均匀环境中气泡羽流的数值模拟

以往对气泡羽流的理论分析,主要集中在半径验性的积分模型方面,对其流动结构揭示很少。应用作者给出的气－液两相流程湍流模型及混合有限分析法,对静止均匀环境中两种类型的气泡羽流进行数值模拟和分析,相对各种积分模型,这种模拟气泡羽流的微分方程方法具有较强的预报性和普遍的适应性,数值计算结果与实验相比,吻合很好,从而也验证了湍流模的正确有效笥。     

气泡羽流的双流体两方程湍流模型

从双流体概念出发,结合气－液两相流的特点,建立了描述两相湍流流动两方程模型,两方程为液相湍动能方程和湍动能耗散率方程,通过对各时均运动方程和两方向中三阶以下湍流相关项作模型化处理,完成了上流基本方程组的封闭,并将模型用于均匀环境中菜气泡羽流的数值计算,初步证辽产其正确有效性。     

气泡羽流的双流体两方程湍流模型

从双流体概念出发,结合气—液两相流的特点,建立了描述两相湍流流动两方程模型,两方程为液相湍动能（ｋ）方程和湍动能耗散率（ε）方程．通过对各时均运动方程和两方程中三阶以下湍流相关项作模型化处理,完成了两相流基本方程组的封闭,并将模型用于均匀环境中圆形气泡羽流的数值计算,初步证实了其正确有效性．     

关于气泡羽流积分模型中的两个问题

就目前已有的气泡羽流积分模型中的两个问题进行了分析，在应用积分模型时应特别注意。     

关于气泡羽流积分模型中的两个问题

就目前已有的气泡羽流积分模型中的两个问题 (即气泡羽流是否存在自相似性和气泡在水体中的滑移速度量级 )进行了分析 ,在应用积分模型时应特别注意 .     

圆柱体绕流的数值模拟

采用有限元方法离散求解了雷诺平均Navier-Stokes方程。为了提高流场的分辨率,湍流的模拟采用了亚格子模型的大涡模拟模型,对绕单个圆柱体的绕流问题进行了数值模拟。给出了随时间变化圆柱体周围的流动速度矢量图、柱体上的非定常力系数值计算结果与相关实验结果的比较。数值计算结果与相关实验结果具有合理的一致性。     

阳台喷射羽流热动力特性的数值研究

阳台喷射羽流是中庭建筑火灾中烟气羽流的主要形式,正确理解阳台烟气羽流的热动力特性是防排烟系统设计的关键.通过数值模拟方法对不同结构形式的阳台喷射羽流的热动力特性进行了研究,并与早期的研究结果进行了对比.结果表明,在描述羽流的卷吸行为时,卷吸系数的值取0.11更接近实际.当喷射羽流接近于二维流动时,Poreh模型和Thomas-1998模型的计算结果更为合理.     

颗粒速度概率密度分布轨道模型及数值模拟

该文运用颗粒的随机运动方程推导得到的颗粒速度PDF方程,求解颗粒速度PDF方程获得颗粒速度的统计特性,再利用颗粒位置方程来求解颗粒的轨道.通过对颗粒湍流扩散的数值模拟,并与传统随机颗粒模型在颗粒速度均方根值和颗粒位移均方值上进行对比分析,从而得出两种模型优劣情况.     

倾斜管内油水两相流数值模拟

倾斜管内的油水两相流流动是油田地面集输管道内最常遇到的流动现象。采用VOF在不同含水率和混合流速条件下对不同角度的倾斜管内的油水两相流进行数值模拟。通过计算可知,管内流型受管道倾斜角度影响。倾斜管内的油水两相流压降与含水率和流体混合流动速度有关,倾斜管内流体压降随含水率的增大而减小,随流体混合流动速度增大而增大。倾斜管压降计算公式对高含水期的油水两相流压降规律预测同样适用。     

超声空化气泡运动的数值模拟

依据热力学和动力学分析,建立了声场作用下液体中一个气泡的运动模型．通过对运动方程的数值模拟,研究了液体中声压幅值、超声频率、空化核半径以及液体的密度、表面张力、动力粘度等因素对气泡运动的影响.     

