有射流冲击的短扰流柱排内柱面的传热实验研究

对前缘上游有单排孔板射流冲击的涡轮叶片内扰流柱通道柱面进行了详细的传热实验研究 ,获得了不同实验条件下扰流柱表面的局部换热系数分布 ,结合流场测量结果分析了柱面换热规律。结果表明换热系数分布很大程度上受射流冲击的影响 ,在扰流柱前缘附近存在高强度换热区域 ,沿柱面随角度的增加努谢尔特数逐渐减小 ,角度 θ为 90°附近存在一片低强度换热区域 ,尾缘区换热强度最低。结果还表明尽管平均努谢尔特数随雷诺数的增大而显著增大 ,平均换热强化系数却随雷诺数的增加先增大而后逐渐减小。有射流冲击的柱面换热效果明显优于无射流冲击情况。     

射流泵内流场的大涡模拟

阐述了二维弱可压缩流体流动控制方程和大涡模拟湍流模型.基于该模型对射流泵各种运行工况进行了一系列数值模拟计算.计算中模拟了异常边界条件下射流泵的流场特性,重点模拟喷嘴出口回流旋涡并给出了可视化描述.对不同计算网格数和大涡模拟系数对计算结果的影响也作了论述.提出的网格生成和数值模拟方法具有较高的效率,计算结果可靠.     

扰流柱排内压力场的实验研究

在小型风洞上,测量了叉排型短扰流柱排内的压力场分布,得到了叉排型抗流柱排内压力场的详细分布情况,发现在扰流柱排壁面上压力较高,沿高度方向到对称面,截面上压力逐渐减小。     

圆形液体浸没射流冲击驻点传热的数值模拟

对圆形液体浸没层流射流的流场结构和冲击驻点的单相传热进行了数值模拟．考虑的因素为喷嘴直径、喷嘴至冲击板距离、射流速度和加热面尺寸等．计算结果表明：冲击板上涡的位置随Ｒｅ的增加而远离对称轴．对于充分发展的管形喷嘴而言,驻点换热随射流出口Ｒｅ的增加和喷嘴直径的减小而增强;在５＜Ｚ／ｄ＜９内出现峰值,与加热面尺寸无关．     

错排射流冲击受限短通道内流场的实验研究

用五孔针对简化后的涡轮叶片错排射流冲击受限短通道流场进行了详细的测量,着重研究受限通道内各截面的流动规律,以及射流孔错排布置、出流孔、通道高度比和射流雷诺数对通道流动特性的影响。实验结果表明:通道高度比的变化会显著改变通道内的流场结构;在同一高度比下,射流雷诺数变化对流场结构的影响很小;出流孔的抽吸作用使附近气流加速并在通道内出流孔位置形成一局部低速区;受错排射流诱导及冲击靶面后壁面射流反卷通道内形成漩涡,使高速气流向通道侧壁甚至孔板面集中,该结果有助于深入了解错排射流受限通道内冲击冷却的内在机理。     

气固多相双通道同轴射流湍流场的数值模拟（2）

运用气固多相流数值模拟软件对双通道同轴气固射流湍流场进行了数值模拟研究,预测结果与ＬＤＶ激光测速仪得的固体颗粒速度分布进行了比较,结果表明,吻合较好,该软件为气固多相流工程的快速、经济的开发研究提供了相应的辅助工具,同时,也是理论研究气固多相化学反应流的基础。     

螺旋管内流场数值模拟

螺旋管以其结构简单等优点在油水分离领域得到广泛应用。数值模拟作为一种可替代实验研究的 方法,广泛应用于螺旋管内流场变化规律的研究。采用VOF模型对螺旋管油水两相流进行数值模拟,得出了螺旋 管内流场变化特性:第9圈油水分离度达到95%,近进口端水相分布较大,沿重力方向水相分布变化不大并出现油 水重混合现象;靠近进口处湍动能强度、动压最大,动压在进口处突降而在外沿轴向线性递减;在进口端外侧剪切应 力最大,沿管道轴向分布变化不大。螺旋管内的油水分离数值模拟,为螺旋管油水分离技术的改进提供了一定的理 论基础。     

