横向紊动射流流场结构的数值分析

利用：RNG k-ε模型对横流中单股紊动射流流场的流动特性进行了数值模拟。运用SIMPI,EC算法求解了适体坐标系下的控制方程，采用壁面函数法处理近壁区流动。射流内部有分叉现象，射流喷孔背风侧的流动出现了分离并形成了尾迹区，分析了分叉及尾迹涡的生成机理。文中给出了射流与主气流速度比等于2和4的速度场、涡量场和压力场，计算与实验的结果吻合较好。结果表明：射流与主气流速度比直接影响流场特性，其值越大射流对主气流的影响越大。     

气膜冷却流场的大涡模拟

采用LES(大涡模拟)对单个圆形喷孔横向紊动射流流动进行了数值研究，模拟了吹风比M=2.0工况下的不同截面上的涡量随时间发展变化的过程,并对各种涡的流动机理进行了分析。结果表明：对称面的正反涡和垂直截面的马蹄形涡的两翼交替周期性地脱落成新的涡；由于尾迹涡的进入，在近下游X/D<4.0区域内，反向涡旋对的旋涡强度沿流向没有明显衰减，而在 X/D>4.0的区域，其旋涡强度沿流向单调衰减；反向涡旋对的正反向涡旋形状不对称，且正向涡旋里夹有反向旋转的涡，反向涡旋里夹有正向旋转的涡。     

涡旋射流控制扩压器分离流动的大涡模拟

为研究涡旋射流对湍流边界层分离控制的机理,基于大涡模拟方法建立了具有涡旋射流、扩张角为14°的圆锥扩压器数值分析模型,计算结果与相应试验数据吻合良好,验证了计算模型的合理性与精确性。通过对特征截面上流场参数的详细分析,获得了射流导致的复杂涡系形成过程,发现了射流孔附近的强涡来源于剪切层涡,剪切层涡经过破碎和耗散,在射流下游近区发展为强弱不对称的反向涡对,在下游远区形成一个纵向涡旋,该涡旋将主流流场边界层外的高能流体卷入到边界层内,增加了边界层内部的流动能量,从而延缓或抑制了流动分离。与相同条件下未采用涡旋射流控制的扩压器相比,其压力恢复系数增加19.8%,表明涡旋射流是一种有效的边界层分离控制方法。文中还分析了不同射流孔数和射流倾斜角对于压力恢复系数的影响,发现选择合适的涡旋射流孔数及其射流倾斜角等参数,可以更有效的控制扩压器内流动分离。     

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     

大涡模拟在水力机械内流数值模拟中的应用

分析了大涡模拟湍流模型的优点极其二维简化形式,推导了弱可压缩流体流动控制方程.在此基础上对射流泵内非定常流动进行了数值模拟,得到了合理的计算结果.计算中采用了不同的大涡模拟系数.     

600 MW超临界旋流燃烧锅炉炉内温度场数值模拟及优化

使用可实现k-ε双方程模型,对600 MW超临界锅炉低NOx轴向旋流燃烧器(low NOx axial swirl burner,LNASB)燃烧过程进行了数值模拟,研究了二次风量及旋流强度对燃烧器热态流场、温度场分布的影响,对燃烧器拟改进方案进行了比较。数值模拟结果表明,内二次风对回流区影响较大,外二次风对扩展角影响明显,增大中心风速可以增加回流区根部距离;内二次风旋流强度及风量过大时容易引起火焰偏斜贴壁,中心风退出后燃烧器喷口处温度上升明显,中心给粉可以有效地增加火焰离喷口距离,为最佳改进方案。与试验结果进行对比,获得了比较一致的结果。通过设备改进和燃烧调整,解决了锅炉长期以来的恶性结渣问题,为LNASB燃烧器设计和运行提供了一定的防结渣理论基础。     

