方柱绕流数值模拟

利用FLUENT中的RNG k-ε算法对长宽比H/B=1.5方柱绕流进行数值模拟,分别模拟了在雷诺数Re=800的亚临界条件下,4种不同情况下的流动。分别为:流体流过单个方柱,流体流过间距为1H,2H,3H的两并列方柱的流动。根据数值模拟结果,分别得出了4种流动状态下流场,壁面的升阻力系数。并对升力系数进行傅里叶变换,分析及归纳了方柱绕流旋涡脱落的规律。     

高雷诺数圆柱绕流的数值模拟

本文试图通过不同精度的差分格式在较高Re数下的计算结果的对照比较,以期了解在高Re数下不同格式的优劣,达到合理选择计算格式,使其达到既计算精确,又相对节省时间的目的。     

单墩绕流的三维数值模拟

应用流体动力学软件fluent中雷诺应力方程模型和VOF方法,模拟了单墩绕流现象。结果表明:桥墩的阻水作用使墩前的水面在上游不远处开始逐渐升高,至墩前达到最高值,形成墩前的向下水流;墩后靠近桥墩水面处有逆向水流产生;水面线会受到桥墩的影响,桥梁的修建减小了断面过流面积,再加上桥墩本身的阻力,使水流流线在桥梁的上游收缩、下游扩散,形成桥墩前方的壅水现象。     

基于FLUENT的小雷诺数下方柱绕流的数值模拟

采用FLUENT对小雷诺数（Re〈52）下方柱绕流进行数值模拟,分析方柱后对称反向漩涡的图谱与漩涡尺寸的特点,分析研究表明：在小雷诺数下,方柱绕流的图谱与圆柱绕流图谱相似,并存在两个特征雷诺数,但两个特征雷诺数较圆柱绕流的小些;方柱绕流对称反向漩涡尺寸与雷诺数呈线性关系变化,并且漩涡发生得比圆柱绕流更为剧烈;方柱绕流柱体后的漩涡能够较容易达到稳定状态。研究结论进一步丰富方柱绕流问题。     

高雷诺数下双圆柱绕流的数值模拟

本文使用表面涡法研究高雷诺数下不同排列方式双圆柱绕流的流动状态，计算了双圆柱在并列、串列及级列的情况下的各种流动结构，涡街的变化及作用在圆柱上的受力情况。本文结果清楚地描述了双圆柱绕流复杂的流动状况，计算结果与实验显示的流动状况十分相似，斯特罗哈数和阻力系数与实验结果符合得很好。     

低雷诺数下的钉螺绕流特征数值模拟

研究钉螺在水流中的运动规律对于控制钉螺扩散具有十分重要的意义。通过开源流体力学计算软件OpenFOAM,使用非结构化的三角形网格拟合钉螺边界,采用有限体积法和PISO算法计算平面无限区域中黏性不可压缩流体下的钉螺绕流运动,模拟了低雷诺数下横向和纵向2种水流条件螺体后方尾流形态变化,详细描述了漩涡脱落过程等现象;对比分析不同条件下钉螺的阻力系数C_D、回流区长度L_w/D、斯特罗哈数St等的区别。研究结果表明:随着雷诺数的增加,钉螺的阻力系数逐渐减小,尾流形态呈现3种不同的形态,初步确定各流态转变的临界雷诺数的范围。该研究可为进一步掌握钉螺扩散规律、改进水利阻螺措施提供理论依据。     

斜坡上的密度流数值模拟研究

为了探讨均匀密度环境水体中斜坡密度流的运动规律,建立了立面二维RNG k-ε紊流数学模型,通过与已有试验资料对比,验证了该模型的合理性与准确性。利用该模型模拟不同坡角和流量下的斜坡密度流,研究结果表明:密度流头部流速与坡角具有一定的函数关系,存在一个最优坡角使得相同条件下的头部流速最大;头部流速与浮力通量的三次方根之间并非严格的正比例函数关系,在流量较小或较大时将发生偏离;密度流运动过程中,头部形态不断扩大,头部的厚长比逐渐减小;头部扩大的速率随着坡角和流量的增大而增大,最后逐渐趋于一个稳定速率。研究结果能够帮助进一步了解斜坡密度流的运动规律。     

槽道中方形障碍物绕流的大涡模拟

本文应用二阶全展开ETG有限元离散格式与大涡模拟相结合的方法对固定在槽道一侧的方形障碍物的绕流进行了数值模拟，计算了雷诺数为40000的湍流情况下的绕流流场，将模拟结果与实验结果及他人的数值结果进行了对比，符合较好，表明大涡模拟与所论的具有较高精度的数值算法相结合，适合于具有大尺度涡的绕流运动流场的分析。     

Numerical simulation of turbulent flow around a forced moving circular cylinder on cut cells

Fixed and forced moving circular cylinders in turbulent flows are studied by using the Large Eddy Simulation （LES） and two-equation based Detached Eddy Simulation （DES） turbulence models. The Cartesian cut cell approach is adopted to track the body surface across a stationary background grid covering the whole computational domain. A cell-centered finite volume method of second-order accuracy in both time and space is developed to solve the flow field in fluid cells, which is also modified accordingly in cut cells and merged cells. In order to compare different turbulence models, the current flow past a fixed circular cylinder at a moderate Reynolds number, Re = 3 900, is tested first. The model is also applied to the simulation of a forced oscillating circular cylinder in the turbulent flow, and the influences of different oscillation amplitudes, frequencies and free stream velocities are discussed. The numerical results indicate that the present numerical model based on the Cartesian cut cell approach is capable of solving the turbulent flow around a body undergoing motions, which is a foundation for the possible future study on wake induced oscillation and vortex induced vibration.     

