沿海电厂温排水环境影响及取水温升分析

在简化的三维水槽模型基础上,选取k-ε紊流模型,采用数值模拟的方法分析了沿海电厂不同取排水布置下温排水的热扩散规律,及各自布置下的环境影响大小,研究了取水温升值随取排水管道间距及半径变化下的情况。结果表明,在本文工况下,差位式取排水方式较重叠式更适宜、经济。     

波浪对沿海电厂温排水影响性分析

以二维数值水槽为基础,模拟了波浪对沿海电厂温排水的影响,通过波浪周期内不同时刻、振幅变化时排水口附近水域温度场分布,得到波浪存在时排水口温度分布变化规律,为沿海电厂冷却水工程提供借鉴。     

气体火花开关高温气体冷却的三维模拟

高温气体的冷却是影响气体火花开关重复运行的主要因素。为解决高温气体冷却研究采用一维或二维模型且不考虑气体导热系数、定压比热、粘性系数随温度变化的影响引起的计算不精确,三维数值模拟及理论分析了气体开关导通后开关通道内的高温气体冷却。结果表明,气体导热系数越大、定压比热越小、粘性系数越小、气体冷却速度越快;用得出的上述参数随温度变化的拟合公式对氮气、氢气气体开关中高温气体冷却三维模拟证明了氢气的冷却速度明显好于氮气。     

潮汐影响下电厂温排水运动的三维数值模拟

本文将斜对角笛卡尔方法推广应用到河口与海岸温排水三维数值计算中。研究首先基于EFDC模块采用的垂线σ坐标变换和平面正交曲线坐标变换,对曲折多变的岸边界构造成各种四边形及三角形计算网格,并采用斜对角笛卡尔差分方法进行数值离散。利用上述方法模拟了山东海阳核电厂附近海域的三维水流运动情况,结果与实测值拟合较好;根据水温与水体密度的关系,计算了不同工况下电厂温排水的三维扩散范围,分析了不同排水口位置对扩散范围的影响,所得取水口温升与物理试验值基本一致。研究表明该方法具有计算精度高、收敛快、节省计算工作量等优点,可以应用到河口海岸区域大规模潮流及温排水工程的数值计算中。     

越浪式波能发电装置的二维数值模拟研究

越浪式波能发电装置（Overtopping Wave Energy Convertor,OWEC）通过斜坡式引浪面将不稳定的波浪能转化为蓄水池内较为稳定的势能,进而带动出水管内水轮电机转动,产生电能。本文采用基于计算流体力学软件的二维数值模拟技术对该装置的越浪性能进行研究,通过构建基于水气两相VOF（Volume of Fluid）模型的二维数值波浪水槽,对斜坡式海堤的越浪性能进行模拟,数值计算结果与Saville等的试验值较为吻合,验证了该数值波浪水槽可用于越浪性能的研究。通过考察干舷高度、淹没深度等参数对越浪性能的影响,综合考虑越浪性能及低水头发电机的工作要求,最终给出优化的干舷高度、淹没深度尺寸。     

排水沥青混合料细观有限元数值模型研究

针对排水沥青混合料细观有限元数值模型构建过程中的若干问题,以排水沥青混合料为研究对象,利用 CT 图像扫描技术、数字图像处理技术和有限元数值模拟技术,构建排水沥青混合料细观有限元模型,并给出了二维颗粒多边形简化、三维颗粒多面体简化、混合料网格划分及优化等问题的解决策略,结合具体沥青混合料试件,验证了该细观数值模型的有效性.以此为基础,从细观角度深入分析排水沥青混合料的组成,为研究排水沥青路面细观结构特性与宏观特性之间的关系做铺垫.     

