圆形喷嘴射流特性模拟方法优化选择

为提高圆形喷嘴射流特性数值模拟研究的准确性、可靠性,分别采用标准k-ε、RNG k-ε、SST k-ω、标准k-ω等4种湍流模型、3种网格划分方案及2种控制方程离散格式对圆形喷嘴射流流场特性进行数值模拟.研究结果表明:与标准k-ε、SST k-ω、标准k-ω三种湍流模型相比,RNG k-ε更能真实地反映圆形喷嘴射流流场特性;在网格划分方案的比较中,方案1所得的平均扭曲率最小,为0.187;对QUICK和二阶迎风格式两种控制方程离散格式的对比发现,二阶迎风格式所得到的轴向速度分布模拟结果更接近实验值.     

旋风分离器流场的数值计算方法研究

利用计算流体力学软件FLUENT,分别采用k-ε标准模型、RNGk-ε模型和RSM模型湍流模型及不同离散方式对旋风分离器的流场进行了数值模拟研究.通过模拟结果与前人实测结果的对比,确定出了适合旋风分离器的数值计算方法.结果表明:湍流模型采用各向异性的RSM模型,离散方式采用对流项的QUICK格式和压力梯度项的PRESTO格式,才能获得合理的流场模拟结果.该结论为旋风分离器流场的数值模拟及进一步的结构优化设计提供了参考依据.     

不同湍流模型在小尺寸换热器CFD计算中的应用与比较

为了研究不同湍流模型在换热器流场和传热计算中的适用性,运用计算流体力学软件对粘性流场中小尺寸换热器性能进行了计算研究.分别采用Spalart-Allmaras湍流模型、标准模型k-ε和可实现k-ε方程模型模拟了换热器在不同质量流率下的出口温度、总换热量、壳程压降等有关参数.由3种湍流模型的CFD计算结果与Bell-Delaware理论计算值的对比得出:Spalart-Allmaras单方程湍流模型对换热器性能的数值计算存在明显的缺陷,表明该模型不适合于模拟计算换热器壳程的流动;标准k-ε湍流模型和可实现k-ε湍流模型下的CFD分析相对于SpalartAllmaras单方程湍流模型有所改进,但这种改进仍然没有抛弃物质粘性零影响的假设的基础,因此其对湍流精度的改进是有限的;可实现k-ε湍流方程模型下的CFD计算值与Bell-Delaware理论值最为接近,可实现k-ε湍流方程模型对于小尺寸的换热器仿真具有较其他两种模型更强的数值模拟能力.     

覆冰输电导线气动力特性模拟的合理模型

对覆冰导线风洞试验的数值模拟和参数分析是获取气动参数的主要手段。进行了覆冰输电线气动参数数值模拟的几何建模、网格划分、边界条件的选取、湍流模型的选取、求解参数设置等分析研究。明确了加密区首层厚度、层数、厚度、形状及加密条带等对计算结果的影响,得到了合适的网格模型。对k-ε湍流模型、k-ω湍流模型、Realizable k-ε湍流模型、Reynolds应力湍流模型及SST k-ω湍流模型的分析,表明k-ω模型虽然能较好地模拟覆冰输电线的气动力特性,但是对参数比较敏感。k-ε湍流模型的是模拟覆冰输电线气动参数的最合理模型。     

铸造充型紊流流场数值模拟研究

目的　对铸造充型过程紊流流场进行数值模拟计算 .方法　建立铸造充型过程紊流流场的 k-ε数学模型 ,结合实际情况对各种边界条件进行适当处理 .结果　模拟结果同实际情况比较吻合 .结论　 k-ε模型能较好地实现对铸造充型过程的紊流流场数值模拟 ,从而为铸造工艺的优化提供实用依据     

