糯扎渡水电站垂向二维非恒定流的数值模拟

本文针对宽深比较小，有关参量(如流速、温度、浓度)的垂向变化比水平横向的变化为大的水库，建立垂向二维水流数学模型，水深随时、空而变，垂向做σ变换将可变域变为规则区域。采用算子分裂法、交错网格法、有限差分法进行计算。对糯扎渡水电站的非恒定流数值模拟结果是合理的，表明模型是有效的。     

长江下游二维浅水非恒定流数值模拟北大核心CSCD

长江下游河段水流受径流和海域潮汐双重作用,水流动力机制复杂,此外,长江下游河道形式多为分汊河道,河床边界蜿蜒曲折。作为前期工作的进一步拓展,本文将基于非结构三角网格体系的非恒定浅水二维水流数学模型用于研究长江下游水流变化过程。文中分别选取了长江下游和畅洲河段和福姜沙河段进行了数学模拟试验,通过潮位过程、断面流速流向及流速过程比较分析来检验本文模型对长江下游水流变化过程的适用性,计算结果与实测值对比表明:通过对模型参数进行率定,本文模型的计算潮位过程和流速流向值与实测值吻合较好,显示了本文模型能够很好地应用于长江下游水流变化过程研究。     

非恒定摩阻的TVD格式数值模拟水击衰减研究

传统拟恒定摩阻模型的TVD格式虽能精确捕捉水击压力峰值,但无法准确描述水击波衰减和畸变过程,这对管线设计及管理十分不利,因此考虑非恒定摩阻的TVD格式值得深入研究。本文基于Brunone的IAB经验摩阻模型,结合Sweby的TVD格式给出了一维水击方程新的数值解法,将其运用到经典模型试验和工程实例中,并与传统拟恒定摩阻模型TVD格式和非恒定摩阻模型的特征线法的模拟效果进行对比分析。计算结果表明:考虑非恒定摩阻的TVD格式可以更加准确地捕捉水击波各周期压力峰值衰减和畸变的全过程,且模拟偏差随时间增加无增大趋势。其中各周期压力峰值捕捉误差不超过3%,相位偏移不超过0.5弧度,计算精度显著提高。该模型计算耗时和传统模型相差不大,具有良好的工程应用潜力和研究价值。     

太阳能热气流发电系统非稳态数值模拟

对太阳能热气流发电系统及蓄热层中的传热与流动特性进行了数值模拟.建立了集热棚、烟囱以及蓄热层内部的传热流动数学模型,分析了太阳辐射对蓄热层蓄热性能的影响.计算结果表明:土壤具有热惯性和较强的蓄热作用;蓄热层表面平均温度和烟囱出口平均温度随时间有一个较大的波动,且蓄热层表面平均温度的波动幅度更显著;蓄热介质的平均温度及系统散热量随时间波动,采用双层玻璃或薄膜材料可减小集热棚顶棚能量损失.     

长江重庆河段平面二维非恒定水沙数值模拟

本文针对长江重庆河段复杂的水沙运动特点和地形条件,考虑悬移质和推移质运动,采用有限元方法建立了平面二维非恒定水沙数学模型,对重庆河段的水流运动和泥沙冲淤进行了模拟。模型中采用张红武提出的不平衡输沙理论以及引入符合重庆河段水沙特点的悬移质挟沙力公式和推移质输沙率公式,对现有三峡库区数学模型进行了改进,并利用重庆河段正态模型试验和原型观测资料对模型进行了验证。结果表明,模型计算的沿程水位、断面流速分布和河床冲淤变化与资料符合较好。     

椭圆形全玻璃真空管太阳能集热器非稳态数值模拟

采用数值模拟的方法研究了三维非稳态椭圆形截面全玻璃真空管太阳能集热管内工质的流动特征和传热性能。通过分析努塞尔数Nu、管内流体自然对流瑞利数Ra、流体涡量?、流体轴向速度u、集热器的平均热效率η5个参数,比较截面短长轴比?分别为0.6、0.9、1.0的3种椭圆形截面全玻璃真空管太阳能集热器集热管内工质的三维非稳态流动特征和传热性能。结果表明:η、Nu、Ra随着短长轴比的增加而增加,短长轴比为1.0的圆形截面集热管比短长轴比为0.6的椭圆形截面集热管η、Nu、Ra高,因此圆形截面集热管传热性能和流动性能最好;集热管内存在涡旋,管箱连接处的涡旋强度最大,到集热管底部的涡旋强度越来越小,椭圆管内的涡旋强度大于圆管;集热管内的轴向速度呈余弦函数分布。     

