应力代数及低雷诺数的湍流数学模型在重叠式排取水口工程中的模拟计算

本文应用应力代数及两种低雷诺数的湍流数学模型对二维重叠式排取水口工程进行了数值计算。计算结果表明:应力代数高雷诺数及双方程低雷诺数的湍流数学模型的计算结果是合理的。流场、温度场及热水回归率与出口密度佛氏数的关系的计算结果均与实验结果一致。但应力代数低雷诺数的湍流数学模型的计算不太合理,流场、温度场的计算结果与实验结果仍有一些不可忽视的差距。因此,对该模型的模拟技术尚待今后进一步改进。     

倾斜水射流冲击移动平板的流动分析

该文采用雷诺应力湍流模型(RSM)和Simplec算法对倾斜冲击淹没射流下移动平板表面的流动特性进行数值分析,得到了不同入口雷诺数、入射角度和不同平板移动速度下平板表面流场的流函数分布和平板近壁面湍动能分布。研究结果表明,斜射流下冲击点下坡侧产生了旋涡区,此旋涡随板速的提高而被压缩,其中心逐渐向射流中心区靠近。此外,相同条件下滞止点处的近壁湍动能最大,湍动能峰值位置随平板的移动而同向移动,并随入射角的降低而远离射流的几何中心。     

各向异性k—ε模型研究

本文放弃湍流粘性假设，直接从雷诺应力输动方程推导出雷诺应力显式表式。利用这个表达工重新构造动量方程，引入各向异性ｋ方程和ε方程，建立了新的湍流数学模型－各向异性ｋ－ε模型。利用实验结果和后台阶流场计算结果验证表明：这个雷诺应力表达式大大优于湍流粘性凤，由此建立的各向异性ｋ－ε模型不仅能够准确地模拟复杂流场的速度，而且能够成功地反映流场的湍动能，雷诺应力等湍流特征量，对回流区长度的模拟也非常成功。     

壁面处湍流状况测试研究

讨论并采用电化学方法，测试矩形管壁面处速度梯度及湍流强度，分析并实验探讨了离子迁移方向对测试电极动态响应的影响，将测试结果与同样条件下激光测速仪在近壁处温度结果进行了分析比较，与其他在圆管流动测试中得出的结论不同，测试结果表明，矩形管壁面外流体相对湍动强度随流量增大而减小，在高雷诺数下趋近常数。     

周期性振荡湍流的壁函数研究和数值实验

目前二阶湍流模式已被广泛运用于湍流的计算中，壁面和主湍流之的近壁区通常采用壁函数来近似计算，目前常采用的壁函数基于流动准稳态和充分发展等条件，对于周期性振荡湍流这类非定常湍流已不适应。本文基于周期性振荡湍流条件。推导了适用于周期性振荡湍流条件的近壁函数。采用Ｋ－ε模式，结合本文推导的周期性振荡湍流近壁函数，计算了一个二维直管周期振荡湍流流场，计算结果表明用本文推导的周期性振荡湍流近壁函数所得结果与     

光滑及粗糙明槽湍流流动大涡模拟

采用大涡模拟（Ｌａｒｇｅ Ｅｄｄｙ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ）方法和Ｓｍａｇｏｒｉｎｓｋｙ亚格子模型数值计算了光滑及粗糙明槽湍流运动。以槽高为参考长度的雷诺数分别为３０００，２２８００和１０＾５，数值离散方法为有限体积法，自由面的处理使用了简单了刚盖假定，固壁面采用了壁函数，与低雷诺数直接模拟（Ｄｉｒｅｃｔ Ｓｉｍｕｌａｔｔｉｏｎ）和物理实验结果相比，本文数模呈现了良好的预测效果，估计的湍流宏尺度（Ｍ     