搅拌反应器流场的数值模拟

使用数值模拟的方法研究了一种搅拌反应器的流场特点,采用k-ε两方程湍流模型分析流场,采用多重参考系法处理搅拌桨区域.结果显示:改进的弧形叶桨形成的流场具有典型的径向流特点,而且轴向流动有所加强;标准k-ε模型和RNG k-ε模型均能较准确地预测搅拌槽内轴向的最大速率,但RNG k-ε模型所得结果更为准确;搅拌槽内的湍流能量主要产生于桨叶周边区域和槽近壁区域;但是桨叶下方区域受循环流动的影响比较弱,而且k值比较小,应该使桨叶更接近槽底部,或者采用带45°倾角的折叶桨,从而加强桨叶的轴向输送能力,改善混合效果.     

不同湍流模型模拟无限空间淹没圆射流的比较分析

采用计算流体动力学分析软件Fluent,选择标准κ-ε模型、RNGκ-ε模型以及Realizableκ-ε模型,通过改变速度入口边界条件对气体无限空间淹没湍流圆射流进行数值模拟,将6种情况进行比较,且与实测值及理论值进行比较。结果表明,3种湍流模型均不同程度地反映射流规律,其中,标准κ-ε模型的模拟效果最好,且满足指数分布的速度入口边界条件较符合实际情况。     

气-气混合器的三维流场数值模拟

应用RNG的k-ε双方程湍流模型,采用四面体和六面体混合网格,利用CFD技术对气体喷射流混合器内的三维不可压缩湍流流场进行了数值模拟,得到混合器内流场、湍动能、压降及混合浓度场的变化.数值计算表明混合相对均匀、压力降可满足工艺要求.     

不同湍流模型在螺旋桨水动力性能计算中的应用与比较

为了研究不同湍流模型在螺旋桨水动力性能预报中的适用性,运用计算流体力学软件对粘性流场中螺旋桨的敞水性能进行了计算研究.分别采用标准模型k-ε、RNGk-ε模型和雷诺应力方程模型(RSM)模拟了敞水螺旋桨在不同进速系数下的推力系数、转矩系数等.由3种湍流模型的预报结果与试验值的对比得出:标准模型对螺旋桨水动力性能的数值预报存在明显的缺陷;RNGk-ε模型相对于标准k-ε模型有所改进,但这种改进仍然没有抛弃基于涡粘性假设的基础,对预报精度的改进是有限的;而RSM模型完全抛弃了涡粘性假设,完全求解雷诺应力的微分输运方程,并且考虑了壁面对雷诺应力分布的影响,因此具有较其他2种模型更强的模拟能力.     

气-气混合器的三维流场数值模拟

应用RNG的k-ε双方程湍流模型,采用四面体和六面体混合网格,利用CFD技术对气体喷射流混合器内的三维不可压缩湍流流场进行了数值模拟,得到混合器内流场、湍动能、压降及混合浓度场的变化．数值计算表明混合相对均匀、压力降可满足工艺要求．     

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.     

湍流特征频率的模式理论计算

该文在重新研究模式理论中特征频率概念的基础上,利用标准k-ε模型中湍流粘性定义,获得湍流特征频率的计算公式。运用标准k-ε模型和特征频率公式,数值模拟了不同尺寸的管流和圆形射流湍流场中的特征频率分布,定量比较表明,湍流场的特征频率计算是有效的。     

平焰燃烧器流场的数值模拟

应用Fluent软件,研究平焰煤气燃烧器形成旋转射流方法和机理,采用标准k-ε模型对平焰燃烧器三维流场进行数值模拟.通过比较,数值计算结果与理论规律符合较好.可直观地显示平展气流的形成过程以及流速、压力和湍流的分布规律,为煤气平焰燃烧器的设计、研究提供了有效的研究方法和途径.用标准k-ε模型来预测旋转射流具有较高的准确性,通过数值模拟,可代替大量的实验探索,在很大程度上,缩小实验范围,节省人力物力,是一种经济有效的研究手段.     

