阵列射流冲击冷却流场与温度场的数值模拟

采用数值模拟方法对冲击冷却的流动和传热过程进行了三维数值研究。特别研究了在冲击孔叉排方式下,相邻孔间距、冲击距离以及射流入口雷诺数对冲击表面冷却流动传热特性的影响规律。     

流线形喷嘴时射流泵流场的数值模拟

为分析流线形喷嘴时射流泵的水力特性,采用紊流数值模拟方法,对流线形喷嘴时射流泵流场进行了三维计算。结果表明,随着流量比的增大,工作液流核区衰减得越慢,在喉管入口段工作液提升被吸液的区域有所减小;流量比越大喉管内紊动能最大值出现的位置会靠后且其数值会降低,两股液体混掺作用会变弱;喉管内压力随流量比的增大而逐渐降低且负压区范围有所扩大,最低负压发生在喉管壁处。同一流量比下,流线形喷嘴时射流泵的压力比略微高于圆锥形喷嘴时,但差别很小。流线形喷嘴时射流泵流场的计算成果,可为研究射流泵水力特性提供参考。     

扇形喷嘴射流行为的数值模拟研究

以高压扇形喷嘴射流行为为研究对象,建立了描述扇形喷嘴射流行为的三维数学模型,采用数值模拟方法对不同入口压力、收缩角和V型切槽半角条件下扇形喷嘴射流特性进行研究.研究结果表明:当扇形喷嘴几何参数不变时,随着入口压力增加,射流冲击核心区域内水的流速显著增加,射流冲击宽度变化不显著;随着V型切槽半角的增加,射流冲击核心区域内...     

液化气梭式窑内流场与换热的数值模拟研究

梭式窑内气体的流动与换热状况极为复杂,而流动与换热状况是影响产品质量和生产效率的重要因素,因此开展这方面的理论与实验研究具有重要的意义和价值。通过计算流体力学(CFD)软件——FLUENT6.2模拟研究梭式窑内气体流动与换热,为梭式窑结构优化、节能降污等进行基础性研究。     

弱剪切平面湍流射流的直接数值模拟

采用直接数值模拟方法研究了弱剪切平面湍流射流的涡量场。其中“弱剪切”是指射流出口速度与伴随流速度的大小在同一数量级(文中为2：1)。计算结果精确捕捉到了大涡卷起、两涡配对及特殊的三涡合并现象。纵向速度U的平均分布与实验值符合得很好。由于涡量场关于射流轴线的完全对称性，雷诺应力的分布较为特殊。图6参8     

多股多层水平淹没射流模型试验与数值模拟研究进展

针对多股多层水平淹没射流新型消能工特点,采用模型试验与数值模拟相结合方法,比较分析了国内外研究现状,并评述了预测能力,探讨了消能效果及影响因素,为未来研究方向提供了参考.     

顶部浸没式气体射流初始冲击行为特征的数值模拟

采用数值模拟方法对冲击水浴式洗涤净化过程中顶部浸没气体射流冲击液体的气液流动过程进行了研究。着重揭示了在气体射流冲击液体初始阶段的冲击行为过程,获得了最大冲击深度等表征冲击流动的参数及其变化规律。数值模拟得到了与实验相同的结论。数值研究发现:冲击凹坑的发展变化经历了凹坑形成、凹坑长大、凹坑膨胀停滞和凹坑上浮运动4个阶段;气体射流动量的大小是影响最大冲击深度的重要因素之一;在气体射流动量一定的情况下,最大冲击深度随着喷口尺寸的增加而减小;管口浸没深度对气体射流最大冲击深度的影响不大。     

有限空间内平面相交射流的数值模拟

本文利用ＳＩＭＰＬＥ算法对有限空间内平面相交射流的等温流场进行了数值模拟。差分格式为乘方格式,文中计算和分析了相交射流的夹角、间距和截面突扩比对流场和射流汇合的影响。计算结果在定性上是合理的。     

