基于CFD的复杂地形风电场地形改造方案研究

针对复杂地形风电场微观选址中的工程实例进行地形改造研究,采用米级结构化网格细致划分风场模型,通过计算流体力学方法,对微尺度地形空气动力场进行建模与求解,采用Askervein测试数据验证模型的可靠性;计算得出不同改造方案下机位点处的湍流强度等特性,综合分析后确定合适的改造方案,解决因机位点处湍流强度过大,导致后期风力机组运行故障率较高的问题,提高风力机的可靠性与经济性,适用于复杂地形风电场前期微观选址和后评估研究。     

细长颗粒流化运动的数值分析

为了研究秸秆类颗粒的流化运动特性,针对细长颗粒的形状特征,将细长颗粒沿长度方向上离散化后分别计算各离散段在气流场中的受力,从而建立细长颗粒的运动数学模型;利用碰撞模型来处理颗粒与墙壁之间的碰撞;采用欧拉-拉格朗日方法计算追踪气流场中颗粒的运动,模拟了细长颗粒在气相场中的运动特征,发现颗粒在运动过程中的空间倾角存在明显的取向性,且与实验结果相符.还讨论了影响细长颗粒计算稳定性和精度的几个关键因素,结果发现,细长颗粒作离散化处理后,对长度方向上的气流场速度分布比较敏感,因此,为了保证计算精度,在进行气相场网格划分时对网格尺度要求很高,同时细长颗粒离散程度对计算精度也有很大影响.     

控制容积平衡法在一维、稳态且含内热源导热微分方程中的应用

首先采用区域离散方法A和区域离散方法B分别划分计算网格节点,然后采用控制容积平衡法对某一维、稳态且含内热源导热微分方程进行了数值求解,并与其解析解（精确解）进行了比较.计算结果表明：控制容积平衡法物理意义明确,数值求解精度高,且随网格划分节点数的增加计算精度进一步提高;对于这两种网格划分方法,其网格节点处的离散方程推导均简单明了,且都具有统一的形式,因此对计算节点数增加的情况具有很大的适应性,有利于计算机编程实现.     

SCSD格式数值稳定性及计算精度的研究

概述对流项离散格式所引起的假扩散现象及选择不同的离散格式对数值计算过程的影响;在分析稳定性可控的对流项离散格式(stability controllable second-order difference scheme, SCSD)的基础上,提出求解二维对流扩散问题时,直接采用块修正技术和PDMA算法的强隐迭代算法,并对该格式在近边界节点的离散方程的处理上采用非均匀网格技术.通过典型算例验证,该方法不仅抑制了假扩散现象,保证了计算精度,同时也使稳定性得到增强.因此,采用SCSD格式离散对流项,应用非均匀网格处理近边界,并将TDMA算法和PDMA算法同时纳入求解离散方程的做法是合理的,整个程序的框架具有很强的通用性.     

填充床流动求解与基于Chimera网格的分布式并行计算

填充床是一种常见的化学和生化反应器。由于内部结构的复杂性,填充床的局部流动求解一直是个颇有挑战性的问题。传统的填充床数值模拟是在CFD软件Fluent的平台上,采用非结构化网格求解。采用非结构网格求解存在网格生成困难,网格数目过多以及计算时间长等问题。Chimera网格的应用大大减少了填充床网格的数目及网格生成的难度。PVM分布式并行计算与Chimera网格的结合,使填充床的求解效率得到很大的提高。通过对两种方法在计算使用时间、内存使用量及计算结果的具体比较,阐述了Chimera网格结合PVM分布式并行计算在填充床流动求解中的优势。     

负荷对切圆锅炉气固两相流动特性影响的研究

采用Realizable k-ε湍流模型和离散颗粒随机轨道模型,对东方电厂某300MW四角切圆锅炉炉内的气固两相流动特性进行了不同负荷的数值研究。采用非交错网格的SIMPLE差分格式对流场进行求解,得出不同工况下的速度场和颗粒质量浓度场分布,通过对比分析,发现工况二速度场和颗粒质量浓度场分布较为合理。     

边界元法在气冷涡轮叶栅气热耦合计算中的应用

将边界元计算方法应用到三维N-S方程求解程序中,流体部分采用有限差分法求解N-S方程,边界元法求解固体区域热传导方程。开发气热耦合计算程序对NASA-MarkII高压气冷涡轮叶栅热环境进行气热耦合分析。利用边界元法特有的优势(降维、解析与离散相结合的特点),避免了固体区域的网格生成和内部节点求解工作,提高了计算精度。结果表明,耦合计算程序能够高效、准确求解多场的气热耦合问题,计算结果与实验结果吻合的较好,二者平均误差为3%。     

旋转对带气膜孔和60°肋内冷通道流场影响的研究

为了更好地认识肋化通道的流动特性,采用非结构化网格及standard к-ε紊流模型,求解三维N-S方程,对带60°肋和气膜孔出流的旋转矩形通道内的三维流场进行了数值模拟,气动参数为:通道人口雷诺数60000,旋转数0和0.11,气膜孔总出流比0.22.重点分析了静止通道和不同旋转方向的旋转通道的流场分布.计算结果表明,静止通道由于斜肋的导流作用产生了平行于肋方向的速度矢量,旋转对流场的影响明显地强于肋对流场的影响.计算结果有利于理解肋化通道的强化换热机理以及孔流量系数的大小.     

三维贴体坐标系下燃烧室中两相反应流的数值模拟

本文提供了现代航空发动机主燃烧室中三维两相燃烧流场的数值计算方法。气相场在欧拉坐标中用ＳＬＭＰＬＥ算法求解；液相场在拉格朗勒坐标系中用ＰＳＩＣ算法求解。本数值计算程序采用ｋ－ε双方程湍流模型，旋涡破裂湍流燃烧模型，六通量热辐射模型，采用了三维非正交曲线坐标系，压力交错网格。     

125MW汽轮机低压内缸应力场的三维壳体有限元计算

采用三维壳体有限元计算方法对125MW汽轮机低压内缸三维温度场、应力场进行了计算分析。对薄体结构的低压内缸进行了有限元分析建模、网格划分;在应力分析过程中采用与温度场相同的有限元网格,减少了工作量,提高了温度场和热应力场的计算精度和计算速度。