模拟敞开式UV反应槽的湍流模型比较研究

应用商用CFD软件F luent模拟敞开式UV反应槽内的流速分布及停留时间分布。分别采用4种湍流模型来评估湍动效应对流场分布的影响,其中包括标准k-ε模型、低雷诺数k-ε模型、雷诺应力模型(RSM)及分离涡(DES)模型。将模拟结果与实验数据进行对比发现,DES模型对于回流区的模拟好于其他模型;而在回流区域外,低雷诺数k-ε模型则更为合适。     

湍流模型在浮力回流中的应用与其发展

通过湍浮力回流的数值模拟计算，提出了扩展的Ｋ－ε湍流模型、双流体湍流模型及简化的湍流应力代数模型，这些模型的计算结果与实测值符合较好，其中双流体模型在模拟温跃层温度突变现象中实际情况较为一致。     

间歇气流影响下近海面破碎波浪的湍动能变化特征分析

风浪流联合作用下波浪破碎导致的湍动能变化会对近海面湍流的演化产生显著影响。通过耦合气液固三相模型并模拟波浪破碎情况,进一步探究近海面破碎波浪的湍动能变化规律。研究表明：利用傅里叶变换得出频率在0.7Hz范围内的破碎波可用作研究对象;流场特征等值线图趋势均为由中心强烈向外弱化扩散;有效波高、随机风速与风类型均与湍动能耗散有着紧密联系。     

明渠湍流发夹涡包形成及湍动能分布特性

湍流结构是湍流运动研究中最为基础的问题。为了解明渠湍流结构相互作用的动力演变关系,该文采用高频高分辨率粒子成像测速系统对充分发展的明渠湍流进行纵剖面二维流速矢量场进行测量,对发夹涡及发夹涡包结构与高低速流团的动力演变关系以及发夹涡结构内部的湍动能分布特性进行分析。结果表明:发夹涡及发夹涡包结构可以由高低速流团相互作用而产生;发夹涡涡核只位于高低速流团的交界区域。近壁区发夹涡结构的喷射(Q2)过程为产生湍动能的主要区域。而湍动能耗散主要集中在高低速流团的交界区域。明渠湍流近壁区为湍动能的主要产生与耗散的区域。     

曲线坐标下平面二维水流计算的代数应力湍流模型

本文对浅水流动的控制方程进行坐标变换，导出了非正交曲线坐标下平面二维水流计算的代数应力模型公式，建立了非正交曲线坐标下平面二维水流计算的代数应力湍流模型。采用实验室连续弯道进行流场验证，给出了速度场、湍流动能、湍流动能耗散率和各应力的分布图，比较了本模型与k-ε模型的湍流动能和湍流动能耗散率在各断面上的分布，结果显示了本模型定量上的正确性。     

稀薄气—固两相流中相间的相互作用模型

本文以稀薄气－固两相湍流流动为研究对象，推导并模化了考虑固体颗粒存在时，气相的湍流模型方程，在拉格郎日方法中实现了气－固两相间动量、湍动能的相互作用。尤其是提出当量密度及当量耗散系数两个概念后，使模型方程的型式等同于标准Ｋ－ε模型，很适合工程应用。而气相对粒子湍流扩散的影响则由类似于布朗粒子扩散的Ｍｏｎｔｅ Ｃａｒｌｏ方法来描述，实现了对确定性轨道模型的修正。最后，对颗粒在网格后均匀湍流中的扩散规     

角区湍流场的实验测量和数值模拟

本文首先对角区湍流场作了详尽的测量，包括平板壁面和翼型表面上的压力分布，角区流场在来流，绕流以及尾流共十个横截面上的平均速度，脉动速度，湍动能和Ｒｅｙｎｏｌｄｓ应力，然后应用拟压缩性方法，在曲线坐标系下求解Ｎ－Ｓ方程选取了Ｂ－Ｌ湍流模式，对角区湍流场进行数值模拟。最后把计算结果与实验结果进行了对比，二者符合较好。     

高聚物稀溶液射流的湍流模型及其数值结果

本文根据理论分析和某些实验结果,提出了适用于高聚物稀溶液湍流射流的K-ε模型,并用差分方法进行了数值计算。结果表明:与清水射流相比,在相同的初始状态下,高聚物添加剂能改变湍动能及其耗散率的分布特性,使雷诺应力减小,离散减弱,中心线速度增加,密集性提高。这些结果与实验数据和理论分析相吻合。     