三维横向紊动射流流场结构的数值分析

对横向紊动射流流场结构、流动机理的研究具有重要的学术意义．同时对解决工程应用中存在的许多问题具有指导作用。利用RNG模型对横流中单股紊动射流流场的流动特性进行了数值模拟。运用SIMPLEC算法求解了适体坐标系下的控制方程．壁面函数法处理近壁区流动。得到了射流与主气流速度比为2和4的流场。结果表明：较大的射流速度对主气流流场影响大；射流内部已形成明显的反向涡旋对(CVP)；射流喷孔上游处出现了主气流向喷孔内部流动的趋势；射流喷孔背风侧存在尾迹区。图7表1参10     

自然循环热水锅炉射流装置的数值模拟研究

结合生产的实际需要,利用FLUENT软件对自然循环热水锅炉射流装置的工作过程进行了数值模拟,并通过对相关参数的监测,给出了各参数对射流装置工作效能影响的规律。     

旋流对高温空气燃烧影响的模拟研究

以工业炉的高温空气燃烧技术应用为背景,对一个同心式轴向旋流高温空气燃烧器单烧嘴燃烧室内的高温空气燃烧特性进行了模拟研究。湍流输运方程采用RSM模型,气相燃烧模型采用函数的PDF燃烧模型,辐射换热过程采用离散坐标法模拟,NOx模型为热力型。以天然气为燃料,在预热空气温度为1 273 K,空气含氧量为8%。燃烧总过量空气系数为1.1的条件下,进行了数值模拟计算,讨论了旋流角度和燃烧器的螺旋伸展长度等参数对NOx排放、局部温度、氧浓度和CO浓度分布等的影响。结果表明,旋流燃烧器能进一步降低NO排放,使燃烧更加完全。当螺旋肋片伸展因子R=2,燃料/空气速度比a=1.09,旋流角度θ=180°时,NO排放浓度最小,出口NO的摩尔分数为12.9×10-6,出口CO的摩尔分数为29×10-6。而当旋流角度θ=0°时(直射流),出口NO的摩尔分数为31.7×10-6,出口CO的摩尔分数为372×10-6。     

带中心钝体旋流燃烧器的数值模拟

借助FLUENT软件平台,对旋流燃烧器出口的流场进行了三维数值模拟,得出了燃烧器出口的流线、回流区、湍流动能分布.此外,分析了中心钝体形状及旋流二次风速对回流区大小的影响.模拟结果为工业运行、设计和改造提供了参考.     

煤掺烧生物质旋流燃烧器流场的数值模拟

为探索适用于煤掺烧生物质的旋流燃烧器结构形式,采用Fluent软件对旋流燃烧器进行了冷态数值模拟,计算结果表明旋流叶片安装角度合适,旋流燃烧器中流出的气体质点既有旋转向前的趋势,又有从切向飞出的趋势,气流初期扰动非常强烈。研究发现改变燃烧室形状对燃烧室内气相速度场、颗粒轨迹以及湍流强度等特性参数都有较大影响,长方体型燃烧室对燃料和氧化剂的混合和燃烧更有利。     

有旋燃烧器的数值模拟

采用κ-ε双方程模型模拟计算了冷态燃气在轴对称渐扩燃烧器内的有旋流动状态;分析了不同旋流强度对速度分布、回流区形状大小的影响及旋流强度与出口速度之间的相互关系;预报了有旋流和无旋流下燃烧器内的流场分布;给出了燃烧器出口速度随旋流强度的变化趋势,为燃烧器设计提供理论依据。     

浮力对湍流旋流火焰影响的数值模拟

采用浮力修正的k-ε湍流模型和涡团耗散（EDC）湍流燃烧模型,对旋流燃烧室内具有不同初始切向动量或旋流数的受浮力作用的甲烷湍流火焰进行了数值模拟,得到三组工况下的气体温度场、组分体积分数场、速度场和湍流脉动特性的分布,并与试验测量数据进行了比较.结果表明：浮力对初始切向动量或旋流数较高的湍流火焰有更强的影响.     

