缅甸DAPEIN水电站溢流坝泄流三维数值模拟

以k-ε湍流模型封闭Reynods方程,采用VOF法追踪自由水面,对缅甸DAPEIN水电站表孔溢流坝的水流流动进行了三维数值模拟.结果表明,溢流坝的泄流能力、水面线、压力分布与流速分布等数值模拟结果与模型试验实测结果吻合,数值模拟结果可信,选择的紊流模型合理,求解方法可靠,可为工程设计提供全面、合理的参考.     

紊流数值模拟的现状及进展

讨论了紊流数值模拟的发展历史、现状及趋势。比较了各类紊流模型的优缺点及适用范围 ,并对特殊效应 (曲率、近壁区 )的处理作了介绍和评述。为了提高模型的预报能力 ,多重尺度和非线性模型正逐步应用于工程计算。随着计算机的发展 ,大涡和直接数值模拟也取得了一些研究成果     

阶梯溢流坝过渡台阶体型水力特性研究

鉴于阶梯溢流坝采用台阶消能具有较好的消能效果,且阶梯溢流面与WES曲面的衔接处常采用过渡台阶可改善水流流态,采用数值模拟计算与模型试验相结合的方法,分析了四种不同过渡台阶体型下的阶梯坝面水流流态、流速、掺气起始点位置、掺气浓度和消能率等水力特性。研究结果发现,方案2、3、4在流态方面稳定,流速方面有一定的减小,消能率方面显著提高,但方案2、3在掺气起始位置方面略微下降。为此对方案4内凹型的过渡台阶的设置进行3种工况下的试验研究,证明其具有较好的工程价值和研究意义。     

风力机风场模型的研究及紊流风场的MATLAB数值模拟

讨论了风剪、塔影和尾流对风场平均速度的影响,介绍了随机理论中离散随机序列与其功率谱、傅立叶谱的关系,研究了紊流风场模型中常用的几种典型的速度功率谱密度模型如Harris速度谱、Kaimal速度谱、Von Karman速度谱等模型。根据随机理论,确定利用速度谱求风速的紊流部分的算法,并用MATLAB编程实现了风力机紊流风场的数值模拟。     

三维紊流燃烧室流场的数值计算

运用圆柱从标系对单管回流燃烧室进行了数值模拟。紊流粘度模型采用k-ε双方程紊流模型来估算紊流粘度,燃烧模型采用EBU旋涡破碎燃烧模型来估算化学反应速度,热辐射模型采用比较简单的DTRM模型来计算热辐射量。计算结果能比较准确地反映燃烧室流场的流动状态,同时也为复杂形状的燃烧室造型提供了方法。     

线性波作用下紊流边界层特性的数值模拟

采用经修正的k-ω模型,即基线k-ω模型对线性波作用下边界层的流速、紊动能、涡粘系数分布及底床剪应力进行了数值模拟,验证了模型的合理性,进而采用该模型模拟了粗糙底床摩阻流速及具有不同相对粗糙度的粗糙底床紊流边界层特性,发现边界层内流速与自由流速的相位差随计算点至底床的距离和相对粗糙度的增大而减小。     

一种新型溢流坝面结构的消能效果数值模拟研究

针对高坝水头高、下泄水流能量大而传统坝体消能效果较差、工程下游河道冲刷严重的问题,设计研发了一种包含分道挑流结构的新型溢流坝面,采用Flow-3D软件对其挑流消能效果进行水动力数值模拟,并与传统溢流坝面结构消能效果进行对比分析.结果表明,新型溢流坝面结构通过改变下泄水流流态分布,能有效降低水流流速,减小对下游河道的冲刷...     

有坎式台阶溢流坝的数值模拟

采用RNGk-ε双方程紊流模型,对有坎式台阶溢流坝各体形进行数值模拟,并与传统台阶的水面线、速度场、压强场、消能率等方面进行了比较。研究结果表明：水平台阶上设置坎后的体形对台阶段水面线影响较大,对其他区域水面线影响较小;随着坎高增加,漩涡区域在水平和竖直方向都会增大;传统台阶的负压小于同位置有坎式台阶的负压,随着坎高增加,台阶垂直面的负压减小正压增大。坎的迎水面和坎顶均为正压,且最大压强出现在坎迎水面与水平台阶的交点处;另外,受水平台阶面上坎高的影响,台阶段的消能率略有增加。     

不同开度时溢流坝弧形闸门水流三维数值模拟

以松江河梯级水电站石龙大坝溢流坝段为例,利用流体力学数值分析软件Fluent,并结合有限体积法、RNG k-ε紊流模型和流体体积分数方法,对三种库水位下不同弧形闸门开度进行了三维数值模拟,获得了各工况的泄流量,通过与理论计算值进行对比,验证了数值模拟方法的可靠性,进而对试验水位下检修闸门断面的速度场及过坝水流的水面形态进行了数值计算,可为现场试验设计提供参考依据。     

某溢流坝下游泄洪消能防冲布置优化研究

为优化分析某溢流坝泄洪消能防冲布置形式,运用数值模拟的方法,建立溢流坝挑流消能及下游防冲的三维数值模型,根据工程特点,在前期物理模型试验成果的基础上,拟定多种下游消能防冲优化布置方案并进行数值模拟计算。计算结果表明,将原方案水垫塘预挖冲坑的下游斜坡改为垂直挡墙结构形式,能有效改善下游水流流态,降低预挖坑后的流速大小、均化流速分布,降低护坦处的压强,提高消力塘的消能效果,可减小对护坦及下游河床、岸坡的冲刷影响,可为类似工程设计提供参考。     

