k—ε—S紊流模型的应用

本文研究单边放大台阶流的数值解。分别采用k-ε-E模型和新近提出的k-ε-S模型,对放大比(Y_0/H)=2和3的单边放大流动进行了计算,并与前人用k-ε-R和k-ε-A模型的计算结果及试验资料进行对比。通过对回流长度、流速分布和雷诺应力的计算,从总体上说,k-ε-S模型的计算结果最接近试验值,表明该模型具有较强的预测能力。     

平面闸槽区紊流场的数值解

本文采用有限分析法,k-ε紊流模型求解雷诺方程,计算了雷诺数为10~4及2×10~4两种情况下平面闸槽区的平均紊流场,给出了流函数、速度、涡量、紊流动能、紊流粘性系数以及压强的分布,为预测闸槽区的初生空化数提供了依据。     

k-ε双方程水库水温模型浮力模拟分析

在比较国内外常用水库水温紊流模型的基础上,针对采用k-ε双方程紊流模型的宽度平均立面二维水库水温模型,从理论分析和数值模拟两方面讨论了k-ε紊流模型在模拟温差异重流时紊动动能生成项和浮力项的作用机理。分析了紊动动能生成项和浮力项对紊动动能和耗散率各自的影响程度,对水温垂向梯度与紊动动能的相互制约关系进行了探讨,研究了紊动动能浮力项和生成项在水库垂向的分布规律。W2模型根据实测数据率定的涡黏系数或混合长度在通用性上存在一定不足,但在使用者经验丰富的条件下仍能得到足够精确的预测结果。k-ε模型紊动动能生成项和浮力项引起的耗散率改变对紊动动能的影响作为小量可予忽略;k-ε模型可通过紊动动能生成项和浮力项计算与垂向流速和温度分布相适应的涡黏系数,将温差浮力影响反映在垂向动量方程中;浮力项主要受垂向温度梯度控制,紊动动能与垂向温度梯度的相互制约关系是k-ε紊流模型模拟温差异重流的关键因素。     

紊流模型对底坎绕流模拟效果的比较

利用Fluent软件,选取了Spalart-Allmaras模型、标准k-ε模型、RNG k-ε模型和realizable k-ε模型共4种涡黏系数的湍流模型,对底坎绕流问题进行了数值模拟。结果表明:4种模型模拟的底坎附近的流动特征基本一致,但在回流长度、分离主涡的涡心位置及水头损失等参数方面,RNG k-ε模型的模拟效果最好,标准k-ε模型的模拟效果较差,而realizable k-ε模型和Spalart-Allmaras模型的效果居中。     

动床k-ε紊流模型研究

紊流k-ε模型是近20年发展起来的、并较适于模拟紊流运动的数学模型之一,它的特点是,用紊动动能k和紊动能量耗散率ε来表征紊流的局部状态并封闭雷诺方程式。本文在紊流k-ε模型和窦国仁悬沙冲淤模式的基础上,提出二维动床紊流k-ε模型。并据此计算在明渠水流中设置方墩以后的河床冲淤变化。计算结果表明,该模型所预报的水流流态和河床冲淤部位与实际情况基本一致,且特别适用于有回流分离区的局部河段的河床变形的计算。     

丁坝绕流的k-ε紊流模型数值解

本文采用雷诺方程组描述丁坝绕流运动,并用紊流k-ε双方程模型闭合雷诺方程组。根据控制体积法导出沿水深平均的二维偏微分方程的离散格式,然后用SIMPLER程式进行求解。通过计算,获得丁坝绕流流场内流速、水化、紊动能和紊动粘性系数的断面分布规律,其中流速和水位的计算值与实测资料较为一致。     

