定边界位置的初始猜测值,采用Stefan正问题的无量纲化焓法模型,通过FVM对Stefan正问题进行计算,得到各测温点处对应的温度估计值,计算测量值和估计值的方差,然后采用Powell算法,通过方向置换准则判断搜索正确边界问题的方向向量。通过数值仿真实验对提出的算法进行了验证,讨论了测量误差、测点位置、初值、测量时刻数目以及测点数量对反演精度的影响,并与共轭梯度法(CGM)的反演结果进行了对比。数值实验结果表明,该算法能够精确地识别各种不规则的边界形状,并且对误差和初值等影响因素不敏感,具有良好的稳定性。     

基于有限体积法的二维溃坝水流模拟研究进展

回顾和总结了国内外基于有限体积法对渍坝水流模拟的研究进展,讨论了使用非结构网格的优劣,并介绍了法向数值通量计算格式的特点、守恒变量重构方法及限制器的应用,探讨了在渍坝模拟中的边界及地形问题,提出了进一步发展的趋势.     

钟罩型风帽经阻力增减改造后的特性研究

基于钟罩型风帽实验建立数值计算模型,对风帽内部压力损失集中程度展开分析并提出风帽增、减阻力改造方案,针对不同直径的节流钢和开孔孔径展开研究,结果表明:增阻力改造时,风帽流量随着节流钢直径增大而减小且减幅逐渐增大,当节流钢直径从0 mm增加至35 mm时,风帽流量仅减低2.4%;当节流钢直径从35 mm增至50 mm时,风帽流量减幅增至14.8%。减阻力改造时,风帽流量随着开孔直径增大而增大且增幅逐渐减小,当开孔直径从0 mm增加到35 mm时,风帽流量增加14.7%;当进一步增加开孔直径至55 mm时,减阻力改造效果增加不明显。     

设置三角形阻流件的通道内流动阻力特性数值研究

为了深入研究设置三角形阻流件的水平矩形通道内传热强化机理,采用k-ε两方程模型以及SIMPLE算法,对Re在1500～35 000范围内,流体流过该通道时的流动问题进行了数值求解.模拟计算的结果表明,当Re＞8 000时,阻力系数,随着阻流件顶角α的增大而减少;当Re≤8 000时,阻力系数,随顶角α和Re数的变化不明显;阻力系数.厂随着阻流件的高度h的增大而增加;在一定的高度范围内,与不设阻流件的光滑通道相比,设置阻流件通道的Webb性能因子田得到了改善.     

Experimental Study on Fluid Flow and Heat Transfer from a Rectangular Prism Approaching the Wall of a Wind Tunnel

Experimental investigations in fluid flow and heat transfer have been carried out to study the effect of wall proximity due to flow separation around rectangular prisms. Experiments have been carried out for the Reynolds number 2.6 × 10⁴, blockage ratios are 0.1, 0.2, 0.3, and 0.4, aspect ratios (d/c) are 1.5, 1.33, 0.667, and 0.333, with different height‐ratios and various angles of attack. The static pressure distribution has been measured on all faces of the rectangular prisms. The results have been presented in the form of pressure coefficient, drag coefficient for various height‐ratios and blockage ratios. The pressure distribution shows positive values on the front face whereas on the rear face negative values of the pressure coefficient have been observed. The drag coefficient decreases with the increase in angle of attack as the height‐ratio decreases. The heat transfer experiments have been carried out under constant heat flux conditions. Heat transfer coefficients are determined from the measured wall temperature and ambient temperature and presented in the form of a Nusselt number. Both local and average Nusselt numbers have been presented for various height‐ratios. The variation of the local Nusselt number has been shown with nondimensional distance for different angles of attack and blockage ratios. The variation of the average Nusselt number has also been shown with different angles of attack for blockage ratios. The local as well as average Nusselt number decreases as the height‐ratio decreases for all nondimensional distances and angles of attack, respectively, for rectangular prisms. Empirical correlations for the average Nusselt number have been presented for a rectangular prism as a function of the Reynolds number, Prandtl number and relevant nondimensional parameters.     

单侧导流墙设置对氧化沟流动特性影响的研究

氧化沟内水体流动比较复杂,弯道导流墙的设置能够改善氧化沟处理污水的效率。本文采用多参考系模型,对32m(L)×8m(W)×4m(H)氧化沟内的流场进行三维数值模拟,并对比了曝气机功率为12kW,叶片浸深为0.2m、高为0.97m,单侧有无导流墙时氧化沟内的流场。模拟结果表明:表面曝气机附近有、无弯道导流墙两种工况中,无导流墙时表面曝气机对氧化沟中水流的混合推动力最大,效率最高,最节能。     