非恒定流压力脉动的谱估计

本文应用自适应最小二乘格型(LSL)算法估计非恒定流压力脉动的功率谱密度。文中介绍了LSL算法的原理,通过实例计算非恒定流压力脉动的时变谱密度S(f,t),并用准平稳的傅氏法与最大熵法进行对比计算。还用恒定流压力脉动资料比较了傅氏法、最大熵法及LSL算法的谱估计性能。     

明渠非恒定流推移质输沙试验研究

为研究明渠非恒定流输沙特性,本文建立了一套非恒定流流速、水深、流量及推移质输沙率测量系统。进行了9组恒定流输沙及3组非恒定流输沙试验,结果表明:恒定流条件下Einstein公式比Meyer-Peter公式具有更好的精度;非恒定流的推移质输沙强度与水流强度变化存在不同步的现象,长时间平均输沙率大于恒定流结果。     

淹没扩散出流不稳定现象研究

抽水蓄能电站上水库的进出水口,在抽水工况下,各个水平分流孔口的出流类似于矩形扩散管嘴的淹没出流。针对国内某一在建的抽水蓄能电站上库进出水口的模型试验;采用先进的量测手段,获得了大量进出水口拦污栅处的三维流速资料,发现出水口的水流流态是不稳定的,除随机的脉动外还存在不稳定的摆动:对各流速分量进行了频谱分析和相关性分析,得出各分量的摆动频率和脉动频率及其互相关系数。研究成果可作为进出水口拦污栅设计的参考。     

基于对流与扩散效应的非正交曲线网格生成及三维潮流数值模拟

非正交曲线网格具有类似非结构网格的灵活性,同时,基于非正交曲线网格的三维数学模型又具备高效、无条件稳定的优势。本文借鉴Cauchy-Riemann条件,引入表征对流强度与扩散强度之比的Peclet数,构造了生成非正交曲线网格的调节因子,将曲线网格与动力环境紧密联系。对调节因子的收敛性分析表明,实际问题中非正交曲线网格生成的收敛性可以保证。由此,利用长江口水下地形生成了具有多级分汊、多联通特点的非正交曲线网格,并就长江口的三维潮流场进行模拟。结果表明,基于Peclet数生成的非正交曲线网格在复杂河口的三维潮流数值模拟中适用性良好,且有利于局部复杂流态的模拟。     

流体机械非定常流动的涡方法数值模拟

本文描述了一种建立在拉格朗日框架下涡方法的具体算法,主要包括：涡量边界条件的给定,涡量输送方程中拉伸项及粘性扩散项的数值处理,以及根据流场中离散涡元的分布计算流场压力的积分方法。利用该方法对有代表性的流体机械非定常流动现象进行了数值模拟,结果表明基于涡方法基础上的数值模拟法是非常适合于数值模拟流体机械非定常流动。     

基于CFD的长短叶片水轮机全流道湍流流动定常研究

以混流式水轮机HLA351为原型,基于FLUENT,采用Realizable k-ε双方程湍流模型和三维时均N-S方程,对长短叶片结合混流式水轮机在额定流量工况下湍流流动进行了全流道三维定常模拟研究,获得了长短叶片水轮机全流道的流速和压力分布。计算结果表明,长短叶片结合的水轮机流速和压强分布合理、性能优,对水力机械的设计等研究具有重要的指导意义。     

复式断面三维漫滩水流的数值模拟

本文采用非正交三维曲线坐标下的k-ε双方程湍流数学模型,对弯曲不规则地形的渠道和漫滩流动进行数值模拟。该模型在水平方向采用非正交曲线坐标,在垂直方向采用等分网格的全坐标变换,对河道底部表面和两岸壁面使用壁面函数法处理。通过弯曲渠道和顺直漫滩带有弯曲主槽的模型对本文的数学模型进行验证,给出弯道各断面的主流速分布图、各断面的二次流分布图等。对比分析,本模型的计算结果能够较好的反映实验结果,表明该模型对三维漫滩水流流动有一定的应用价值。     

