沭水东调小断面长距离引水隧洞通风技术研究

沭水东调引水隧洞为小断面长距离引水隧洞,采用钻爆法无轨运输方式施工.小断面长距离隧道隧洞施工中,为了方便出渣一般采用压入式通风,风管直径较小,对通风造成很大困难.以沭水东调引水隧洞及三号施工支洞为背景,对小断面隧洞需风量和风压进行计算, 分析出小断面长距离隧洞施工中通风的影响因素,并且使用CFD软件对隧洞通风进行模拟,并得到通风管出口到掌子面不同距离时风流产生漩涡的大小和风速大小之间的关系,为施工通风提供提高通风效率的建议,对以后类似工程施工通风提供借鉴.     

山岭隧洞群施工通风设计

良好的隧洞作业环境是保证隧洞工程质量、提高施工效率、维护施工者身心健康的重要条件。锦屏二级水电站引水隧洞群水文地质条件复杂,具有高埋深、大洞径、洞线长的特点。独特的施工环境决定了引水隧洞采取钻爆法施工,无轨运输。为改善洞内施工环境,提供引水隧洞的正常施工作业环境,采取压入式通风方案,并通过Fluent软件进行数值模拟,结果显示通风效果良好,为实际工程提供了科学依据。     

空调房间置换通风数值模拟的探讨

选取空调房间内置换通风的一个典型实例,讨论CFD数值模拟计算的过程和方法．分析该问题的基本物理特征对问题进行简化;通过对典型实验的计算并与实验值对比,选取合理的计算模型和制定有效的计算过程;采用此过程进行数值模拟需校核收敛标准和总量平衡．采用以上计算过程和方法,对空调房间置换通风典型实例的计算后和实验结果吻合得很好．     

阶梯溢流坝水流特性数值模拟

采用Mixture模型对阶梯溢流坝气液两相湍流进行模拟,湍流模型分别采用Realizablek-ε模型和RNGk-ε模型.针对非掺气区域的坝面平均速度、边界层厚度沿水流方向的变化以及边界层内速度分布等,进行了水流特性分析,并将两种湍流模型的计算结果与实验结果进行了比较.结果表明,Realizablek-ε湍流模型能够更好地模拟出阶梯溢流坝的水流特性.     

基于VOF法长陡坡排水隧洞三维数值模拟

针对工程实践中某长陡坡排水隧洞的3种设计方案,即长直陡坡式、台阶陡坡式、环形堰竖井式,其流场特性、消能效果等依据经验公式法计算困难,建立了RNGk-ε双方程紊流数学模型,应用VOF法处理水气两相流自由液面,以结构化网格和非结构化网格相结合的形式进行网格剖分,采用标准壁面函数法求解水流近壁区流速,展开了多工况三维数值模拟研究.得到并分析了不同计算工况排水隧洞水流基本形态、泄流能力、消能效果、压力分布等,最终比选出台阶陡坡式方案为该排水隧洞的最佳设计方案,后期应针对性地对其合理性进行物理模型试验验证.利用CFD数值模拟法解决工程实际问题的同时,也为水利水电工程中大流量冲沟排水问题的研究提供了参考和依据.     

生物质混燃特性的数值模拟与实验研究

为探究生物质混燃特性,以圆筒形燃烧室的锅炉为例进行数值模拟与实验研究。选取玉米秸秆、棉秆、木屑和稻秆4种生物质作为混燃燃料,利用FLUENT软件分别对4种单一生物质在燃烧室中心截面上的温度分布进行数值模拟,并根据模拟结果进一步将燃烧室中心截面温度最高的玉米秸秆和最低温度的稻秆混合燃烧模拟和实验研究,来研究不同质量掺混比、一次风速和一次风温对生物质混燃的影响。研究结果表明：4种生物质分别燃烧时,燃烧室中心截面上最高温度的排序依次为：玉米秸秆>棉秆>木屑>稻秆,玉米秸秆的最高温度相比另外3种生物质高100 K以上,玉米秸秆与稻秆的最佳质量掺混比为7:3,最佳一次风速、一次风温分别为48 m/s、1 300 K,且在最佳混燃参数下,生物质混燃提高了生物质单燃的燃烧特性,有效地解决了生物质单燃时热值较低的问题;并通过混燃实验研究了玉米秸秆与稻秆在最佳混燃参数下的燃烧特性,验证了其模拟值与实验值之间具有良好的一致性。     

两河口长隧道独头掘进压入式施工通风三维数值模拟

两河口公路隧道埋深大且无条件修建斜竖井,只能独头掘进3 000余m,施工通风问题突出.基于CFD理论,对压入式通风气流运动采用三维紊态RNGk-ε湍流模型进行三维数值模拟,得到了施工期隧道内流场和浓度场随时间在洞内的分布变化规律.研究表明,掌子面附近为回流区,风流结构复杂,回流区以外风流分布逐渐稳定;爆破后的有害气团在隧道内是一个动态“移动”和“扩散”的过程,这个过程中有害气团从爆破掌子面逐渐扩散,并被稀释和排出隧道.同时,在3种工况下,根据CO的进入浓度和允许浓度对工作人员的进洞时间进行了研究.     