采用不同湍流模型及差分格式对四角切向燃烧煤粉锅炉内冷态流场的数值模拟

采用商业软件FLUENT所提供的不同湍流模型;K－ε模型、RNG K－ε模型、带旋流修正的RNG K－ε模型、Realizable K－ε模型、雷诺应力模型,对四角切向燃烧煤粉锅炉内冷态气相流动进行了数值模拟。为减小数值伪扩散对强旋流动的影响,本文采用了减小网格尺寸和提高差分模式精度等措施。通过与实验结果的对比分析,客观评价了这些模型与方法对该流动模拟效果的影响,为理论分析强旋湍流流动和对四角切向燃烧煤粉锅炉内流体流动的工程设计提供了参考依据。     

不同湍流模型在旋风分离器三维数值模拟中的应用和比较

采用标准κ－ε模型，RNGκ－ε模型和RSM(SSG)模型，对气—固旋风分离器中的单相湍流流场进行数值模拟计算。旋风分离器网格划分采用分块划分技术，每一块采用贴体坐标划分网格，计算结果同试验比较，三种模型中以RSM模型的预报结果最为合理，对切向速度分布的涡结构给出了合理的预报结果，同时给出了雷诺应力的各向异性特性，但同实验值仍有一定的差别，分析认为同湍流模型本身的原因外，与入口边界条件的选取和网格划分的多少有一定的关系。     

基于不同湍流模型的混流泵内部流动及性能研究

以低比转数混流泵为例,基于CFX软件,分别选取标准κ-ε模型、RNGκ-ε模型、剪切应力传输SSTκ-ω模型、BSLκ-ω模型4种湍流模型,模拟了该混流泵在设计工况和非设计工况下叶轮内流场的流动分布及叶片压力变化情况,并对比分析了外特性计算结果与试验结果。结果表明,基于4种湍流模型的计算结果与试验结果均基本一致,其中基于标准κ-ε模型的扬程、效率的预测结果与试验结果更为接近。     

Fluent数值模拟重力坝坝基渗流场的准确性分析

为探明程序中多孔介质模型求解重力坝坝基渗流场问题的准确性,采用基于有限体积法的Fluent 数值模拟程序求解坝基渗流场,以半无限深简单地下轮廓线的二维稳定有压渗流场为例,不考虑多物理 场耦合时,基于渗流理论,采用理论求解法计算渗流场各测点表征量的精确解,并与Fluent后处理程序 输出的相应测点同一表征量的数值模拟结果进行了比较。结果表明,基于有限体积法的数值模拟结果与 理论解相比误差在3%以内,可满足工程精度要求。     

凝聚器二维单扰流柱流场中颗粒凝并模拟

选取二维单扰流柱为研究对象,通过CFD软件和拉格朗日方法,引入2d-LES模型模拟湍流场,采用离散相模型(DPM)计算颗粒的运动轨迹;利用欧拉方法,采用颗粒群平衡模型(PBM),通过用户自定义函数(UDF)功能分别导入湍流凝并核函数和分段核函数来进行计算,得出颗粒凝并规律.结果表明:扰流柱具有很好的产涡效果,可使不同粒径颗粒良好掺混;颗粒的湍流凝并效果显著,且湍流强度、湍动能与湍流凝并效果呈正相关.     

不同湍流模型在水轮机数值计算中的适用性探究

为探究不同湍流模型在水轮机数值计算中的适用性,运用UG三维建模软件建立混流式水轮机模型,在ICEM中分别进行网格划分,导入FLUENT软件,分别采用RNGκ-ε、Realizableκ-ε与SST三种湍流模型计算水轮机3种运行工况得转轮扭矩、尾水管测试线上的速度及监测点P的压力脉动,并与水轮机的试验数据进行对比。结果表明,SST湍流模型较适用于转轮扭矩的计算;Realizableκ-ε、RNGκ-ε、SST湍流模型各自较适用于小流量、最优及大流量工况下流场分布的计算。     

基于二阶矩封闭湍流模型的非预混湍流火焰的数值模拟

应用二阶矩封闭湍流模型进行了湍流非预混钝体稳定火焰数值模拟的研究.应用LRR-IP模型,JM模型,SSG模型以及两个修正后的LRR-IP模型等二阶矩封闭湍流模型,进行了钝体稳定火焰数值模拟的研究.对于复杂的钝体稳定火焰,一些模型无法给出令人满意的结果,而且不同模型的结果差异很大.在研究中,湍流燃烧模型采用了化学平衡模型和假设PDF模型.研究结果表明,对于钝体稳定火焰,SSG模型以及两个修正后的LRR-IP模型要优于其他几个二阶矩封闭湍流模型.     

弹性地基处周期性圆形钢筋混凝土管道振动特性分析

为探究不同湍流模型在水轮机数值计算中的适用性,运用UG三维建模软件建立混流式水轮机模型,在ICEM中分别进行网格划分,导入FLUENT软件,分别采用RNG κ-ε、Realizable κ-ε与SST三种湍流模型计算水轮机3种运行工况得转轮扭矩、尾水管测试线上的速度及监测点P的压力脉动,并与水轮机的试验数据进行对比。结果表明,SST湍流模型较适用于转轮扭矩的计算;Realizable κ-ε、RNG κ-ε、SST湍流模型各自较适用于小流量、最优及大流量工况下流场分布的计算。     

基于湍流模型数值模拟的梯形弯道水流特性研究

输水明渠弯道段因壁面条件改变,水流运动紊乱,严重威胁输水安全.为研究输水明渠弯道内水流特性,基于RNG к-ε湍流模型建立弯曲度为15°、45°、60°、90°的梯形断面弯道模型,利用PISO算法求解方程组,进行弯道水流三维数值模拟.结果 表明,弯道对渠道内流场影响范围包括弯道及下游较长区间;随弯曲度增加,凹岸最大水面...