层流紊流共存时径向滑动轴承热流体润滑性能分析

研究了无限宽动压径向滑动轴承油膜中层流、紊流2种流态共存和热效应对轴承特性的影响.在考虑油膜中同时存在层、紊流2种流态的条件下,对雷诺方程、能量方程和黏温方程联立求解,得到油膜压力分布、温度分布、黏度分布、承载力、摩擦力等特性参数,并将某工况下混合流态时油膜特性结果与单一层流流态时的结果进行比较.结果表明,在绝热条件下,与单一层流流态相比,混合流态下油膜承载力、摩擦力较大,温升较高,黏度变化较大;热效应使轴承承载力明显下降.     

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。     

室内二维紊流气流数值模拟

假定室内通风气流是二维、稳定、不可压缩的粘滞紊流流动，以流函数、涡度和紊流能量为循环计算变量，用定常方法进行数值模拟。文中介绍了基本方程及它们的离散化、边界条件的设定，给出了计算实例并对紊流和层流两种模型的数值模拟作了简要的比较。     

圆管层流脉动流动的数值模拟

为研究圆管层流脉动流动特性,建立了二维非稳态轴对称模型,对壁温恒定、入口速度周期性变化的流体进行数值模拟.分析了速度振幅和频率对层流流动的影响,得到了频率和振幅对压力、温度、壁面摩擦系数影响的规律.研究表明:脉动流动时,压力、温度、壁面摩擦系数围绕相同Re下稳态流动时的数值波动;压力与速度之间存在相位差;压力、壁面摩擦系数的波动与速度振幅和频率成正比;温度的波动与速度振幅成正比,与频率呈反比;当流体脉动的频率和振幅足够大时,会在近壁面处出现回流,并且出现回流的时间会随着频率和振幅的增大而增长.     

横流中紊流射流的三维数值模拟

从空间平均的非恒定三维不可压缩Navier-Stockes方程出发,采用Smagorinsky涡粘性模型模拟湍流,对横流中的射流进行了数值模拟.数值计算中采用了原始变量法,偏微分方程组的空间离散采用Galerkin有限元法,时间离散则采用半隐式.结合水槽实验,对比分析了无浮力和存在浮力两种流动情况下的射流流速场、射流轨迹线以及轨迹线上的流速.计算结果与PIV的实测流场比较表明,计算基本反映了实际的射流流动特点.计算与PIV实测流场得到的射流轨迹线基本一致,轨迹线上的流速两者相差一般在5%左右.     

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κ-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 κ-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。     

CSP层流冷却温降过程的数值模拟

研究了CSP层流冷却过程中传热情况,建立了传热过程的二维非稳态数学模型.通过对冷却过程中轧件在各冷却区的换热边界条件的研究,确定了轧件在各冷却区的换热系数模型,计算出轧件在层流冷却过程中温度变化和温度场分布.模拟计算结果与包钢CSP现场实测数据比较吻合.     

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     

波纹管层流传热与流动的三维数值模拟

应用计算流体力学软件FLUENT对波纹管在层流情况下的传热与流动问题进行了三维数值模拟。所模拟的波纹管的母线由多段凹凸圆弧组成(半径分别为R1和R2),其公称直径为20mm,长度为2m。模拟了几何参数R1、R2对其传热与流动性能的影响。在模拟过程中压力-速度耦合选用SIMPLEC格式,压力方程的离散选用Standard格式,其他方程的离散均选用QUICK格式。结果表明:与光管相比,层流情况下波纹管能显著强化传热,在雷诺数(Re)相等情况下,波纹管的R1越大、R2越小时的强化传热效果越好;在几何参数相同情况下,Re越大,强化传热效果越好,在所研究的范围内,Nu最大增加了199.5%。同时,波纹管还具有良好的流动性能,大部分Re的范围内流动阻力系数小于光管的情况,并且随着Re的增大而逐渐接近于光管的摩擦系数。     

水电站功率调节过渡过程数值模拟

在考虑流道系统弹性水击、水轮机非线性特性的前提下,建立了水电站功率调节模式下过渡过程数学模型.进行了功率调节、开度调节下机组增全负荷过渡过程对比计算与分析,并探讨了调速器参数、开环放大系数对过渡过程的影响.结果表明:不设调压室水电站的机组增负荷,分别采用上述2种调节模式,过渡过程结果差别甚微;而设调压室的水电站,采用功率调节模式计算结果偏于危险;调速器参数对功率调节品质无明显影响,开环环节放大系数K值对功率调节动态过程影响较大.     

圆管层流入口段耦合换热的数值模拟研究

采用控制容积法与蒙特卡罗法对圆管层流入口段参与性介质的辐射一对流耦合换热进行了数值模拟研究．在对流一扩散项的离散中,分别采用了一阶差分的指数格式与二阶差分的QUICK格式．通过模拟计算,比较分析了两种差分格式的结果差别,考察了入口段耦合换热的温度场、径向导热热流场以及对流换热壁面热流与努谢尔数的分布特征．研究表明,入口段速度边界层发展对势流区的排挤效应对耦合换热有明显影响,采用QUICK格式能够模拟这一现象,而一阶差分格式不能,后者过高地估计了对流换热强度;辐射换热在抑制对流换热作用的同时,使两种差分格式的模拟结果呈现偏差的区域由入口附近向出口方向扩展．     

