配水器流场的数值模拟

用数值方法模拟注水井中所用配水器内的三维粘性流场,计算不同规格水嘴在不同注水流量下的总压损失情况,并对流场进行分析。研究了总压损失与水嘴直径和注水流量之间的关系,得出了二者间的影响方程,为油田注水井分层流量调配提供依据。     

油水分离技术研究之一--直管和螺旋管的数值模拟

本文采用数值模拟的方法研究油水混合物在直管和螺旋管中的流动状况。计算采用Euler-Euler法和Euler模型：支配油水分离两相流动的基本方程包括连续方程和动量方程,湍流模型采用多相流中混合型k-ε模式,基本方程的离散和求解采用SIMPLE算法。利用Fluent软件,以直管和螺旋管为例进行了计算,获得了初步计算结果。计算表明,本文所用方法可以较好地模拟直管中油水在重力作用下的分离,以及螺旋分离器中油水在重力和离心力共同作用下的分离现象。并可为实验研究提供参考。     

洞式溢洪道的三维数值模拟及优化

采用k-epsilon湍流模型和VOF自由表面处理方法对两河口水电站洞式溢洪道初始方案进行三维数值模拟,可知数学模拟数据与物理模型数据能够达到一定的吻合程度,再对初始方案的数据进行分析后可知需要对洞式溢洪道进行体型的优化设计,在此通过对优化后的数学模型进行模拟得出相应的水力特性,为物理模型的建立提供参考。     

基于桨叶调节的轴流转桨式水轮机模型飞逸数值模拟

为了研究不同桨叶启闭规律对轴流转桨式水轮机飞逸过程的影响,采用三维非定常数值方法模拟了5种桨叶控制方式下的轴流转桨式水轮机模型飞逸过程,对比分析了转速、流量、力矩和压力脉动等参数随时间变化特性及桨叶表面压力分布和尾水管内流场演变规律。结果表明:以桨叶静止工况下的最大逸速为基准,在±10°内启闭桨叶对最大逸速影响范围为-6.6%~5.0%;在飞逸过程中打开桨叶会加剧外特性参数波动,尾水管中心部最大负压值可达初值的2.86倍,产生的偏心螺旋涡带诱发强烈低频脉动,不利于机组稳定;关闭桨叶可降低水流流速,减小压力脉动及改善尾水管流态,但需探究合理关闭方式以避免过大的转速最大上升值。     

氧化沟流场特性数值模拟的现状与展望

氧化沟流场特性的研究对氧化沟工艺废水处理理论、氧化沟工艺的设计与改良有着十分重要的意义。计算流体动力学(CFD)是对氧化沟进行数值模拟的重要手段。综述了CFD概况及氧化沟中流体特性数值模拟的研究进展,总结了目前CFD模拟氧化沟流体特性中存在的问题,并提出了进一步的研究方向。     

基于Fluent船闸局部分散式输水系统流场数值模拟

针对中高水头下的局部分散式输水系统,建立引航道、输水廊道和闸室的三维数值模型,使用VOF模型和RNG K-Epsilon模型对船闸一次灌水过程中引航道、输水廊道和闸室内流场进行了数值模拟.重点研究了不同时间和不同情况下输水廊道和闸室内流速和压力分布,同时根据模拟结果导出水力曲线.研究结果对局部分散式输水系统的设计具有一定意义.     

调距桨梢涡精细流场的数值模拟

为验证湍流粘度取为mk/的修正剪切应力输运(SST)湍流模型在螺旋桨梢涡精细流场粘性模拟中的适用性,对驱逐舰母型桨DTMB5168调距桨的梢涡流动进行了模拟与校验。结果显示:0.9R以上径向区域周向平均的轴向、周向和径向速度分量均与试验值吻合很好,但0.9R以下区域的径向速度分量存在一定偏差;0.7R和0.92R处沿周向变化的三个速度分量变化形态均与试验值一致,故可由此来确定梢涡涡核区,但周向和径向速度分量峰值比试验值略小;轴向0.3R距离内梢涡涡核运动轨迹的模拟结果与试验值吻合较好。由此证明了修正的SST湍流模型在螺旋桨梢涡流动模拟中的适用性,还表明由叶梢区的径向、周向和轴向方向以及桨叶近壁面法向、叶截面弦长方向和尾流轴向方向的网格节点密度来局部控制叶梢区流动的模拟效果的可行性。     

旋接器在转桨式水轮机中的应用

在转桨式水轮机的设计中,可用旋接器来替代常规的受油器进行装配,通过与常规的受油器进行比较,从设计、安装、运行、维护等方面全方位阐述了旋接器的优越性.     

基于 Fluent 的水气两相流的数值模拟

在水利工程中,因水流水头高、流速大、紊动强、水流表面或过流边界突变．造成大量的空气掺入水流中．形成水气两相流．称之为掺气水流。随着计算机技术的迅速发展．计算流体力学的数值模拟技术有了很大发展．本文以Fluent6．2软件为基础．采用标准紊流模型．对明渠水气两相流进行了数值模拟研究．     

基于Fluent的泵站吸水池三维数值模拟

在某燃煤发电厂循环水取水系统模型试验研究的基础上,对泵站的前池和进水流道进行了三维湍流数值模拟。利用Fluent软件,选用雷诺平均N-S方程和标准k-ε湍流模型及SIMPLEC算法,模拟了在低潮位两机四泵这种最不利工况下的三维流场,给出了旋涡在最不利工况下的发生位置和形态,分析了可能造成的危害;在这种不利工况下,针对优化设计方案数值模拟中发现的涡及分布情况,调整导流扩散墩的布置,优化了流场形态,得出了比较合适的优化方案。     