空间淹没水跃流态特征数值计算

空间水跃可使局部范围内水流紊动剧烈,提高水流稳定性和消能效率,消能效果较好。为探讨空间水跃的流态特性,基于RNGκ-ε紊流模型和流体体积函数(VOF)自由表面处理方法,建立了三维紊流数学模型,数值模拟了突扩比为0.833、0.667、0.500、0.333等4种空间水跃情况,讨论了不同突扩比下空间淹没水跃的流态及漩涡演变规律。结果表明,空间水跃下游流态存在左右摆动、主流轴线聚集等现象,当突扩比小于一定值后,在水跃发展过程中将产生游离的立轴漩涡。研究成果为空间水跃在水利工程中的应用提供了理论依据和参考。     

旋流燃烧器数值模拟和优化改造

某电站煤粉锅炉采用旋流燃烧器,在运行中燃烧器出现调节能力差的问题.针对此情况,我们分别按照分析缺陷、虚拟改造以及优化改造3个步骤进行研究,以及对应的3个不同工况进行了数值模拟计算.运用k-ε数学模型,并借助Fluent 6.0对单个旋流燃烧器的一、二次风的流场进行三维数值模拟计算.通过数值模拟我们对旋流燃烧器进行了优化改造,并通过有限的但是精确的现场测试数据对比,很好地验证了本次数值模拟的准确性.     

燃料中心进入的旋流燃烧数值模拟

采用统一二阶矩(USM)旋流燃烧模型对旋流数为0.5的美国Sandia国家实验室甲烷-空气旋流火焰进行了数值模拟.预报的轴向、切向时均速度、脉动速度均方根值、温度以及CO2和H2O浓度分布都和实验值吻合,验证了统一二阶矩模型的可靠性.从测量值和预报值可以看出,火焰几乎就位于回流区内,燃烧过程进行得很快,回流区的存在强化了燃烧.     

不同湍流模型对强旋流动的数值模拟

在径向浓淡旋流煤粉燃烧器单相冷态试验的基础上，充分考虑旋转对湍流流场的影响，有用k-ε双方程及其修正模型和二阶矩雷诺应力模型（DSM），对流旋煤粉燃烧器出口强旋流场进行了数值模拟。数值计算结果表明：k-ε双方程模型定性上可以预报出强旋流场的主要特点，但回流区的预报区域偏大，轴向速度的预报结果与试验值有一定差距，预报的回流速度偏低，速度衰减过快，这是由于k-ε湍流模型采用了较多的简化和未考虑旋转对湍流的影响。采用基于旋转体系使湍流脉动加强和削弱两种作用的修正方法对k-ε双方程的湍流耗散率方程进行修正。计算结果表明：从旋转体系可使湍流能量加强出发的Bardina涡量修正方法，预报回流区范围较标准k-ε湍流模型缩小，更加接近于试验值。其计算结果优于使湍流 脉动削弱的Richardson修正。DSM模型对轴向回流速度和切向速度后期分布预报结果较上述模型有较大改善，可体现出湍流雷诺应力非均匀各向异性的特点，虽然此模型仍有收敛速度慢、计算时间长的缺点，但对预报强旋流动是一个精度较高、极具潜力的方法 。图9参11     

基于LBM的波浪作用下动量射流数值模拟

为了进一步研究射流在有限水深波浪环境下的流动规律,拓宽LBM在水利工程学科中的应用范围,将LB方法的原理应用于自由表面处理、边界条件设定、紊流模型的耦合求解、造波及消波等关键问题上,建立了二维多松弛LB数值波浪水槽模型。运用该模型模拟不同波浪环境下动量射流的紊动特征及变化规律,得到射流在不同工况下的轴线速度衰减、扩展半宽变化和横断面速度分布等规律。研究表明,该模型具有很好的适用性,可以较好地模拟射流问题。