90°弯曲圆管内流动数值模拟

为验证数值模拟方法对于边界形状复杂流场的适用性,应用湍流大涡模拟方法对90°弯曲圆管内流动进行了数值模拟．采用Taylor-Galerkin有限元法求解．数值计算的结果与实验结果吻合较好．表明大涡模拟方法适用于边界形状复杂,存在各向异性的大尺度涡的流动仿真．     

天然气无焰氧化燃烧器燃烧特性的数值模拟

对一种天然气无焰氧化燃烧器的燃烧特性进行了数值模拟，从速度和温度分布沿着气流喷射方向的变化可看出，按本文方式布置的无焰氧化燃烧器的无焰氧化燃烧非常稳定．计算结果表明：无焰氧化燃烧温度大大低于有焰燃烧温度，温度分布较均匀．无焰氧化燃烧可大大降低热力NOx的生成．     

锂离子电池温度特性数值模拟

锂离子电池的飞速发展为各行业提供了广阔的空间,但锂离子电池的温度变化较为敏感,要加强对锂离子电池的高效热管理系统.通过对锂离子电池数值模拟分析,研究其电池内部温度分布、反应热及空气强制对流冷却.基于在三维基础上应用Comsol软件进行了模拟,并对其结果进行分析比较,且对锂离子电池散热和合理利用具有重要意义.     

水电站调压室施工通风数值模拟与检测反馈研究

大型地下洞室群施工期通风散烟效果直接影响施工效率和施工人员安全,结合黄金坪水电站地下厂房调压室工程,借助数值模拟和现场检测方法动态调整通风方案。采用FLUENT软件模拟洞室内通风流场,结果表明在初始通风方案下调压室风速总体满足规范要求,但在洞室交叉等边角处风速小于0.25m/s,建议在洞室交叉处增设负压风机和射流风机,并封闭已完工且无后续通风需求的上层施工支洞,从实测结果来看,以上措施取得了良好的效果,洞室边角处的风流速度明显加快,均达到了规范要求。对地下洞室群通风质量进行现场跟踪检测,结果表明：初始通风方案经过优化后,洞室群风速总体有一定的增加;分析风速、风温、粉尘浓度三要素的相关性发现风速与粉尘浓度和风温呈明显的负相关;从风流要素沿程变化趋势来看,当洞室群内整体或局部区段风速低于0.5m/s时,洞内温度基本都高于规范规定的28℃,粉尘浓度均大幅超过国家安全标准10mg/m3,故针对本工程实际情况,为有效保证通风质量,建议本工程中地下洞室群在开挖时洞内风速应不低于0.5m/s。从实测数据可以发现,现场通风环境复杂,各洞室交叉处通风流场很不稳定,因此建议同类工程在有条件的情况下,在施工现场增设风流要素实时检测点,根据现场检测结果对通风方案进行动态优化,以全方位保证通风质量。     

高流速放空洞阶梯消能特性数值模拟

综合考虑阶梯布置型式、长度,利用3D紊流数值模拟方法,采用VOF方法跟踪自由水面,结合卡基娃放空洞工程的水力学模型试验,对放空洞泄槽段中布置不同型式和长度的阶梯方案,进行了数值模拟研究.研究结果表明,合理的阶梯型式和布设长度,可以改善水流流态,改善沿程的水流压力,显著降低阶梯下游水流流速,消能率随着阶梯布设长度的增加呈非线性增加,采用变长度和变坡型式的阶梯能更快地提高阶梯消能的效果.     

