32Sh-19离心泵流场的全三维数值模拟

针对改型后的32Sh-19 离心式循环水泵,运用CFD商业软件对其流场进行了全三维数值模拟,通过选取适当的数学物理模型得出了水泵内部流场的分布规律。结果表明改型后的水泵有较好的水力性能和变工况适应性。同时,对改型后存在的不足进行了分析并提出了改进建议。     

混流式水轮机全流道内部流场CFD数值模拟研究

根据标准κ-ε双方程和雷诺时均(N-S)方程,给定转轮边界条件,建立水轮机内部流动的数学模型。通过Fluent,以HL002-LJ-410混流型水轮机为例,对水轮机全流道内部流场进行了三维数值模拟研究。获取了水轮机在最优工况、小开度工况和大开度工况3种典型工况下过流部件的湍流流动性能参数和流场分布。计算结果表明,对比其他两工况下最优工况时蜗壳静压、流速和尾水管流动较理想。同时表明,水轮机过流部件有一定的改造优化空间。     

轴流式水轮机轮缘间隙三维紊流数值模拟

应用雷诺应力模型对轴流式水轮机轮缘间隙的三维紊流流动进行了雷诺平均N-S方程的数值计算与分析.对转轮直径为340 mm的5叶片轴流式水轮机在轮缘间隙为0mm、0.25 mm、0.5 mm、1 mm时分别进行了分析计算,分析了轴流式水轮机轮缘问隙对叶片压力分布、速度矢量、数值效率和间隙漏水量的影响,研究了轴流式水轮机轮缘间隙内流动规律,提出了轴流式水轮机轮缘间隙对轴流式水轮机优化设计的重要性.实例表明,用三维紊流数值模拟方法研究轴流式水轮机轮缘间隙是改进和优化轴流式水轮机设计的一个重要过程.     

垂直轴风力机三维气动性能的数值模拟及分析

为深入了解直叶片垂直轴风力机的气动性能,并为垂直轴风力机优化设计提供思路,采用Fluent中的滑移网格技术对垂直轴风力机的流场进行了三维数值模拟。文中分析了该垂直轴风力机风轮流场的变化、风轮同一时刻不同截面处的流场分布特点、同一叶片在一个周期内处于不同相位角时的速度分布特性,并利用力矩系数的监测值及相关计算公式得出该风力机的风能利用系数。得出了垂直轴风力机进入稳定状态后流场变化具有周期性,尾流区域不断变窄,流场分布与所处相位角有关等结论,并在分析的基础上提出了一种在结构上可能具有更优潜质的变形垂直轴风力机。     

水轮机转轮泥沙磨损的数值模拟

本文利用κ－ε－Ａｐ两组湍流模型计算水轮机转轮中泥沙固液两相湍流。根据液相和固相三维流速场的计算结果数值模拟了转轮叶片面的泥沙磨损。     

切向燃烧锅炉炉膛三维等温流场的数值模拟

用ＳＩＭＰＬＥＳＴ算法对切向燃烧锅炉炉膛三维空间内的等温流场进行了数值模拟。差分格式为迎风格式,湍流模型选用ｋ－ε双方程模型,计算网格为２０×２０×１１。文中通过假设炉膛尺寸,计算得出了炉膛的几个截面的速度、压力以及湍流动能分布情况。计算结果定性上合理,定量上接近,切圆大小符合实际。     

葛洲坝下游中华鲟产卵场三维流场的数值模拟

将水动力学N-S方程、k-ε紊流数值模型与计算水气两相流的方法VOF相结合,采用控制体积法离散计算区域,建立了葛洲坝下游中华鲟产卵场的三维流场模拟模型。运用该模型模拟了二种不同进口边界条件下葛洲坝下游不足5km江段的三维水流特征。结合中华鲟的生态水力学特性,分析了中华鲟产卵繁殖的流场特性。可从某一方面为三峡水库优化调度提供理论依据和技术参数。     

三维平面混合层流场的直接数值模拟

用拟谱方法对三维湍流混合层的流场进行了直接数值模拟，描绘了流场展向涡和流向涡的演变过程以及混合层的三维发展情况，对展向涡和流向涡的结构在演变过程的拟序特征进行了分析。为了验证混合层湍流直接数值模拟(DNS)的正确性和可靠性，将流场的模拟结果与前人的实验进行了对比，定量对比了流向涡湍流脉动速度和混合层涡量厚度等流动量。数值计算与前人实验的结果吻合良好，验证了直接数值模拟计算方法的正确性和可靠性。     

鱼背山水库岸边阶梯溢洪道流场的三维数值模拟

本文采用κ-ε双方程紊流模型，针对复杂曲线自由水面和边界条件，分别引入适用于分层两相流的流体体积分数（VOF）模型求解曲线自由水面和非结构网格来划分三维计算区域，成功地对鱼背山水库岸边阶梯溢洪道流场进行了三维紊流数值模拟，得到了溢洪道沿程的自由水面位置，速度大小而分布，阶梯面上的压力，流场的紊动动能和紊动耗散率分布等重要流场特性，尤其是各种特性参数沿溢洪道宽度方向的变化和分布，利用上、下游的水深和流速计算了阶梯溢洪道的消能率，对阶梯溢洪道的紊流数值模拟研究做了一些开拓性工作。     