低温推进剂弹状汽泡形成过程的数值模拟研究

弹状汽泡形成过程的准确预测对于分析和预防低温推进剂的间歇泉现象具有重要意义.分析了竖直推进剂管内汽泡的碰撞及聚合机理, 建立了描述这一过程的MUSIG模型并进行了数值计算.与实验结果对比表明, 建立的模型能够有效预测竖直低温推进剂输送管内的汽泡起始聚合高度、弹状汽泡形成高度以及汽泡尺寸分布等重要参数, 为间歇泉现象的研究和抑制提供了理论依据.     

管道内液固浆液输送的数值模拟

为了对管道内液固浆液输送的流动形态进行研究，建立了以颗粒动力学为基础的Euler Euler双
流体模型.在浆液流速大于临界沉积速度的情况下，模拟了不同浆液入口速度时的管道压力降，同时对管
道内浆液输送液固两相流进行了研究：当轴向位置与管径之比大于50时，管道内浆液流动处于充分发展
状态.此外还分析了在不同浆液速度下管道内液固两相的空间分布和浆液流动形态：在水平方向液相速度
分布和固体颗粒相速度分布呈对称状态；垂直方向液相速度分布和固体颗粒相速度分布由于重力影响，
不再呈对称状态.固体颗粒相速度分布与液相速度基本相同，两者之间的滑移速度很小，可以忽略.计算
结果与实验值的比较表明，所建模型能有效地描述管道压力降和管道内浆液流动形态.     

水下爆炸气泡脉动的数值计算

水下近场爆炸可分为装药的爆轰、冲击波的产生和传播、气泡的形成和脉动.尽管气泡脉动压力峰值较冲击波小,但是近场水下爆炸气泡能量的衰减较冲击波慢,所以其对结构的影响却是不可忽视的.在充分考虑了能量的消耗,加入了虚拟力以及气泡能对整个气泡脉动特征的影响后,改进了水下爆炸引起气泡的脉动规律和水中压力分布规律的基本方程.利用采用龙格-库塔数值方法计算出了气泡的脉动直径、周期、速度和水中压力.所得计算结果与已有的各实验数据吻合良好.因此说明该方法对气泡脉动的描述非常符合真实情况.通过分析得出在近场时冲击波和气泡脉动压力波对于结构的破坏都有重要作用.     

Numerical simulation and analysis of water flow over stepped spillways

Numerical simulation of water flow over the stepped spillway is conducted using Mixture multiphase flow model. Different turbulence models are chosen to enclose the controlling equations. The turbulence models investigated are realizable k-ε model, SST k-ω model, v2-f model and LES model. The computational results by the four turbulence models are compared with experimental ones in the following aspects: mean velocity, the spanwise vorticity and the growth of the turbulent boundary layer thickness in the st...     

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.     

三维液态铝合金泡沫体演化过程中泡径分布的研究

利用MacPherson等人的理论,分析计算三维液态铝合金泡沫体在不同的泡沫结构模型、不同的表面张力下泡沫内气泡体积分布的演化过程。模拟结果表明,球型泡沫体平均体积近似以v∝t1.482方式增长,与MacPherson等人的理论结果相符合。结果表明,泡沫模型对泡沫的胀大、缩小有直接的影响。正六面体型泡沫体平均体积随时间减小,而正二十面体型的泡沫体平均体积随时间增长。表面张力是加速泡沫体演化的重要因素。     

典型护卫舰飞行甲板空气流场数值模拟

为研究护卫舰飞行甲板气流场特性,获得较高精度的流场数据用于飞行仿真,利用FLUENT对孤立简化护卫舰进行数值模拟.通过合理的网格划分以及对求解方法的验证,讨论了不同网格形式及雷诺数对计算结果的影响,分析了不同湍流模型对于舰船流场计算适用性,准确捕捉了飞行甲板处涡脱落频谱特征,提高了舰船气流场计算数据精确度.研究结果表明,对于一些精确度要求较高的舰船流场计算,ILES模型较为合适.