花瓣燃烧器流场特性分析与研究

采用三维贴体坐标结构化网格,对复杂曲面形状的新型旋流燃烧器(花瓣燃烧器)进行了三维的流场数值实验.模拟了旋流的衰减过程,分析了花瓣燃烧器的流场特点;首次给出了旋流燃烧器回流区的立体形状图,直观地反映了回流区的特性;分析了普通旋流燃烧器和花瓣燃烧器的流场参数,并对掺混系数进行了对比;通过花瓣燃烧器流场特性的研究得出,花瓣燃烧器的回流区是由径向回流区和中心回流区融合构成,端部呈花瓣状,所形成的特殊流场能够使煤粉颗粒从燃烧器喷入炉内后,不是首先向外扩散,而是迅速地进入回流区,与高温烟气迅速混合,形成稳定热源,为煤粉着火燃烧提供了前提条件,具有良好的稳燃性能.     

一种新型液包气雾化喷嘴流场特性的研究

基于CFD技术对一种新型液包气雾化喷嘴内部的气液两相流流场进行了数值模拟,分析了该喷嘴内部气液两相流的流动特性,得到气相和液相入口压力对气液两相流流动特性的影响,并结合试验数据对模拟结果进行了验证.结果表明:当气相和液相入口压力在0.1～0.5 MPa变化时,喷嘴的出口湍流强度随气相和液相入口压力的提高而增大;提高气相入口压力有利于减小雾化粒径;提高液相入口压力有利于提高雾化粒径的均匀性.     

蒸汽发生器管嘴局部阻力试验与数值研究

对蒸汽发生器一次侧进、出口管嘴的缩比模型进行了局部阻力试验,获得了进、出口管嘴的局部阻力系数.对进、出口管嘴试验模型分别建立结构网格,选用剪切应力输运(SST)湍流模型,采用Fluent软件进行了流场分析计算.结果表明:数值模拟得到的进、出口管嘴局部阻力系数与对应工况下试验结果的相对误差小于5％;随着进口管嘴与筒体轴线角度的增大,进口管嘴的局部阻力系数明显增大,在满足安装工艺的条件下,建议选用较小的进口接管角度;蒸汽发生器传热管管板进口区域的流场和压力分布均一性较差,会对蒸汽发生器各管内的质量流率分配产生不利影响;出口管嘴两出口接管的压差不平衡对体积流量分配的影响较显著.     

基于V锥流量计的油水两相流数值研究

我国陆上油田多处于中高含水期,采出原油含水量逐年提高;加之海洋石油工业的不断发展,多相混输已成为今后的主要输送方式。在多相流动中,总流量和各分相流量是多相流的重要参数,流量的准确测定对工程设备运行的经济性和可靠性十分重要。基于多相流混合模型,建立了油水两相流控制方程,针对V锥流量计内油水两相流场进行数值模拟,分析了流速、初始含水量、等效直径比、前锥角等对水平管内轴向压降及油水相态分布的影响。研究表明：入口流速、初始含水量、等效直径比及前锥角对油水两相流轴向压降及相态分布影响较大;降低流速、增加等效直径比、减小前锥角可有效降低轴向压力,使油水相态分布均匀,实现节能降耗。     

旋流喷嘴缩放型出口的流动特性

利用VOF(volume of fluid)方法对旋流式喷嘴气液两相流动进行了数值模拟.分析了缩放型出口结构功能和其内的流场特征.结果表明,喷嘴出口处液膜厚度和速度分布存在周向不均匀性.旋流室与出口段的结构连接方式较充分地利用了旋流室的加速功能,但也会造成流场方向强烈扭曲.随入口压力增大,出口液体的径向、切向和轴向速度均增大,而液体速度方向变化微小.收缩段和喉部上部对液体有加速作用;喉部能较平滑的引流;扩张段损耗了液体速度,但足够长的扩张段有控制液体喷淋方向作用.     

涡轮叶片尾缘偏劈缝结构二维模型的冷却研究

对叶片尾缘偏劈缝冷却结构的流动与换热进行了二维的数值模拟,研究了涡轮叶片尾缘无量纲长度L／H(即尾缘长度与冷气流出口的高度比)、偏劈缝喷射角a、吹风比M及Reynolds数(RP)对涡轮叶片尾缘平均冷却效果的影响。     

回填土质对埋地热油管道传热影响的研究

针对不同导热系数的土样回填管沟,忽略管道轴向温降建立二维非稳态传热模型,环境温度采用周期性边界条件。利用有限容积法,对方程进行离散,数值模拟了管道投产第一年内正常运行非稳态传热过程,同时应用"焓-多孔度"技术,并考虑原油凝固潜热对温降的影响,数值模拟了管道停输非稳态温降过程。结果表明:采用导热系数相对较小的土质回填管沟,管壁及保温层外壁热流密度明显减小,而且回填区温度较高散热较慢,由计算的安全停输时间可知,回填土质导热系数越小安全停输时间越长,模拟结果符合实际。