轿车并列行驶湍流特性的数值模拟

为了研究复数车辆并列行驶的湍流特性对交通安全的影响,采用移动地面模拟轿车相对地面的运动和旋转壁面模拟车轮转动的方法,进行了两辆轿车并列行驶外部流场湍流特性的数值模拟研究。以单倍车宽侧向间距的两辆轿车为典型算例,给出了汽车车身表面的速度和压力分布,并讨论了右侧轿车尾部流场3个典型截面的速度分布和尾部流线分布情况。重点对比了0.1、0.3、0.5、1、2倍车宽间距的两车流场的流线分布情况。右侧轿车侧向力系数的对比分析说明:随着两车侧向间距的减小,迅速增大的侧向力将两车压向彼此。为保证行驶安全性和操纵稳定性,两车并列行驶的安全距离应该在单倍车宽与0.5倍车宽之间。     

90°圆截面除尘管道流场特性的数值模拟与分析

针对除尘设备中的90°圆截面弯曲管道,从不可压缩雷诺时均Navier-Stokes方程出发,建立了除尘管道内计算流体动力学(CFD)仿真模型.采用Realizable k-ε双方程湍流模式,应用控制容积法和结构化网格进行离散,并在近壁区采用标准的壁面函数法修正,完成了管道内湍流流场评价指标的数值模拟.     

矩肋强化换热通道中三维湍流流动与换热特性的数值模拟

对沿流向间断性布置矩肋的新型强化换热通道在Re=5×10³~5×10⁴的湍流范围内采用K-ε湍流模型进行了数值计算,并与实验结果进行了比较.计算结果表明,在相同质量流量下此种强化换热通道的换热系数可以达到光滑通道换热系数的4~9倍.减小通道截面高宽比使得强化换热效果增强.     

辐流式沉淀池液固两相流力学特性二维数值模拟

采用两相流混合模型和Realizable k-ε湍流模型,对辐流式沉淀池液固两相流力学特性进行二维数值模拟.采用有限体积法离散微分方程;速度与压力耦合求解使用了压力隐式算子分裂(Pressure-Implicit with Splitting of Operators,PISO)算法.通过模拟获得了速度场、紊动能和污泥质量浓度等参量在空间的分布规律,并根据模拟结果分析讨论了挡板距离与挡板长度对流场和污泥沉淀特性的影响.模拟结果在一定程度上反映了沉淀池内部水力参数的变化规律,表明所采用模型是研究辐流式沉淀池液固两相力学特性的一种有效方法.     

分解炉的结构对冷态流场影响的数值模拟

采用Fluent软件对喷腾型分解炉、喷旋分解炉和旋流一双喷腾分解炉的冷态流场进行了模拟，并分析比较了分解炉结构特性对流场分布的影响规律。结果显示：喷腾分解炉内的流场基本为喷射流，且流场基本对称。对于带旋流的喷旋分解炉和旋流一双喷腾分解炉来说，由于带旋流的三次风和喷腾的窑尾烟气的共同作用，分解炉内的流场为旋流带回流。模拟结果将为新型干法水泥确定分解炉类型和原有系统的改造提供理论依据。     

基于动态仿真和数值模拟的向家坝地下洞室群施工通风方案优化

通风散烟贯穿于地下洞室群开挖施工全过程.金沙江向家坝右岸地下厂房系统结构复杂、规模庞大、通风散烟难度大,为避免采用传统的通风设计方法造成资源浪费、通风效果差等问题,提出了融入系统仿真和数值模拟的通风方案优化模式.该模式不仅能在考虑风量需求的时变性和动态性的基础上合理布置通风系统,还能模拟不同通风方式下的通风流场形态,便于掌控实际通风效果.研究表明该方法能定量分析自然通风效果、风机不同位置的影响等关键问题,为通风方案的优化设计提供理论依据和技术支持.     

小型预制桩基础承载特性数值模拟研究

本文建立硬化土本构模型,针对江苏省软土地区的土质条件选取数值计算参数,通过PLAXIS 2D软件对小型预制桩在的单桩水平受荷及竖向受荷进行数值模拟,得到桩身弯矩沿桩长的分布以及荷载-位移曲线,分析小型预制桩基础桩身弯矩的分布特点,并探求其在水平及竖向荷载作用下的承载特性,进而能够为小型预制桩基础工程设计以及计算方面提供一定的参考依据。     

低屋面横向通风牛舍倾斜挡风板流场数值模拟

针对低屋面横向通风牛舍在实际运行时会出现牛舍内气流不均匀的问题,提出了一种改变牛舍上部挡风板倾斜角度的方法来改善牛舍内空气的均匀度.利用fluent软件建立挡风板与垂直方向成不同夹角的牛舍三维模型,设置风机和湿帘为边界条件.利用计算流体动力学方法对牛舍内的空气流场进行三维数值模拟,并获得了挡风板的最佳安装角度.结果表明,当挡风板与垂直方向夹角为60℃时,牛舍中气流分布最为均匀,奶牛生存高度的气流速度也最合适.