300MW汽轮机凝汽器喉部出口流场的三维数值模拟

为了减少占地面积,国产优化引进型300MW汽轮机将压力最低的2个低压加热器放置于凝汽器喉部,从而导致汽轮机喉部流场出现不均匀,最终导致凝汽器热负荷的不均匀。文中采用κ-ε模型并结合壁面函数法,利用SIMPLEC 算法编程,对300 MW汽轮机喉部流场进行了三维数值模拟,分析了凝汽器喉部出口流场的不均匀性和造成流场不均匀的原因。结果表明,由于内置式低压加热器的影响和凝汽器喉部棱台扩散的作用,使凝汽器喉部出口流场的速度分布产生很大的不均匀性。汽流在低压加热器两侧形成局部的高速区,并延续到喉部出口截面。同时,在低压加热器的正下方形成低速涡流区,在喉部斜壁下方也产生一定的回流,并且在靠近凝汽器入口截面的4个角处形成低速区。对该凝汽器喉部流场的三维数值模拟结果,有助于了解具有内置式低压加热器凝汽器喉部汽流的流动机理,为凝汽器喉部的设计和改造以及汽轮机的经济运行奠定一定的基础。     

直接空冷汽轮机排汽装置内部流场的数值模拟

采用k-ε模型并结合壁面函数法,利用SIMPLE算法编程,对某具有内置式低压加热器和减温减压器的直接空冷汽轮机排汽装置的内部流场进行了三维数值模拟,得到了整个排汽装置内部流场的速度分布情况。结果表明,内置式低压加热器和减温减压器使排汽装置接颈出口流场速度分布的不均匀性加大,从而导致蒸汽在排汽装置内流动的汽阻和压损增大,最终影响到机组运行的经济性。     

旋转气冷涡轮三维流场的实验与数值研究

采用k-e湍流模型对气冷涡轮在静止和旋转2种工况下三维流场进行数值计算,并与PIV测量结果进行对比。计算得到射流和主流的掺混区域三维速度以及射流尾迹区二次流动,k-e湍流模型的计算结果与实验基本吻合。与静止涡轮流场相比,旋转状态下涡轮内部流场中存在的离心力、哥氏力的作用使射流与主流掺混流场三维速度发生改变,其中径向速度的改变明显。计算和实验结果表明,旋转对气冷涡轮叶片压力面侧流场的影响大于吸力面。同时,吹风比增大使射流与主流掺混流场区域以及射流尾迹区的范围扩大。     

液力变矩器涡轮内流场数值计算

利用流体分析软件Fluent对液力变矩器涡轮内流场进行了数值计算。采用稳态交互面技术处理旋转速度不同的各叶轮之间的相互作用。分析了涡轮流道内流体速度、压力及压力损失情况,阐述了流场形成机理,结果与国内外相关领域研究成果基本相符,为液力变矩器设计提供了理论依据。     

汽轮机复杂结构部件内流场的数值解

介绍了汽轮机复杂结构部件内流场数值计算采用的计算方法、几何物理模型、参数的选取、边界条件的确定,并对排汽缸、汽封等的一些计算算例进行了简要介绍。     

25kW独立运行式水平轴潮流能发电系统

在分析潮流能发电装置特点的基础上,设计了25kW独立运行式水平轴潮流能发电系统。样机系统由经过优化设计的能量捕获机构、功率分流合流式的机械传动机构及蓄电池储能的电气控制系统组成。在系统透平机构捕能性能的理论预测、机械传动及电气系统的模型分析基础上,通过数字仿真对整机系统的工作性能进行了预测。海上试验结果显示,样机在实际海况下工作稳定,最大发电功率达到设计功率等级,验证了系统设计的有效性。该系统可作为独立发电装置向海岛地区用户提供电能。     

大型水轮发电机空气流场数值计算分析

采用CFD技术对三峡水轮发电机空气流场进行了数值计算。首先应用三维造型软件建立了计算模型,然后通过Parasolid导入Gambit划分网格,使控制方程在计算区域得到离散,最后把网格文件导入求解器中经合理设置后进行求解。计算得到了电机各部位的流体速度与静压分布云图,充分展示了空气在电机内的实际流动情况,有利于对冷却系统的优化设计。     

分布式能源系统垂直轴风机特性的数值模拟与分析

研究了一种小型分布式能源系统用阻力型垂直轴风机(VAWT)的特性,在原有风机基础上,将风轮增加为两层。基于流体动力学(CFD)对风机性能进行计算,依据空气动力学原理,模拟风轮与空气的流固耦合作用,分析流场风速分布以及风机在不同旋转角度下的综合受力情况,根据转矩特性,在Matlab中建立风轮的数学模型,然后使用最大功率跟踪控制方法,建立风机发电系统的数学模型,从而仿真得到发电机的电压、电流等发电特性曲线。最后,与实测数据进行对比,验证了数值仿真和分析的正确性,为今后该类风机结构优化设计和效率提升提供了借鉴和参考。     

电弧电流以及纵向磁场对小电流真空电弧特性影响的数值仿真

建立了小电流真空电弧的双温度磁流体动力学模型,根据该模型首先对小电流真空电弧的基本特性进行了仿真研究,分析了不同电弧电流和不同纵向磁场强度对小电流真空电弧特性的影响。仿真结果表明,电弧电流和纵向磁场对小电流真空电弧特性的影响是明显的,仿真结果与实验结果基本吻合,尤其是离子温度的仿真结果与实验更加接近。另外,仿真结果还表明,对于小电流真空电弧而言,随着纵向磁场的增大,电子温度逐渐增大,变化趋势与实验结果一致。     

流态化风水联合冷渣器冷态空气流场数值模拟研究

循环流化床锅炉排渣用风水联合冷渣器内的供风流动特性对于冷渣器能否正常排渣具有至关重要的作用。依据冷态试验台试验数据,采用数值模拟计算方法,综合分析、对比、总结了风水联合冷渣器内空气流场的速度、压力等参数的分布及变化规律。结果表明,数值模拟计算结果与试验测量值符合很好,准确地模拟了冷渣器内空气速度场的分布情况。同时也给出了冷渣器内流场的速度矢量分布、速度大小分布及压力分布规律,并对流场内的空气流动特性进行了分析。