超高水头竖井旋流泄洪洞不同湍流模型数值模拟

基于VOF法,分别选取标准k-ε紊流模型、RNG k-ε紊流模型和Realizable k-ε紊流模型,对某一超高水头、大泄量竖井旋流泄洪洞的水力特性进行数值模拟,并将紊流模型计算结果与模型实验数据进行了对比分析。结果表明:3种紊流模型模拟计算所得的空腔直径、竖井壁面压强、旋流角等参数变化趋势与模型试验测试结果基本相同,但量值有所差别。相比较而言,Realizable k-ε紊流模型计算所得旋转水流的空腔直径、压坡底板与部分竖井壁面压强、旋流角在量值上更接近试验测量值。因此,Realizable k-ε紊流模型能够更好地模拟这种具有超高水头、大泄量、强旋转并带有自由液面旋转水流的水力特性。     

气-液两相泡状流K—ε紊流模型

本文详细讨论了一个用来模化气-液两相泡状流的K—ε紊流模型推广形式。该模型将两相流中的紊流扰动分解成剪切力诱导和气泡诱导两个部分,并假设两者是可以线性叠加的。由此引出了两个时间常数模型,该模型与均匀两相紊流数据和管流数据符合很好。模型中各系数仍使用单相K—ε模型的形式,只新引入了气泡虚拟容积系数这一参数。运用该模型不但可令人满意地计算紊流各量的变化趋势,而且可预报紊流扰动的衰变特性。     

鼓泡塔内气液两相流动力特性数值模拟研究

利用CFD软件模拟的方法研究鼓泡塔内气液两相流动力特性,为鼓泡塔的设计提供依据。采用欧拉-欧拉双流体模型分别结合标准k-ε紊流模型和RNG k-ε紊流模型对鼓泡塔内气液两相流进行数值模拟,并使用Phase Coupled SIMPLE算法进行速度与压力耦合求解。比较鼓泡塔内轴截面(y=0)处不同高度液相速度和气相速度的变化情况,发现速度沿径向呈现出抛物线分布,沿水深方向越接近通气孔,速度越大,且气相速度整体大于液相速度。通过将z=0.28 m处的垂向液相速度与实验值比较,得出欧拉-欧拉双流体模型结合标准k-ε紊流模型模拟鼓泡塔气液两相流动力特性优于RNG k-ε模型,且发现上升力对模拟结果有显著的影响。     

气—液两相泡状流—ε紊流模型

本文详细讨论了一个用来模化气－液两相泡状流的－ε紊流模型推广形式。该模型将两相流中的紊流扰动分解成剪切力诱导和气泡诱导两个部分，并假设两者是可以线性叠加的。由此引出了两个时间常数模型，该模型与均匀两相紊流数据和管流数据符合很好。模型中各系数仍使用单相－ε模型的形式，只新引入了气泡虚拟容积系数这一参数。运用该模型不但可令人满意地计算紊流各量的变化趋势，而且可预报紊流扰动的衰变特性。     

四种湍流模型对沙波运动模拟的比较

采用四种湍流模型对沙波运动进行数值模拟,分析了不用湍流模型对沙波运动的影响。分析结果表明：雷诺应力模型（RSM）计算的尾涡区没出现应该出现的涡状结构,不适合做沙波计算;Realizable后k-ε模型计算的尾涡区出现明显的涡结构畸变,也不适合做沙波计算;标准k-ε模型和RNGk-ε模型的计算结果差异不大,但是RNGk-ε模型还是出现了一定的误差。因此,本文推荐在做沙波计算时采用标准k-ε模型。     

非线性双时间尺度紊流模型的研究与应用

在双时间尺度紊流模型的基础上，对线性涡粘性模型进行了修正，建立了封闭的非线性双时间尺度紊流模型。采用交错网格系统和有限体积法，将修正后的模型应用于具有回流的突扩流的紊流模拟中，其计算结果比采用双时间尺度紊流模型的计算结果有进一步的改进；对泄洪洞进口三维流场的数值模拟的结果与试验结果也较为吻合。     

3种紊流数值模型模拟明渠丁坝三维水流初探

采用3种不同的紊流数值模型:标准k-ε模型、k-ω模型、Reynolds-Stress模型(RSM模型),以VOF方法来处理自由的表面,数值模拟了明渠中丁坝水流的流动,并且在5个不同的断面上与实验的资料进行了比较,算出了它们各自的误差,结果表明:标准k-ε模型可以比较准确地模拟明渠中丁坝绕流的情况.     