燃烧室三维流场数值模拟中伪扩散问题的研究

从理论分析、数值试验和实例模拟三个方面分别研究了锅炉燃烧室三维流场数值模拟中出现的伪扩散问题,探讨了伪扩散产生的机理、不同差分格式对伪扩散的影响、以及伪扩散对四角切圆燃烧锅炉燃烧室流动模拟精度的影响。模拟过程中运用了k-ε双方程湍流模型和SIMPLER算法。最后对HG-2008／18.2-HM3型锅炉的冷态试验台进行了实例模拟。模拟结果表明模拟数据与实验数据符合较好,采用适当的高阶差分格式可以减小伪扩散在三维流场数值模拟中的影响,提高模拟结果的精度。     

旋转气冷涡轮三维流场的实验与数值研究

采用k-e湍流模型对气冷涡轮在静止和旋转2种工况下三维流场进行数值计算,并与PIV测量结果进行对比。计算得到射流和主流的掺混区域三维速度以及射流尾迹区二次流动,k-e湍流模型的计算结果与实验基本吻合。与静止涡轮流场相比,旋转状态下涡轮内部流场中存在的离心力、哥氏力的作用使射流与主流掺混流场三维速度发生改变,其中径向速度的改变明显。计算和实验结果表明,旋转对气冷涡轮叶片压力面侧流场的影响大于吸力面。同时,吹风比增大使射流与主流掺混流场区域以及射流尾迹区的范围扩大。     

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.     

完全三维自由表面非静水压力流动数学模型Ⅱ:验证

给出作者建立的完全三维自由表面流动模型的守恒性数学证明。模型对结构化和非结构化网格都是适应的,当采用非均匀的平面二维网格时,模型具有一阶精度,而采用均匀的平面二维网格时具有二阶精度。通过三维线性驻波、椭圆形浅滩上波浪的传播和渤海潮流运动三个算例对模型进行检验,计算结果与解析解和实测值吻合较好,表明本文模型在垂向分很少层(2-5层)就能够准确模拟具有强三维流动特性的自由表面流动问题的能力和具有良好的复杂边界适应性。     

平流二次沉淀池中温差异重流的数值模拟

为进一步了解温差异重流对二沉池运行的影响情况,采用二维k～ε紊流模型,用水库模型实验数据来验证所选模型的有效性,在清水状态下对二沉池内的温差异重流现象进行数值模拟.模拟结果表明:本文所选取的数学模型在精度和可用性方面可满足对温差异重流的模拟需要;夏季低温水进入池内易产生下异重流现象,冬季高温水进入池内将产生浮力作用;在有异重流存在的情况下,平流二沉池内将产生较大的回流区;二沉池内存在的温差异重流现象对二沉池内流态的影响不容忽视.     

同步电机静止频率响应试验三维变换函数法

用静上频率响应(SSFR)试验确定同步电机参数时,影响准确性的诸因素之一,是在纵轴(d-axis)模型拟合中变换函数的数目。本文提出在拟合中用三维变换函数代替一般所用的二维变换函数,在一台3KVA微型交流电机上的模拟和经验探讨证明“三维变换函数法”能增加SSFR试验确定同步电机参数的准确性。     

矩形扩压通道内流动控制的实验与数值研究

采用粒子成像测速技术和大涡模拟方法对带有涡旋射流的矩形扩压器分离控制的流场进行了实验和数值分析,数值计算结果与实验数据吻合良好。通过分析实验和计算得到相关截面速度和涡量分布,讨论了涡旋射流的二维涡结构;同时应用三维涡识别技术获得了射流产生各种涡旋结构的流动形态,重点研究射流流向涡结构的生成、发展等动力学演化过程。结果表明:射流剪切层涡系的结构随着时间推移从涡卷演化为了涡环;射流孔口前缘的马蹄涡系具有较强的稳定性,反向涡对具有明显的时均特性。此外还通过对比射流控制前后扩压器表面压力系数、分离区长度、扩张段流动形态及观测点功率谱分析等多种方式探讨了射流控制流动分离的控制效果,并指出射流在下游远场形成的纵向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。     

基于三维数值模拟-SVM非线性模型的大型洞室群围岩参数进化识别

对于大型洞室群工程,基于三维数值模型进行力学参数识别具有重要意义,但三维数值模拟正算过程需消耗大量时间,且解容易限于局部最小,传统优化方法受到限制。为解决上述问题,本文在已有研究基础上,引入支持向量机和遗传算法,提出了一种新的力学参数识别方法——基于三维数值模拟-SVM非线性模型的洞室围岩参数进化识别方法。将该方法应用于清江水布垭电站地下厂房工程的围岩参数识别,获得了令人满意的效果。     

