泄洪洞掺气水流的数值模拟研究

掺气减蚀段流场为水气两相流,掺气空腔后水气混掺剧烈,数值模拟难度大,尤其是临底掺气浓度,查阅的文献中计算结果普遍偏大。结合泄洪洞掺气设施对掺气水流进行数值模拟研究,通过二维流场模拟对不同的两相流模型和特征参数进行比较,总结出掺气水流的模拟方法。采用Eulerian模型对掺气水流进行三维全域流场模拟,对比分析水面线、通气量、掺气浓度等水力参数,计算结果与实测数据吻合较好,临底掺气浓度分布与实际情况相符,突破了掺气水流的模拟瓶颈,该模拟方法可为实际工程服务。     

水舌运动界面的格子Boltzmann仿真研究

应用格子Boltzmann两相流模型,采用Young的界面重构技术,对水舌在空气中的运动进行了数值模拟,得到水舌在空气中的运动界面和流速矢量,数值模拟结果与实际问题的物理规律一致,验证了模型的有效性与可靠性.     

低压缸零出力供热工况中低压缸连通管内部流动数值模拟

对低压缸零出力技术改造后的某300 MW供热汽轮机组中低压缸连通管、连通管液控蝶阀、采暖抽汽管道、冷却蒸汽旁路、冷却蒸汽流量孔板和冷却蒸汽调节阀等根据实际尺寸建立三维模型,并进行网格划分;并采用Realizable k-ε模型和Scalable壁面函数法进行不同供热工况下中低压缸连通管及冷却蒸汽旁路内部流动数值模拟。模拟结果表明:中低压缸连通管及冷却蒸汽旁路系统复杂结构会使蒸汽流动产生分离,使整个管路系统内流动不稳定,低压缸进汽口流动不均匀;低压缸零出力工况,蒸汽在冷却蒸汽调节阀出口扩张段会产生超音速,并在其后连接的弯头处产生强激波和马赫盘。模拟结果反映了汽轮机抽汽供热及低压缸零出力工况中低压缸连通管内较复杂的蒸汽流场和状态,为后续技术改造的方向提供了理论依据。     

分期导流围堰束窄河床二维水流特性模拟及分析

围堰束窄河床水流是水利水电工程建设过程中经常遇到的一种流动现象.束窄河床的水流条件不仅与围堰坡脚冲刷与护固关系密切,而且还会影响施工期围堰河床的行洪和通航,因此束窄河床水流条件的变化和影响历来是施工部门关注的重点.本文以分期导流围堰束窄河床水流为研究对象,采用控制体积法建立平面二维水流数学模型对其运动进行模拟.根据试验观测的水面线和断面流速分布资料,对数学模型进行验证.在此基础上,根据数值模拟结果分析比较了4种束窄度下围堰附近的水流运动特性,结果表明,围堰束窄度越大,其上游的壅水程度、进口附近的水流跌落、束窄段水流流速以及下游回流范围也越大,下游水深恢复到不受围堰影响的位置也越靠近下游,但束窄段水流却随着束窄度不同呈现出不同变化.     

湍球塔气体流动的数值模拟

空塔气速分布，支撑板、挡板、漩流板的压降及塔的总压降是湍球塔最基本的特性参数，反映出塔板结构的合理性及操作过程中所需消耗的能量。文中用计算流体力学软件Fluent进行湍球塔的空塔全尺寸数值模拟，与实验数据进行对比得到较好的效果，为湍球塔结构的优化设计找到一种准确、经济又快捷的方法。     

数值模拟明渠跨临界水流的删减对流项方法研究

从理论分析和数值试验两方面对模拟明渠跨临界水流的删减对流项方法进行研究。理论分析证实,对流项的删减可解决Preissmann差分方法在处理跨临界水流时存在的格式结构不适定问题,并能获得稳定解。通过矩形断面明渠恒定跨临界水流和实际河道非恒定跨临界水流的模拟对数学模型进行验证,并提出新的对流项删减方式,即根据流体弗劳德数逐渐删减对流项的首项,而对后一项不做删减。     

平流二次沉淀池中温差异重流的数值模拟

为进一步了解温差异重流对二沉池运行的影响情况,采用二维k～ε紊流模型,用水库模型实验数据来验证所选模型的有效性,在清水状态下对二沉池内的温差异重流现象进行数值模拟.模拟结果表明:本文所选取的数学模型在精度和可用性方面可满足对温差异重流的模拟需要;夏季低温水进入池内易产生下异重流现象,冬季高温水进入池内将产生浮力作用;在有异重流存在的情况下,平流二沉池内将产生较大的回流区;二沉池内存在的温差异重流现象对二沉池内流态的影响不容忽视.     

