三种湍流模型模拟能力的对比

采用中心有限体积，Runge-Kutta方法显式求解三维Reynolds平均Navier-Stokes方程，使用三种湍流模型数值模拟跨声速及超声速流动。着重介绍半方程J－K模型的两个改进版本：J－K90A模型和J－K92模型，该模型对分离流动有较好的模型能力。J－K模型92年版本具有更好的模拟大攻角，大分离流动的能力，它能较准确地模拟背风面涡的结构与强度，同时能更好地模拟壁面压力分布，当流动存在较强激波时，平衡态的Baldwin-Lomax模型模拟的激波位置明显地靠后。对于附体或中等分离的流动，三种湍流模型都能得到与实验结果吻合良好的结果。     

不同湍流模型模拟无限空间淹没圆射流的比较分析

采用计算流体动力学分析软件Fluent,选择标准κ-ε模型、RNGκ-ε模型以及Realizableκ-ε模型,通过改变速度入口边界条件对气体无限空间淹没湍流圆射流进行数值模拟,将6种情况进行比较,且与实测值及理论值进行比较。结果表明,3种湍流模型均不同程度地反映射流规律,其中,标准κ-ε模型的模拟效果最好,且满足指数分布的速度入口边界条件较符合实际情况。     

均匀环境中气泡羽流的数值模拟

以往对气泡羽流的理论分析,主要集中在半经验性的积分模型方面,对其流动结构揭示很少．应用作者给出的气－液两相流两方程湍流模型及混合有限分析法,对静止均匀环境中两种类型的气泡羽流进行数值模拟和分析．相对各种积分模型,这种模拟气泡羽流的微分方程方法具有较强的预报性和普遍的适应性．数值计算结果与实验相比,吻合很好,从而也验证了湍流模型的正确有效性．     

均匀环境中气泡羽流的数值模拟

以往对气泡羽流的理论分析,主要集中在半径验性的积分模型方面,对其流动结构揭示很少。应用作者给出的气－液两相流程湍流模型及混合有限分析法,对静止均匀环境中两种类型的气泡羽流进行数值模拟和分析,相对各种积分模型,这种模拟气泡羽流的微分方程方法具有较强的预报性和普遍的适应性,数值计算结果与实验相比,吻合很好,从而也验证了湍流模的正确有效笥。     

部分流泵的全三维湍流数值模拟

借助Fluent软件,选择标准κ-ε模型和标准壁面函数对单级部分流泵在设计工况方面进行了三维湍流数值模拟,分析了叶轮、涡壳内流体的流动,指出径向直叶片叶轮进口的冲击损失很大,隔舌前后是能量损失、产生噪声与振动的主要区域,隔舌对泵性能影响较大,蜗壳内存在两个反向的旋涡,蜗壳内的流体在主流和二次流的共同影响下沿着流道向前推进。最后,对泵性能的预测值与实测值作了对比,验证了数值模拟的正确性。     

气泡羽流的双流体两方程湍流模型

从双流体概念出发,结合气－液两相流的特点,建立了描述两相湍流流动两方程模型,两方程为液相湍动能方程和湍动能耗散率方程,通过对各时均运动方程和两方向中三阶以下湍流相关项作模型化处理,完成了上流基本方程组的封闭,并将模型用于均匀环境中菜气泡羽流的数值计算,初步证辽产其正确有效性。     

气泡羽流的双流体两方程湍流模型

从双流体概念出发,结合气—液两相流的特点,建立了描述两相湍流流动两方程模型,两方程为液相湍动能（ｋ）方程和湍动能耗散率（ε）方程．通过对各时均运动方程和两方程中三阶以下湍流相关项作模型化处理,完成了两相流基本方程组的封闭,并将模型用于均匀环境中圆形气泡羽流的数值计算,初步证实了其正确有效性．     

4种湍流模型对混流式水轮机压力脉动模拟的比较

采用RNGk-ε模型、Realizable k-ε模型、Transition SST模型和DES模型,在4种网格尺度下对模型混流式水轮机三维全流道非定常湍流进行模拟.在试验验证的基础上,分析各模型对水轮机压力脉动模拟的适应性,并进行网格无关性分析.分析结果表明:4种湍流模型都可以模拟出尾水管偏心涡带的形态,但尾水涡带在相位上不同,压力脉动的主频或振幅有差别;湍流模型与网格尺度不是单调线性关系,甚至相反;Transition SST模型比RNGk-ε模型、Realizable k-ε模型、DES模型对水轮机压力脉动模拟的适应性更好,在不同网格尺度下预测的压力脉动主频、振幅和试验结果更加吻合.     