强潮海湾温排水三维数值模拟

温排水排人海湾后,温差所产生的浮力效应,温排水趋于海水上层运移,随潮流的运动在呈现涨落分布。本文采用三维分层σ坐标斜压模型进行海湾流场和温排水温度场扩散的计算,通过分析温升场的平面温度和垂向温度分布,了解温排水对海湾温升的影响以及强潮海湾三维温排水的特点。     

基于有取向硅钢的轴向磁通开关磁阻电机准三维解析分析与设计

轴向磁通开关磁阻电机定、转子齿形在不同圆周半径上极弧角度变化不一致,利用二维解析法分析该类电机会带来较大误差。该文利用准三维解析法对轴向磁通电机展开径向分层计算,确定电机转子关键位置处的磁链特性。在准三维解析法分析的基础上,利用准三维有限元方法对基于不同铁磁材料的模型进行了比较分析。研究结果和样机测试数据表明:基于有取向硅钢材料的轴向磁通开关磁阻电机定、转子磁极轴线对齐位置处的磁链值可以提高15%,准三维解析法的分层计算精度较高,对于电机初期设计而言,该方法的磁链分析误差从工程上认为是可以接受的。     

考虑三维旋转和动态失速的风力机气动力建模

由于叶片流动分离和失速机理较为复杂,且缺乏深入理解,风力机非定常、非线性气动载荷难以准确预测。针对动态失速和三维旋转效应,基于Leishman-Beddoes模型和Bak模型,预测偏航条件下NREL Phase VI叶片的气动响应,并与实验值和二维数值模拟结果对比。考虑动态失速和三维旋转效应,有效提高叶片剖面升力的预测精度。但是,非线性段气动力的模型预测值与实验值偏差较大,表明三维旋转效应和动态失速耦合作用显著。从叶尖到叶根,局部入流迎角的平均值和幅值显著增加,气动力的非定常程度逐渐升高,因此耦合作用主要存在与叶根处。耦合作用改变了动态失速特性,使得30%剖面气动力迟滞环从二维的顺时针变为逆时针。二维和三维气动力的差别主要体现在下风侧,表明下风侧耦合作用大于上风侧。     

圆中环沉沙排沙池流场三维数值模拟研究

针对新型二级泥沙处理设施—圆中环沉沙排沙池,采用RNG k-ε湍流模型结合自由水面追踪的VOF方法对其流场进行水气二相流三维数值模拟。计算得出流速分布特性,在数值模拟结果与模型试验结果吻合良好的基础上,揭示流场分布规律。研究结果表明:数值模拟可弥补物理模型试验不足,对类似工程基本可以代替模型试验,提高研究效率;计算显示"圆中环"径向速度在数值上大于轴向及切向速度,表层水体径向流速大小沿径向及垂向锐减,水体沿径向存在回流区。     

典型紊流模型对于圆柱绕流模拟的适用性研究

紊流模型对于圆柱绕流现象模拟精度具有决定性影响。基于CFD软件平台,在雷诺数Re=3900条件下评估了6种典型紊流模型对于单圆柱绕流数值模拟的适用性。将圆柱绕流受力特性(如升力系数、阻力系数、斯特劳哈尔数等)和流场结构的数值模拟结果和物理模型实验结果进行对比,发现k-ε和Reynolds Stress紊流模型对圆柱周边压力系数模拟精度很高;在平均阻力系数和流场结构模拟方面,k-ε紊流模型具有明显的优势;Reynolds Stress紊流模型对回流区时均速度的模拟效果较好,SST k-ω紊流模型对非回流区时均速度模拟效果较好,为圆柱绕流数值模拟的紊流模型选取提供了参考依据。     

微波三维成像离散点目标回波数据模拟

成像雷达一般可分为合成孔径雷达(SAR)和逆合成孔径雷达(ISAR).研究目标的RCS特性当前普遍应用ISAR成像技术,而这些目标的成像能力都依赖于目标的回波信号.在ISAR三维成像理论的基础上,模拟离散点目标的回波信号,为三维成像软件提供三维空间的模拟数据,用来验证成像软件的正确性.基于已有的一维和二维成像软件对模拟数据进行了分析.从三维数据中提取出一维和二维数据,成像结果证明了模拟数据在一维和二维的有效性,从而保证了模拟数据三维成像可靠性.