一种模拟实测过程的齿槽转矩数值计算方法

为了精确计算与有效削弱齿槽转矩,采用数值仿真技术,提出通过模拟齿槽转矩的标准测量过程来计算永磁电机齿槽转矩的方法,其模型考虑了齿槽效应、铁心饱和以及运动、时变电磁场的影响.计算结果和实验结果吻合,表明该方法是正确、有效的.利用该方法对具有不同极槽数配合的9台永磁直流电动机进行了齿槽转矩的有限元计算,并验证了使极数和槽数的最小公倍数达到最大的极槽配合方案可有效削弱齿槽转矩.     

Numerical simulation of electric field distributions in electrohydrodynamic two-phase flow regimes

In electrohydrodynamic (EHD) flow boiling and condensation heat transfer applications an interdependence exists between two-phase flow patterns and the applied voltage, and subsequently the electric field distribution established. Unlike single-phase flow, in liquid/gas or phase change processes the electric field established is continuously changing as the flow pattern changes due to interfacial vaporization or condensation. To further complicate the variation in this dynamic field effect, the interaction between the electric field and the fluid introduce an electrical force that can also cause a redistribution of the phases. In an effort to understand and analyze this interaction, the electric field distribution must be determined. To contribute to this effort, the evaluation of the static electric field distribution is performed for various flow regimes to provide a qualitative assessment regarding the direction of phase migration and possible flow pattern transition and,to determine the net EHD force acting on the flow for an instant in time, i.e. for a given phase distribution.     

迷宫密封内流场的数值模拟和泄漏量研究

对2种类型的直通迷宫密封内的流场进行数值模拟研究,分析了迷宫密封内的压力和速度场分布情况,指出泄漏量产生的原因,并计算了迷宫密封的泄漏量。同时对迷宫型汽封齿的密封原理进行了详细的解释,为开发和研究新型密封和防泄漏结构提供了参考依据。     

多联产鼓泡流化床内气固流动特性数值模拟研究

为了深入探究流化床内的气固流动规律,以浙江大学1 MW循环流化床热电气多联产试验台为研究对象,使用开源软件MFiX对多联产系统热解炉在不同热解温度（500、600、700 ℃）时稳态的气体组分分布和炉内固体颗粒相体积分数的变化规律进行了数值模拟。模拟过程使用计算流体力学中被广泛应用于流化床数值模拟的欧拉双流体模型和Gidaspow曳力模型,采用Fortran语言编写热解反应子程序,基于OpenMpI技术实现了三维流化床热解炉的并行化模拟。结果表明:数值模拟结果能准确预测稳态运行时炉膛出口的气体组成以及炉内轴向固相体积分数呈近“S”型分布的环-核结构现象。     

四角切向燃烧锅炉燃烧器区流动工况的数值模拟

在大型四角切向燃烧锅炉中,从四角燃烧器喷口喷出的射流总要不可避免地偏离其设计方向。针对造成燃烧器区射流偏转的两大因素:射流自身的卷吸作用、炉内旋转气流对射流的横向冲击作用,采用数值模拟的方法对燃烧器射流进行研究,分析燃烧器射流的开启角度及喷口数对燃烧器区空气动力场的影响,从而为改善炉内工况提供一定的依据。     

脱硫吸收塔深度除尘气液固三相模拟研究

脱硫吸收塔内部流场较为复杂,涉及到气液固三相介质流动。采用欧拉（Eluer）多相流模型和DPM（discrete phase model）模型,建立惯性撞击、拦截和热泳捕集作用机制的液滴捕集颗粒物模型;利用CFD数值模拟分析了液滴粒径等6种运行参数对脱硫吸收塔除尘效率的影响规律。结果表明:亚微米级颗粒物的除尘效率较低,全塔对其除尘效率只有10%左右,而微米级颗粒在全塔内的除尘效率在99.98%以上;通过减少液滴粒径,增加烟气流速,适当增加液气比,均能有效提升微米级颗粒的脱除效率,尤其是1.30~2.05 μm之间的颗粒物;而通过调节喷淋参数,对颗粒物除尘效率的提升作用并不大。     

象山港三维潮流特性的数值模拟

应用非结构有限体积海岸和海洋模型(FVCOM)建立象山港区域的高分辨率三维潮流数值模型.该模型水平方向采用非结构的三角形网格.使得能够更好地拟合象山港内众多岛屿和复杂曲折的不规则岸线边界.垂向采用σ坐标,考虑了湾内水道地形变化剧烈的特点.模型计算结果与实测结果吻合良好,较好地模拟了象山港内潮流场的时空分布特点,简要分析了余流场的三维特性.     