油膜润滑条件下滑动轴承变形与应力数值模拟

针对某汽轮发电机组转子的动压滑动轴承,采用热流耦合方法求解轴瓦及油膜的温度场,应用有限差分法对雷诺方程求解得到开设油槽条件下的油膜压力分布,提出一种离散化的油膜压力载荷与轴瓦内孔表面网格的批量映射匹配方法.在获得能够保证轴承正常工作的合理油膜温度场之后,对轴瓦进行热固耦合求解,得到轴瓦的变形和应力分布.通过分别对不同宽径比与偏心率下轴瓦变形与应力的数值模拟结果比较,得到轴瓦变形及应力分别随宽径比和偏心率的变化规律.结果表明,该方法能够有效地完成动压滑动轴承变形和应力的数值模拟,轴承轴瓦的变形及应力均分别随宽径比和偏心率的增大而增大．     

低残余应力热轧带钢层流冷却工艺的数值模拟

通过建立厚度为3.0mm的Q345热轧带钢在层流冷却过程中的温度与相变耦合计算有限元模型,计算了热轧带钢冷却后在宽度方向上温度、组织转变、内应力的分布,分析了采用2种冷却工艺下带钢宽度方向上的温度、相变和内应力的差别.结果表明:带钢经过中凸型水流分布的层流冷却后,沿带钢宽度方向温度趋于一致,从而使得相变后得到的铁素体及珠光体沿宽度方向上均匀分布.与常规均匀流量分布层流冷却相比,中凸水流量分布层流冷却后,带钢边部压应力减少80MPa;带钢在宽度方向上的应变差变小,从原来的7.69×10^-6减少到3.71×10^-6,降低幅度为51.7%,有利于获得更好的板形。     

恒热流工况下螺旋管内层流换热性能数值模拟

在恒热流工况下,数值模拟雷诺数为200～1000,无量纲螺距为0．1～0．2,曲率为0．1～0．3的螺旋管内不同截面上的温度场分布和速度场分布以及雷诺数、曲率和无量纲螺距对轴向不同截面上平均努谢尔特数、平均摩擦系数以及总熵产的影响规律。结果表明,随着转角增大,二次流作用加强,且垂直于轴向截面的最大速度向管的外侧移动,而温度分布出现两个Dean涡胞;轴向截面平均努谢尔特数和摩擦系数以及总熵产随雷诺数、曲率和螺距的变化呈现不同的规律;与曲率相比,螺距对热力性能的影响程度相对较小;且流动引起的熵产和传热引起的熵产相比可忽略不计。     

翼片诱导纵向涡强化层流对流传热数值模拟

利用三维数值模拟,分析了圆管内添加翼片后流体的流动结构和对流传热特性。模拟中,翼片与壁面呈45°倾斜放置,选取包含1个翼片的1／6通道进行研究。结果表明,翼片可在下游诱导产生2个旋转方向相反的纵向涡,形成对称的涡偶,涡偶外侧为背壁流,内侧为向壁流。纵向涡结构提高了流体在径向上的速度波动,在翼片下游靠近管壁处,最大速度可达到主流平均速度的80％,增强了对速度边界层的扰动。流场的改善使通道内的温度场分布更加均匀,与光滑通道相比,壁面附近的温度梯度可提高接近1个数量级。流体对壁面的冲刷作用使对流传热得到强化,相对于光滑通道,壁面局部Nu数可提高近50倍。纵向涡对通道内流体的强化传热作用随Re的增加而显著提高。     

线性分层流中圆柱绕流数值模拟方法研究

为达到研究连续分层流中航行潜体尾迹探测之目的,探讨了线性分层流中基于多相流混合模型的圆柱绕流数值模拟方法。首次采用LES方法数值模拟了高傅汝德数下分层流动,成功模拟出试验条件下对应傅汝德数下的尾迹特征;用RANS方法实现了对低傅汝德数低雷诺数下分层流动流场的定量描述;通过对高雷诺数不同湍流模型下的流动展开讨论,发现采用不受各向同性假设限制的RSM模型进行分层湍流数值模拟是合理的,且对近壁面的处理要采用壁面函数的方法。基于多相流混合模型建立了傅汝德数从低到高,粘性模型从层流至湍流各个取值段模拟分层流动的数值方法。     

封闭腔内高瑞利数层流自然对流数值模拟

采用两种时间推进数值方法，对封闭腔内层流自然对流换热进行了各种瑞利数(Ra)条件下的模拟研究，总结了流态转捩时所表现的数值模拟方面的某些现象规律．当瑞利数不大于10^6时，两种数值方法计算结果一致，计算精度高．当瑞利数大于10^6后，数值收敛及计算结果与网格数，网格疏密程度，时间步长，松弛因子等因素密切相关，而与所选择的两种数值方法无关．给出了封闭方腔自然对流流态转捩临界瑞利数．     

非正交同位网格在波壁紊流数值模拟中的应用

生成了非正交同位网格系统。采用标准k-ε紊流模型结合壁面函数法,对二维具有单、双正弦波壁形状紊流场进行了数值模拟。压力与速度的耦合求解采用基于非正交同位网格的SIMPLE算法,模拟二维正弦波壁附近的紊流场,计算结果与实验结果较好符合。     

基于损伤力学的裂缝性储层流固耦合数值模拟

为了研究裂缝性储层裂缝的变形规律以及其对生产动态的影响,采用塑性损伤模型和双重孔隙介质模型相结合的流固耦合数值模拟方法,模拟了裂缝性储层注采过程中的裂缝和产量变化.采用迭代耦合方法模拟流体渗流与裂缝变形的耦合力学行为,并使用损伤变量从数学上表征储层裂缝的渗透率.分析了裂缝性储层开采时的损伤演化,获得了裂缝渗透率和地层压力的分布变化.结果表明,开采过程中地层裂缝逐渐闭合且渗透率降低,对产量造成不利影响.裂缝渗透率降低是导致地层产量下降的重要因素,裂缝性储层数值模拟时应考虑裂缝渗透率变化对生产带来的影响.