水轮机筒阀动水关闭过程的三维非定常数值模拟

在充分考虑筒阀与邻近部件之间相互影响的基础上,本文以水轮机全流道为研究对象,利用非结构化网格划分计算区域,采用RNG k-ε湍流双方程模型对筒阀内部非定常流动进行研究,并对筒阀及上下游相关的水轮机各过流部件在动水关闭状态下进行数值模拟,着重分析并得出了水轮机筒阀周边流场及引水部件蜗壳、固定导叶和活动导叶在筒阀不同开度下的压力和流速分布等流态特征,这些流态特征的分析可以预测混流式水轮机的工作状态,防止飞逸现象的发生,同时也为水轮机筒阀电液同步控制系统提供设计和操作参数等理论依据。     

圆中环沉沙排沙池流场三维数值模拟研究

针对新型二级泥沙处理设施—圆中环沉沙排沙池,采用RNG k-ε湍流模型结合自由水面追踪的VOF方法对其流场进行水气二相流三维数值模拟。计算得出流速分布特性,在数值模拟结果与模型试验结果吻合良好的基础上,揭示流场分布规律。研究结果表明:数值模拟可弥补物理模型试验不足,对类似工程基本可以代替模型试验,提高研究效率;计算显示"圆中环"径向速度在数值上大于轴向及切向速度,表层水体径向流速大小沿径向及垂向锐减,水体沿径向存在回流区。     

非恒定流推移质运动研究进展分析北大核心CSCD

非恒定流推移质输沙是河流动力学研究中的基础性问题之一。近几十年来,国内外许多学者对这一问题开展了探索性研究,取得了不少研究成果。本文简要回顾了非恒定流推移质运动的研究历程,并从4个方面总结了非恒定流推移质输沙研究进展和主要成果:(1)水沙运动的滞后性;(2)泥沙运动的绳套变化特征;(3)推移质输沙率;(4)洪水驱动下的推移质输沙量。基于对已有研究结果的归纳与分析,指出了现阶段研究中存在的不足,并提出了非恒定流推移质运动的研究建议。     

燃烧室三维流场数值模拟中伪扩散问题的研究

从理论分析、数值试验和实例模拟三个方面分别研究了锅炉燃烧室三维流场数值模拟中出现的伪扩散问题,探讨了伪扩散产生的机理、不同差分格式对伪扩散的影响、以及伪扩散对四角切圆燃烧锅炉燃烧室流动模拟精度的影响。模拟过程中运用了k-ε双方程湍流模型和SIMPLER算法。最后对HG-2008／18.2-HM3型锅炉的冷态试验台进行了实例模拟。模拟结果表明模拟数据与实验数据符合较好,采用适当的高阶差分格式可以减小伪扩散在三维流场数值模拟中的影响,提高模拟结果的精度。     

Investigation of polymer composites interfacing pressurized airflow

This paper aims to characterize the polymer composites interfacing flowing air as a simulation of those used in large forced-gas cooled rotating machines and modern power transformers. Many factors have been investigated in order to show their effects on the current–voltage (I–V) characteristics. The results reveal that the air conditions play an important role in the I–V characteristics of polymer/flowing air/polymer gaps. The conduction current of such gaps increases with the increases in air-flow rate and temperature but it decreases with the increase in air pressure; especially at high temperature. It is also found that there is no significant effect of the combined-crossed ac magnetic field on the conduction current. Phenomenological explanations of the air–polymer–metal interfaces are introduced in the core of physicochemical reactions and injection processes. In addition, derivation of the dependence of volume charge density inside the test section on flow velocity is introduced, which interprets the trend of the experimental results.     

瞬变流中加权类动态摩阻模型的二阶近似求解

与稳态摩阻模型相比,加权类动态摩阻模型充分考虑水力瞬变过程中速度历史和加速度对切应力的影响,从而能较准确描述压力衰减,被认为是一维水锤模拟中最为精确的数学模型。由于卷积积分项的复杂性以及一阶精度可满足大部分水锤问题,加权类动态摩阻模型的求解均是基于特征线法的一阶格式。为了提高模拟精度,本文尝试推导出卷积积分项的特征线法二阶近似求解格式,并通过实验数据验证其准确性。计算分析表明,与二阶近似求解格式相比,一阶求解格式存在计算误差,且随着计算网格长度、流体流速和黏滞性的增大而增大。