旋转叶片气膜冷却效果的数值研究

采用数值模拟方法研究了静止和旋转涡轮叶片表面不同工况下的气膜冷却效果,计算给出了吹风比M=1.0、1.5等工况下静止和旋转叶片压力面、吸力面的气膜冷却效率,以及不同射流孔下游的气膜冷却效率,并分析了旋转和吹风比对气膜冷却效果的影响。结果表明：静止叶栅,M=1时叶片气膜冷却效果较好,旋转叶栅,M=1.5时叶片气膜冷却效果较好;叶栅在高速旋转时,冷却气流对射流孔附近区域影响不大,叶片尾缘附近气膜冷却效率呈现先增大后减小的趋势;叶片高速旋转时,产生的离心力使冷却气流流向叶顶区域,靠近叶顶区域的气膜冷却效率值较高。     

采用动网格技术的合成射流控制叶栅流动分离数值研究

采用大涡模拟,利用动网格技术,通过求解三维非定常雷诺时均 Navier-Stokes 方程,对零质量合成射流进行了数值模拟。研究的合成射流最大速度为6.5m/s,激励频率为80Hz。结果表明：吹气过程,振动薄膜向前运动气流在射流出口形成剪切层,剪切层向外卷起形成涡环;在吸气过程,振动薄膜向后运动,涡环继续向下游运动,射流出口处的气流被吸入腔体;射流出口处速度呈正弦分布。合成射流可以有效抑制叶栅吸力面的流动分离,控制后分离区域由原来的28.60%轴向弦长(Cax)减少到了17.23% Cax。合成射流的各个过程都可以抑制流动分离,但吹吸气交替过程以及吸气过程的控制效果有所减弱。     

多孔气膜冷却纵向耦合涡的数值模拟

应用Realizable k-e 紊流模型并结合SIMPLEC算法,近壁区流动的处理采用加强壁面函数法,对多孔气膜冷却进行数值模拟,将数值解与实验值进行比较,对纵向耦合涡的发展与冷却死区范围变化的关系进行探讨。结果表明,数值计算可较真实地模拟平板多孔气膜冷却气膜孔间气膜冷却效率的分布规律。冷却气流对底面形成气膜冷却的效果是由于纵向耦合涡覆盖在底面之上,阻隔主流与底面直接接触;气膜孔后高涡量、低涡心位置的纵向耦合涡的形成有助于提高其覆盖区域的气膜冷却效率;底面气膜冷却效率的分布规律与纵向耦合涡在底面上的覆盖范围一致,多孔气膜冷却气膜孔后纵向耦合涡的汇合位置直接影响孔间冷却死区的范围。     

大型湿法脱硫喷淋塔空塔流场数值模拟研究

对大型脱硫塔进行合理的模化和简化,采用国际流行的商用CFD（Computational Fluid Dynamics）软件Fluent对湿法脱硫立式喷淋塔空塔进行了二维数值模拟。在计算中选取k-ε模型作为计算模型,用SIMPLE算法进行计算。计算结果表明,空塔流场气流速度分布不均。     

横流中湍流射流的数值研究

为探索横流中湍流射流的穿透性和流场基本特征，分别采用大涡模拟和标准k-e 湍流模型计算了射流速度比率为10的横流中圆管湍流射流，对射流速度为50 m/s的雷诺数为16600。大涡模拟获得的射流中心轨迹与试验数据基本一致，同时捕捉到了射流上游的开尔芬-亥姆霍兹不稳定性引起的剪切层涡卷、始于近场并主宰远场的逆向旋转涡对和垂直上升尾涡。计算表明，逆向旋转涡对并非严格关于射流中心平面对称，而是随时间左右摆动，与试验结论一致。标准k-e 湍流模型得到的逆向旋转涡对严格关于射流中心平面对称，同时不能获得射流上游的剪切层涡卷和垂直上升尾涡。     

混流式水轮机转轮区叶道涡压力脉动数值研究

混流式水轮机在偏离最优工况区运行时,不但在尾水管中有明显的旋转涡带,在转轮区也会有涡束沿着叶片流出,我们称之为叶道涡.随着大型混流式水轮机的广泛应用,叶道涡有可能对机组的稳定运行产生影响.本文利用数值模拟技术对某混流式模型水轮机转轮内压力脉动进行研究.研究表明:转轮区的压力脉动主要是由叶道涡诱发的,叶道涡的频率基本等于转动频率.     