圆柱体绕流的数值模拟

采用有限元方法离散求解了雷诺平均Navier-Stokes方程。为了提高流场的分辨率,湍流的模拟采用了亚格子模型的大涡模拟模型,对绕单个圆柱体的绕流问题进行了数值模拟。给出了随时间变化圆柱体周围的流动速度矢量图、柱体上的非定常力系数值计算结果与相关实验结果的比较。数值计算结果与相关实验结果具有合理的一致性。     

圆形卷流特性的数值研究

提出了一个预报圆形卷流特性的双尺度K-ε-(?)~2湍流模型,并结合四点格式的有限解析法用于数值计算。得出了卷流的时均流速、时均温差、雷诺切应力、湍动能及其平衡图、时均中线流速和温差沿x方向的变化规律。这些结果与试验资料基本吻合。     

湍流模型在平板边界层分离流动中的应用

湍流边界层分离是自然界中常见的一种现象,由于其灵敏性,实验难度相当大,所见成功的实验少之又少。本文就目前比较流行的几种湍流模型（如κ－ε系列,κ－ω系列）应用于湍流平板边界层分离流动的计算,并就预测结果与直接数值模拟结果进行了比较。     

不同湍流模型在射流推力矢量喷管数值模拟中的比较分析研究

利用数值模拟手段,分别求解以SA、SST k-ω、EASM k-ω或k-ζ湍流模型封闭的RANS方程,针对激波控制射流推力矢量喷管展开研究,在多个主喷流压比NPR(4.6,7.0,8.78,10.0)和次主流压比SPR(0.7,1.0)下,系统考察了四种不同湍流模型对射流推力矢量喷管性能参数及主喷管内壁面压力分布的预测能力,探讨了激波控制产生推力矢量随不同参数的变化规律。并基于数值分析,定量给出了二次射流所带来的主喷管性能损失。数值计算结果表明,四种湍流模型都能比较准确预测出射流推力矢量喷管的性能参数,在激波捕捉和压力预测方面,相对而言SST k-ω模型最为准确。     

两相湍流PDF矩模型的比较计算

该文选用3种PDF模型的宏观矩模型编制了程序,对竖直管道中的气固两相流动进行了数值模拟,将模拟结果与实验结果进行对比分析,发现了这些PDF模型各自的优缺点.分析造成这些不足之处原因,提出了对模型的湍流时间尺度的修正方法.用修正后的模型对竖直管道中的气固两相流动进行了模拟计算,将修正模型前后的结果和实验结果进行对比,证明...     

基于KIVA的内燃机燃烧室内湍流流动的数值模拟计算

内燃机缸内湍流的研究是个十分重要而且复杂的课题,数值模拟技术为其提供了有效的研究方法.本文利用CFD软件KIVA分别采用标准k-ε,RNGk-ε模型在无旋流和有旋流的两种工况下,对轴对称的ω型燃烧室内的湍流流动进行二维和三维数值模拟计算,并把计算结果与实验数据进行对比,得到了内燃机缸内湍流流动的特性.本文为内燃机港内湍流研究提供了一种比较好的研究方法,此方法和计算结果为内燃机的性能开发与优化设计提供依据.     

船用燃气轮机燃烧室三维冷态湍流数值模拟

对某种船用工业燃气轮机燃烧室中的三维冷态流场进行了数值模拟，此燃烧室具有突台结构，并且燃烧室的入口切向速度分布沿着半径方向是线性的，在计算中采用了改进的κ-ε双方程湍流模型，数值模拟的结果和实验数据进行了比较，结果符合较好，另外，分析了燃烧室内的旋流，回流等流动特性，对于燃烧室的设计与优化工作起到了辅助作用，对燃烧室三维冷态流场数值模拟的成功计算对于今后对燃烧室热态问题进行数值模拟打下了基础。     

基于KIVA的内燃机缸内湍流三维数值模拟

内燃机缸内气体流动是极其复杂的三维湍流运动,本文利用CFD软件KIVA对内燃机缸内湍流进行了三维数值模拟,总结出内燃机缸内流体的流动特性,对内燃机的缸内流体研究具有重要的指导、借鉴意义.     

推移质颗粒3维运动紊动特性试验研究

采用3维粒子示踪测速技术,观测了10种不同示踪粒子的粒径、比重以及水力比降等水沙条件下推移质颗粒的3维运动,并对其紊动特性进行了统计分析.分别探讨了粒径、比重及水力比降对推移质颗粒紊动强度的影响,定性总结了3个方向上紊动特性的变化规律.实验结果表明,推移质颗粒的纵向紊动强度随粒径减小和水力比降的增大而加大,垂向和横向紊动强度在近壁区的变化规律与纵向相反,颗粒比重对紊动强度的影响不明显.     

投影寻踪回归技术在自由面重力流数值模拟和仿真中的应用

将投影寻踪回归（PPR）建模技术用于悬板过流区自由水面的模拟和仿真,并与边界元法的计算结果进行了对比分析,得到了比较满意的结果。该技术具有计算快速简例,无需求解复杂的微分方程等优点,是用统计方法解决复杂工程水力学问题的有益尝试。     

中、美、澳荷载规范关于脉动风特征的规定，

结合中国、美国、澳大利亚三国规范中的相关规定,对脉动风湍流强度、湍流积分长度以及脉动风速功率谱进行了比较。对比分析表明：由中国规范推导出的湍流强度远远小于美国、澳大利亚规范的相关规定;中国规范选取的湍流积分长度不随高度变化,而美国、澳大利亚规范选取的湍流积分长度随高度的增加而增加,在相同高度处,中国规范所选取的湍流积分长度值介于美国、澳大利亚规范之间;在一般建筑物自振频率范围内,中国规范所采用的脉动风速功率谱谱值比美国、澳大利亚规范规定的谱值大。     

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。