扰流柱形状对流动换热特性影响的数值研究

运用FLUENT—CFD商用软件对装有圆形、准水滴形、椭圆形和水滴形4种扰流柱叉排阵列矩形通道内的流动和换热进行了三维数值模拟,获得了通道内流场、压力场以及局部对流换热系数分布的基本特征,并对扰流柱通道的换热特性和压力损失特性进行了对比分析．计算结果表明：装有水滴形扰流柱阵列矩形通道的压力损失系数分别为前3者的44．1％、70．5％和79．8％,而恒热流壁面的平均对流换热系数相对于前3者而言分别降低了18．5％、12．4％和3．8％,压力损失降低的幅度明显高于强化换热的减弱．水滴形扰流柱是一种具有综合性能、替代常规圆形扰流柱的理想结构．     

不同入射角横向紊动射流流场的数值模拟

采用RNGk-ε湍流模型和标准k-ε对射流出射角度α=25°、35°、45°的横向紊动射流流场进行了数值模拟,结合SIMPLEC算法求解了适体坐标系下的控制方程,近壁区流动采用两层模型的壁面函数法处理,结果给出了射流与主气流速度比M为4、6和8时的速度场和湍动能。结果表明:M和α值是影响横向紊动射流的重要因素,M值增加,射流对主流场影响区域增加,α值变化,射流对主流场上游影响区域较大;并且通过与实验数值的比较,发现RNGk-ε模型对横向紊动射流流场的预测能力比标准k-ε模型有所改进。     

射流搅拌流场的数值模拟分析

喷射搅拌器广泛应用于油品储罐内的调和,喷嘴入射角度和入射速度对搅拌效果有很大影响。应用计算流体软件并根据标准k ε湍流模型与 SIMPLE算法,采用单因素敏感分析法分别对喷嘴的喷射角度、喷嘴直径及入射速度的射流流场速度分布进行数值模拟分析。结果表明：喷射距离随直径的增加而加大,随速度的增加而增大,在15~60°的角度范围内,随入射角度的增加先增大后减少;储罐内的速度流场分布随直径的增加先减少后增加,随速度的增加而增加,随入射角度的增加先增加后减少;射流产生的回流范围随直径的增加先减少后增大,随入射速度的增大而增大,随入射角度的增加先增大后减小。因此,相比于喷嘴直径,入射速度和入射角度对储罐内的搅拌效果和搅拌范围有更大的影响。     

横流中紊动射流的数值实验研究

采用ＳＩＭＰＬＥ算法等结合高雷诺数Ｋ－ε紊流模型１壁面函数法,混合长度理论和斜交曲线坐标系,编制通用计算程序,研究在给定的横流条件下（即一定的速度、温度、压力和紊流度等）,以及在不同的主流与射流的速度比下,布置在平面壁面和曲面壁面上的横流方向垂直的不同射流的轴线轨迹,流道内速度场的变化规律,另外通过计算和分析表明,紊动射流的存在一定程度上改善了原有的气相流场结构,从而为今后应用紊动射流来对叶栅进行     

掺气射流冲刷的数值模拟

在贴体非正交曲线坐标系中,采用控制体积法对掺气射流对散粒体河床的冲刷进行了数值模拟.根据冲刷过程中冲刷深度和坑底压力及流速之间的平衡关系,建立了控制冲刷坑底边界的方法.计算的冲坑深度随着掺气浓度的增大而减小,与试验结果相一致,并且冲坑深度与试验结果符合很好,结果令人满意.用相同的控制散粒体河床冲刷深度的参数,对不同掺气深度、不同水垫深度、不同水流入射速度情况下冲坑深度的正确模拟,说明用数值方法来模拟掺气射流对散粒体河床的冲刷过程及估算冲刷坑深度是合理、可行的.     