高压缸疏水管超温爆管机理计算分析

管内流体气动加热严重影响电力企业的安全生产。采用旋流修正的k-ε湍流模型应用于管内蒸汽流的气动加热计算,计算结果与现场分析结论相符合,证明了模型的有效性。揭示了电厂汽轮机高压缸疏水管超温爆管的机理,为管内高速流动的安全设计提供参考。     

大型进水流道进口优化布置的数值模拟研究

针对1000MW大型电厂进水流道工程实际,应用k-ε紊流模型对集水池及进水流道口附近流场进行了平面二维水流数值模拟计算,并利用物理模型进行了验证。通过流场分析,提出了紧凑短流道的优化平面布置,改善了引水段导墙与人字柱支墩的形式。模拟成果表明：优化方案调整了流道进口流态,保证了各流道的进流均匀、水流稳定。针对非正常低水位运行时的进流不均匀状况,利用动静压差,设置旁侧斜向补流孔,有效的调整、提高了内侧流道进流条件。     

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。     

等离子体射流在磁场作用下的特性模拟

磁流体发电是一种高效、低污染的发电技术。相对于其他发电方式，磁流体发电具有输出功率大、结构紧凑的优点，在高功率电源应用领域有不可替代的性能优势。文中提出采用非平衡等离子体射流的方式产生等离子体，进行磁流体发电的设想。通过数值模拟研究了等离子体射流在横向磁场作用下的特性，并通过试验对模型计算结果进行了验证。模拟研究说明横向磁场对等离子体射流有阻滞作用，在没有外电流回路的情况下，射流气体的动能转化为热，随外加磁场强度的增加，阻滞作用越强，速度减慢越明显；等离子体射流在磁场作用下电流密度主要集中在射流出口附近，并随着外加磁场强度增大而增大。     

圆管湍流脉动流动与换热的数值模拟

利用标准k-e模型结合脉动燃烧器尾管的实验参数进行湍流脉动流动与换热的数值模拟,通过修正模型内的冯?卡门常数建立适用于实验条件下的脉动流动的湍流计算模型,并研究脉动湍流中压力振幅和频率对湍流流动和换热特性的影响。研究发现：符合实验条件下的冯?卡门常数范围为0.48~0.52;脉动瞬时截面上的速度在靠近壁面附近出现峰值且速度变化较大;速度与温度分布呈周期性变化;压力振幅越大,速度和温度波动范围就越大,频率越大,速度和温度的波动范围则越小;壁面摩擦系数随着压力振幅的增加而减小,随着频率的增加而增大;壁面平均对流换热系数随压力振幅的增加而增大,随频率的增加而减小。     

糯扎渡水电站进水口分层取水数值模拟研究

为减免水电站下泄低温水对下游河段生态环境的影响,糯扎渡水电站进水口拟采用分层取水方案。结合糯扎渡水电站进水口两种取水方案（双层取水方案和多层取水叠梁门方案）,采用k-ε紊流模型对不同形式进水口的水力学特性进行了三维数值模拟,在进水口水头损失、流速分布以及流态等方面进行了分析和比较,从水力学方面论证了分层取水方案的可行性。数值模拟结果得到了物理模型试验结果的验证。     

大气氛围中氩气等离子体射流的数值模拟

为了分析大气压空气环境中氩气等离子体射流的特性,建立了二维轴对称的等离子体射流喷射模型;考虑待处理材料对等离子体射流的影响,利用Jets＆Poudres软件耦合求解了等离子体射流的可压缩N—s方程、能量方程以及K-e湍流方程;采用自由边界条件来处理射流等离子体的外边界条件,分析了射流等离子体的温度、速度以及所含空气组分...