稀薄气－固两相流中相间的相互作用模型

本文以稀薄气－固两相湍流流动为研究对象，推导并模化了考虑固体颗粒存在时，气相的湍流模型方程，在拉格朗日方法中实现了气－固两相间动量、湍动能的相互作用。尤其是提出当量密度及当量耗散系数两个概念后，使模型方程的型式等同于标准Ｋ－ε模型，很适合工程应用。而气相对粒子湍流扩散的影响则由类似于布朗粒子扩散的ＭｏｎｔｅＣａｒｌｏ方法来描述，实现了对确定性轨道模型的修正。最后，对颗粒在网格后均匀湍流中的扩散规律及圆管内的气－固两相湍流进行了数值模拟，表明本文提出的模型及方法很有工程应用价值。     

对流项离散方案和湍流封闭模型对高雷诺数方柱绕流拖曳系数计算的影响

使用不同的对流项离散方案和二阶湍流封闭模型对于高雷诺数下(106)方柱绕流的拖曳系数进行了计算,对于数值计算结果通过相互比较和经典的实验室结果进行了比较来分析不同离散方案和湍流封闭模型对于计算结果的影响,同时对于形状阻力和摩擦阻力对于拖曳系数分别的贡献进行了分析比较。本文的计算结果可以作为高雷诺数下类似问题的数值计算中对流项离散方案和湍流封闭模型的选择提供一个参考。     

丁坝长度对弯道水力特性影响的数值模拟研究

于河道弯折处设置丁坝后,其水流特征显著改变,为探究该问题,采用RNG k-ε湍流模型及VOF模型对60°弯道内的单丁坝绕流进行了三维数值模拟,模拟中分别计算了设置3种丁坝的工况(模型单丁坝的长度分别为0. 15、0. 25、0. 35m)。基于数值计算的结果,重点对弯道流场结构、断面流速分布、湍流特征参数和液面特性等进行了分析探讨。研究表明:水流流经无丁坝的弯道,会对凹岸产生冲刷,凸岸造成淤积;丁坝的布设,加剧了凹、凸两岸的流速不均匀性,削弱了对凹岸的冲刷,调整了水面横比降;当丁坝长度增长,混流区的尺度变大,流体湍动能以及湍流黏度的强度和作用范围随之变大;在坝后流动分离区域,湍动能呈现最大值,在坝后旋涡中心区域,湍流黏度呈现最大值。     

逐级迭代近似法求解不可压平面湍射流

本文基于周培源提出的一般湍流理论，对于平面不可压缩湍射流采用逐级迭代近似法，联立求解湍流Ｒｅｙｎｏｌｄｓ平均运动方程和湍流脉动速度方程，计算结果同实验数据符合得较好。     

二维湍流气固两相射流的数值模拟

本文采用两相湍流的Ｋ－ε模型和颗粒湍流扩散的Ｐｅｓｋｉｎ公式，对含有相同尺寸的球状颗粒的圆截面湍流射液进行了数值分析。计算采用对抛物型方程的推进求解技巧。研究了两种不同的阻力系娄公式对两相湍射流的影响。一个阻力系数公式是由谢定国和周红字最近推导出来的，它反映了颗粒体积率和阻力的影响，另一阻力系数公式是Ｃｌｉｆｔ等人根据颗粒球的标准实验阻力曲线推导出来的，计算结果和实验进行了比较。结果表明，谢一周阻     

二维自由剪切湍流的实验结果及其与理论计算的比较

本文用热线风速仪和数据采样技术,对二维湍流混合层、湍尾流和湍射流自模拟区内的平均速度、湍流强度、雷诺应力和脉动速度的高阶关联进行了测量,所得结果与不可压缩流体剪切湍流理论的计算结果进行了比较,两者吻合得较好。