湿式脱硫塔除雾器流场的数值模拟

选择k ε模型 ,运用ANSYS6.1软件的FLOTRANCFD模块对湿式脱硫塔除雾器的流场进行二维数值模拟。计算结果表明 ,以流体力学理论为指导 ,用ANSYS6.1软件的CFDFLOTRAN模块描述除雾器的流体力学特性 ,模型的计算值能较好地符合实验数据 ,对今后计算除雾器的工作效率和优化设计具有指导意义     

非对称入口条件下突扩流动的数值模拟

为了研究非线性所引起的流动多解性现象,采用流甬数方程,对平面二维突扩流动进行数值模拟.控制方程离散时对流项取迎风格式.求解离散方程采用松弛因子为0.4的显式迭代,取得满意的效果.经检验,与Durst F等人的实验结果吻合良好.通过对突扩前断面非对称突扩流动情况进行数值计算,结果表明突扩后流动是否产生偏转主要取决于雷诺数的大小.如Re=10时,流动对称;Re=56时流动基本对称;Re=114时流动明显偏转.如若发生偏转,其方向是随机的,取决于迭代顺序及初值的给定情况.由此证实了非对称突扩流动情况下多解的存在,同时也进一步检验了所提出的数值模拟方法的有效性.     

多通道蛇形流场PEMFC内传递现象的数值模拟

电极板上的流场构型对质子交换膜燃料电池的流动特性和电池效率有重要的影响。为研究多通道蛇形流场设计质子交换膜燃料电池的局部流场、电流密度和组分浓度等的空间分布,应用作者前期发展的基于计算流体力学的三维稳态数学模型,对一个小型电池单体(电极面积大小为5.9cm×6.1cm)进行了详细的数值模拟,讨论和分析了该设计的流动特性和传输机理。结果表明:电池的电流密度分布比较均匀,阴极的压力损失要比阳极大得多,阳极氢的质量分数从流动入口到出口基本呈现增大趋势。     

跌坎底流消能水流再附长度的数值模拟研究

生态友好理念坝工建设趋势下,底流消能优势明显。采用消力池池首设置跌坎的底流消能工很好的解决了消力池临底流速高危害运行安全的难题。本文是在近年来多项高坝工程采用跌坎底流消能工的背景下,通过采用RNGk-ε紊流模型结合VOF方法的两相流数值模拟方法,开展了跌坎底流消能水流再附长度～跌坎高度～坎上水深～坎上流速相互关系的研究。研究结果表明,在坎高和坎上水深一定的情况下,流速的变化不影响水流的再附长度。同过研究结果的无量纲化,给出了L/d（再附长度/跌坎高度）～d/h0（跌坎高度/坎上水深）的关系。     

灯泡贯流式水轮机全流道压力脉动数值模拟

采用大涡模拟方法对灯泡贯流式水轮机全流道非定常湍流进行数值模拟,分析了额定工况和小流量工况下的压力脉动特征。计算结果表明:额定工况下,导叶前后、转轮出口的压力脉动主频为叶片频率,振幅最大值出现在转轮出口,尾水管内的压力脉动主频为转轮的转动频率,幅值相对较小;小流量工况下转轮出口产生偏心涡带,涡带旋转导致尾水管内产生低频压力脉动,低频压力脉动由尾水管向上游传递,幅值逐渐减小;额定工况下叶片上监测点的压力脉动频率为转轮转动频率的整数倍,幅值较小;小流量工况下,叶片上监测的点压力脉动幅值显著增大,脉动主频与次主频之和约为转轮的转动频率。     

回转式空气预热器蓄热元件流动传热数值模拟

为研究回转式空气预热器蓄热元件流动与传热特性,采用Fluent软件对3种搪瓷蓄热元件进行数值模拟,获得蓄热通道速度、温度、压力云图及不同雷诺数下努塞特数和阻力系数的变化图像。模拟结果表明:3种板型蓄热元件阻力系数随雷诺数的增加而减小,努塞特数随雷诺数的增加而增加;增加斜波纹的蓄热元件传热性能提高,流动阻力增大,波纹参数是影响蓄热元件流动阻力的重要因素,壁面温度对其影响较小。该结果可为回转式空气预热器蓄热元件的优化设计提供参考依据。