摆动式搅拌槽内宏观流场的数值模拟

搅拌设备效率的高低在很大程度上取决于其内部流场的结构,因而对流场的研究就十分重要.采用FLUENT软件对自行设计的摆动式搅拌槽内的流场进行数值模拟,模拟时运用动网格技术来指定搅拌器的运动规律,采用标准k-ε模型对速度场进行了求解.结果表明:槽内的流场为充分发展的湍流,摆动式搅拌为径向流搅拌,桨叶上方的流动以切向剪切为主,下方以径向流为主.     

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.     

直喷汽油机燃料与空气混合过程的大涡模拟

为了更为详实地对内燃机缸内流场进行数值计算,通过修改发动机多维CFD计算程序KIVA 3V,建立了内燃机缸内冷态流场的大涡模拟（LES）计算模型.利用此模型对直喷汽油机燃料与空气的混合过程进行了详细分析,并与k-ε模型进行了比较.比较结果表明,在喷油过程中,与采用k-ε模型计算相比,采用LES计算时油束燃油质量分数更为均匀;喷油结束后,与采用k-ε模型计算相比,采用LES计算时缸内流场显示了更为复杂的湍流结构,除了能得到有序的大尺度涡团结构外,还能捕捉到大量不规则的小涡团结构,同时油束形状也更为扭曲、拉伸及不规则化.     

CAARC标准高层建筑三维钝体绕流风场数值模拟

基于计算流体力学软件平台Fluent 6.3,选用基于雷诺平均(RANS)的标准κ-ε、Realizable κ-ε、RNG κ-ε和SST κ-ω4种湍流模型对大气边界层中CAARC标模的单栋高层建筑的三维定常风流场进行模拟分析,并将数值模拟结果与风洞试验结果进行了比较分析.结果表明:数值模拟较好地反映了高层建筑周围风环境的绕流特性和表面风压的分布情况,4种湍流模型均能给出满足工程应用精度的结果.在迎风面时,与试验结果吻合良好;在侧风面和背风面时,数值模拟结果介于NPL与TJ-2试验结果之间.迎风面均受有正压力,在迎风面的2/3高度处为最大,两边及底下最小.建筑物的背风面和侧风面全部承受负压力.4种湍流模型的模拟结果之间差异较小,为高层建筑钝体绕流的研究提供了依据.     

椭球体有攻角绕流对称面上三维湍流边界层的数值计算

本文应用零方程模型和二方程模型计算了椭球体有攻角绕流对称面上的三维湍流边界层.对k-ε二方程模型的外边界条件的形式进行了分析和归纳,给出了确定准则.对过渡区的处理进行了较为详细的讨论.计算中也探讨了来流攻角、来流速度以及椭球体几何形状对流动的影响,计算结果与实验数据吻合良好.     

街道走向对城市交叉路口污染物扩散的影响

结合风洞试验和计算流体力学(CFD)技术,调查了街道走向对城市街道交叉路口及其附近区域的流场以及大气污染物扩散的影响.结果显示,十字交叉路口处的气流流动和污染物扩散形态直接受到上风街道走向的影响.利用风洞试验数据对CFD方法计算浓度场的评估表明:用标准k-ε湍流模型和输送方程模拟的浓度场严重低估了烟羽的散开程度,在某些墙测点上其计算浓度小于试验值达10倍以上.     

大气边界层中天线风载特性的数值分析

基于Reynolds时均N-S方程和RSM湍流模型,以大气边界层中具体地貌的风速剖面为入口边界条件,对某一车载雷达天线的风载进行数值模拟,得到天线的阻力系数;并与目前天线设计采用的均一风速为边界条件的计算结果进行比较,研究了工作高度、风速、地貌等因素对大气边界层中天线风载特性的影响。计算结果表明,大气边界层中天线的阻力系数随工作高度及风速的增加而增大;而地面粗糙度对天线阻力系数的影响则由天线相对于标准参考高度的位置决定。