台阶后回流的紊流数值模拟

台阶后回流是一种检验紊流数学模型的典型流动，在许多紊流模型中所采用的处理近壁区问题的壁函数法难以给出满意的结果。本文在对目前各种方法加以分析的基础上，将壁函数法与低雷诺数模型相结合，给出了一种可用于流动分离的近壁区处理方法。该法在保证理论上合理的同时，无须在近壁区布置非常细密的网格。计算结果与实验值基本一致。     

部分流泵的全三维湍流数值模拟

借助Fluent软件,选择标准κ-ε模型和标准壁面函数对单级部分流泵在设计工况方面进行了三维湍流数值模拟,分析了叶轮、涡壳内流体的流动,指出径向直叶片叶轮进口的冲击损失很大,隔舌前后是能量损失、产生噪声与振动的主要区域,隔舌对泵性能影响较大,蜗壳内存在两个反向的旋涡,蜗壳内的流体在主流和二次流的共同影响下沿着流道向前推进。最后,对泵性能的预测值与实测值作了对比,验证了数值模拟的正确性。     

三维湍流轿车外流场数值模拟

采用椭圆型方程生成空间网格,运用有限容积法和Ｋ ε模型计算了三维湍流轿车外流场。相应的模型试验表明,两者结果基本一致。     

轴流泵内部三维湍流场数值模拟

设计了一900型号的轴流泵,进行了轴流泵全流道的三维造型和数值模拟,数值模拟采用基于雷诺平均Navier-Stokes方程和标准模型,采用了SIMPLEC算法．通过数值模拟得出了叶片表面速度和压力分布规律．通过分析结果表明：叶片表面的相对速度沿径向逐渐增大,其分布规律符合圆柱层无关性假设;叶片发生汽蚀的危险区域位于叶片外缘进口边到出口边约1／4处;叶轮出口处流场呈螺旋形向外运动趋势．     

节段式多级离心泵全三维湍流场的数值模拟

选取工业中常用的DF型多级离心泵作为研究对象,数值计算使用了FLUENT软件及其RNG k-ε湍流模型和多重参考坐标系,实现了节段式多级离心泵任意一整级（包括叶轮导叶在内）的全三维流场的数值模拟.模拟结果显示在叶轮出口与导叶入口衔接处,叶轮出流因受到导叶叶片头部的阻挡干扰,导致局部流体逆叶轮旋转方向运动.液流的静压值在正导叶出口附近达到泵级内最大值,进入反导叶后因沿程出现的水力损失静压值略有降低.计算结果得到了泵外特性实测值的验证.     

地铁列车车头紊态外流场数值仿真

基于结构动力学和空气动力学理论,以三维不可压缩黏性流体的Navier-stokes方程和k-ε双方程紊K流模型为基础,建立了地铁列车车头的空气动力学模型,对具有流线型头部形状的地铁B型列车,以及通过变化流线型头部纵剖面或流线型头部长度设计出的3种新头型列车的周围流场进行了数值仿真.分析了地铁车辆在隧道中运行时的动力学特性?气动特性、压力分布及阻力系数,优化了车头流线型造型,达到了既使车头减小气动阻力,又使车头美观大方、充满时代气息的目的.     

喷口结构对雾化流场影响规律的数值模拟

喷口结构形式对喷嘴雾化性能有重要影响,本文采用计算流体动力学方法研究了不同雾化气体压强(P0)下喷口结构对喷射气体流场及导流管顶端静压强(Pt)的影响规律,建立了紧耦合型、环缝HPGA(High Pressure Gas Atomizer)型和Laval环孔型三种喷口结构的喷射模型,并用Fluent软件进行了模拟计算.研究结果表明:三种喷嘴结构的抽吸压强及导流管顶端静压强径向梯度随雾化压强的变化表现出不同的变化趋势;Laval环孔型喷嘴在雾化压强较低时雾化性能最佳,HPGA型喷嘴在高压时雾化性能最佳;数值计算结果与试验观测值吻合较好.