模拟敞开式UV反应槽的湍流模型比较研究

应用商用CFD软件F luent模拟敞开式UV反应槽内的流速分布及停留时间分布。分别采用4种湍流模型来评估湍动效应对流场分布的影响,其中包括标准k-ε模型、低雷诺数k-ε模型、雷诺应力模型(RSM)及分离涡(DES)模型。将模拟结果与实验数据进行对比发现,DES模型对于回流区的模拟好于其他模型;而在回流区域外,低雷诺数k-ε模型则更为合适。     

几种主要紊流模型的应用特性比较

紊流的数值模拟始于上世纪50年代，先后发展了k-ε模型、二阶矩模型和代数应力模型，在工程实际中得到了广泛应用和检验。本文讨论了现阶段各种主要紊流模型的特点，并对不同的紊流模型进行评述。     

三维明渠流动数值模型

本文对经典的SIMPLE方法进行了改进,在模拟具有自由表面的湍流问题时,摒弃了对自由表面常作的“刚盖”假定。通过求解k-ε模式闭合的三维雷诺方程及自由表面运动方程,得到了渠道槽沟区水流速度、涡粘性系数、湍流切应力、湍动能的分布规律和自由水面位置的变化规律,计算结果与实测值十分吻合。     

波流耦合作用下紊流边界层水沙数学模型

在河口地区,波流相互作用下紊流边界层的泥沙起动输移规律非常复杂,深入探讨其泥沙运动规律很有必要。该文基于波浪边界层的控制方程,引入了时均水流压力,通过波流相互作用下的摩阻流速反映波浪与水流的夹角,用标准k-ε模型封闭方程,建立了波流叠加的紊流边界层内的弱耦合水流模型,分别讨论了波浪速度振幅、时均流速等的分布情况,与实测数据对比得到了较好的模拟结果。其次,基于水流模型建立了泥沙模型,采用对称振荡流和波流相互作用两种情况下的泥沙实测数据验证了泥沙模型的正确性,讨论了不同分布规律的涡黏系数对于模型的影响,为实际工程提供理论参考,结果具有一定的指导意义。     

布设丁坝对60°弯道水流特性影响的数值模拟研究

分别采用RNG k-ε模型和大涡模型结合气液两相流模型对60°弯道内布设丁坝前后的水流特性进行了数值模拟研究,采用VOF法捕捉自由水面,采用隐式算法SIMPLE(Semi-Implicit Method for Pressure-Linked Equations)求解速度与压力耦合方程组,有限体积法用来离散控制方程。对弯道内的水位、流速、弯道横比降的模拟值与实验值进行了比较分析,得出:大涡模型对弯道内水流流态的模拟精度较低,与之相比,采用RNG k-ε模型能更好地模拟出弯道内布设丁坝前后的流场特性。     

混流式模型水轮机整体三维粘性流动计算

计算机和流动解析技术(CFD)的进步，三维粘性流动数值模拟逐步被应用于水轮机系统的设计和改造。本在雷诺时均N-S方程基础上，采用有限体积法和κ-ε双方程紊流模型，计算了混流式模型水轮机整体三维粘性流动。通过三维粘性流动计算，获得了模型水轮机各过流部件的速度、压力分布，进而预估了模型水轮机的效率，并与模型试验结果进行了比较。     

按N·S方程计算明渠扩展段紊流（回流）的第二次进展

继上篇文章［１］之后，我们对扩展段紊流作了进一步研讨，取涡粘性系数为５×１０－４ｍ２／秒左右时，不仅获得了标准的回流长度，而且在角点后出现了成串的小涡，接近原型真实流态，文中提出了一些计算方法问题供大家讨论。