圆管湍流结构的数值研究

本文利用谱方法对光滑圆管内湍流流动进行了直接数值模拟，得到了圆管湍流充分发展的速度场和浓度场数值，利用DNS数据研究了圆管内湍流的低速条带，上抛，下扫等结构，通过求解浓度方程得到了浓度场数据，并对流动进行了显示。最后利用多种方法进行了猝发事件的检测，讨论了VITA方法中不同门限值对猝发检测的影响。     

淹没紊动射流三维流场特性的数值模拟

采用RNGk-ε紊流模型对有限空间的单孔、双孔紊动射流的流场进行了三维数值模拟研究。研究结果表明:无论入流条件如何变化,经无量纲处理后的轴线流速分布曲线几乎都落在同一条无量纲速度分布曲线上,说明流动存在相似性。双孔射流时,流场存在分区结构,在不同的喷嘴间距下,射流的卷吸程度不同,S/D越大,射流之间的卷吸掺混作用越弱。     

幂律流体在圆管内湍流流动剪切率的近似计算

根据剪切率和能量耗散率的定义，建立了幂律流体湍流剪切率与能量耗散率的关系式。参照文献上对不可压缩牛顿流体湍流能量耗散率的近似算法，提出了一种幂律流体管内湍流能量耗散率的近似算法，从而得到了幂律流体管内湍流剪切率的实用近似算式，再利用湍流剪切率与脉动流剪切率的关系即可得到脉动流剪切率。计算得到的湍流剪切率分布及其随流动特性指数变化的特征与已知规律相符。     

搅拌器内转轮半径对气液混合影响的数值模拟研究

研究转轮半径这一因素对搅拌器内气液两相混合流特性的影响,可为搅拌器的设计与优化提供依据。采用RNG k-ε湍流模型结合多参考系法对单叶轮气液搅拌器内的气液混合过程进行了模拟计算。通过模拟计算得到了搅拌器在相同通气率、相同转轮转速、不同转轮半径下的气液流动速度场以及不同方向、不同截面上气含率的分布规律,分析了不同转轮半径对搅拌器内三维流场及气含率分布的影响。模拟结果表明:在通气率不发生改变的情况下,转轮半径大小的改变对搅拌器内的气含率分布的影响较小,而对速度分布有一定的影响。     

横流环境中射流的数值研究

本文采用标准的k-ε模型及混合有限分析法对均匀横流环境中的铅直圆形射流进行了(射流比0.5～8)数值分析。所得射流轨迹线与实验资料吻合良好，且与理论分析得出了各种射流比(射流出流速度与横流速度之比)情况下的射流轨迹线、对称面上的内外边界线的统一数学表达式，得出了水平面上示踪质影响的最大宽度、射流横断面浓度最大值偏离射流中心值与射流比的关系式，还得出了射流是否发生附壁及产生分叉现象的界限值。文中数值结果清晰地显示射流背流面存在马蹄形的流动结构。     

顺直河道采沙坑水流的三维数值模拟

建立各向异性三维代数应力紊流数学模型(ASM)克服了各向同性紊流模型的缺点，模拟出顺直河道中次生流现象；与实验成果的比较分析证明了该三维紊流模型有良好的准确性。运用该数学模型对采沙坑周围水流进行分析，结果表明河床上出现采沙坑后不但沿主流会造成纵向涡旋的坑上游缘口冲刷，横断面坑内次生流亦对河床有横向侵蚀，原有流态的变化迫使河床变形调整以趋向新的平衡。运用该数学模型能阐明次生流以及纵向涡旋对河床变形的作用，可模拟分析河道采沙对河床形态调整的影响，对河道采沙的科学决策和管理有积极意义。     

圆管湍流近壁结构的DPIV实验研究

采用粒子数字图像测速(DPIV)对充分发展的圆管湍流进行了研究，测量结果和直接数值模拟结果的比较，表明作者开发的DPIV技术可取得满意的精度。在此基础上通过瞬时脉动速度场对圆管湍流的近壁结构进行了研究，并在近壁结构中检测出涡诱导的喷发和扫掠、低速条带和流向涡结构等拟序结构，而且发现低速条带和涡的诱导是低速流体喷发的必要条件。     

定常有涡管流的速度场和涡量场

在试验研究的基础上，论述了有涡管流的产生条件及速度场和涡量场特性，给出了典型的流速分布并绘制了涡线。     

搅拌器水下转轮安装高度优化数值模拟

采用FLUENT6.3软件对搅拌器内的气液流动进行了数值模拟。自由液面的捕捉采用VOF(volume of fluid)方法,利用RNG k-ε紊流模型使气液两相流时均方程组封闭,速度与压力的耦合方程组利用半隐式SIMPLE(Semi-Implicit Method for Pressure-Linked Equations)算法结合多参考系法求解,对单层涡轮在不同安装高度时搅拌槽内的流场结构、含气率分布、混合时间及功率准数进行了研究。模拟结果表明:在通气量和转速一定的情况下,转轮安装高度在中间位置时搅拌槽内含气率最高,混合时间最小,槽内液体的平均速度最大,更有利于搅拌槽内气液两相之间的混掺,随着安装高度的增加搅拌槽所消耗的功率准数减小。     

宽顶堰水流数值模拟分析

本文利用紊流模型模拟了带有曲线自由表面的宽顶堰流的紊流流场,采用VOF法来确定自由表面,采用气液两相流计算模型对宽顶堰流场进行了数值模拟,计算结果与试验数据较为吻合.模拟结果表明,数值模拟是作为研究水利工程中带有自由表面的水流结构的一个强有力的工具,其结果对物理试验也是一个很好的补充.