导流板对海底管道绕流影响的数值模拟与试验研究

采用试验研究和数值模拟相结合的方法为对海底管道添加导流板后的绕流特性进行了研究。数值模型利用有限体积法进行离散,湍流模型采用标准kε湍流模型。通过对比分析,数值模拟结果与试验结果吻合较好。同时对不同间隙比下导流板对迎流面前驻点、流速分布、管道表面压力分布、升阻力系数及床面剪应力的影响进行了分析,为海底管道冲刷及防护技术的进一步研究奠定了基础。     

丁坝冲刷的三维紊流模拟研究

丁坝附近的流态和冲刷情况在工程中一直受到人们的重视.本文采用三维RNG紊流模型,结合璧面函数法,利用VOF方法和空度方法处理不规则边界、河床变形及自由水面,采用不平衡推移质输沙模型,同时考虑床面坡度对推移质输沙及临界启动切应力的综合影响,精细模拟了丁坝附近的流场、地形冲淤变化、冲刷坑形态等,并把计算结果与实验资料进行了对比分析,二者吻合较好.模型准确的反映了丁坝局部流态、冲刷的过程和特征.     

Large-Eddy simulation of three-dimensional turbulent flow around a circular pier

1. INTRODUCTION The local scouring around a circular pier occurs rather frequently in engineering, which is closely related to the flow field and the movable bed. The flow field is a complex three-dimensional unsteady flow. The complexity is further magnified due to the interaction between the flow and the movable bed during scouring. Hitherto, there have been a number of investigations on the problem, but most of the studies focused on the formation of the maximum scouring depth based on…     

亚临界雷诺数下波浪型圆柱绕流的数值模拟及减阻研究

采用大涡模拟数值方法对亚临界雷诺数Re=3000下波浪型圆柱的绕流现象进行研究分析。研究结果表明,波浪型圆柱的三维尾迹涡结构能得到很好的控制,它在轴向方向呈现周期性正负涡的交替分布特性。随着幅值的增大,波浪型圆柱表面的自由剪切层得以延展,使得旋涡的脱落发生在波浪型圆柱下游较远处,从而达到减阻的目的。波浪型圆柱与普通直圆柱相比,其幅值对平均阻力系数及脉动升力系数的减少及尾迹控制有着更重要的影响,最大减阻可达16%。     

基于混合平面法的轴流式水轮机内三维湍流数值模拟

通过求解由κ-ε双方程湍流模型封闭的三维时均N-S方程对轴流式水轮机内部四个典型工况的全三维紊流场进行了计算,并采用“混合平面”法处理转轮与导叶问动静耦合流动的参数传递和相互干扰问题。捕捉到了轴流式水轮机内部压力分布和速度分布等重要的流动信息,在此基础上计算了四个工况下转轮的水力效率。结果表明,该方法能够较为准确地预测出轴流式水轮机转轮与导叶间的总性能参数及内部流场结构,所得到的结果对进行轴流式水轮机的水力设计或改型优化设计等研究具有重要的指导意义。     

透水框架的三方柱绕流数值分析

针对四面六边透水框架按高度分层后形成等边三角形布置的三方柱绕流问题进行了数值模拟,分析不同间距比l/d=1.5,2,3,4,5,7下流场分布和各方柱的升、阻力系数以及斯特劳哈尔数的特性。研究结果表明:当l/d=1.5~7时,B,C柱尾流场经历了近处漩涡掺混到近处漩涡分离,远处漩涡掺混到远处漩涡分离,最后形成各自独立的方柱绕流;在l/d=2时,各方柱的平均阻力系数明显减小,并且通过对流场分析发现此间距比下对水流的减速效果最明显;由于B,C柱的存在与单方柱绕流有很大区别:在流场方面,l/d=1.5时,B,C柱限制A柱边界层剪切带的卷起,随间距比的增加这种现象逐渐消失;在动力特性上,A柱的阻力系数明显小于单方柱绕流情况。斯特劳哈尔数Sr随间距比的增大而逐渐增大并趋近于单方柱绕流的值。     

翻卷水舌鼻坎挑流的紊流数值模拟

将斜鼻坎与外边墙平面转弯相结合可使挑射水舌在空中横向翻卷,扩散更为显,同时,水舌中心线与溢洪道中心线形成较大的偏角,中将此种鼻坎称为翻卷水舌挑流鼻坎．通过翻卷水舌挑流鼻坎的水流属于带有复杂自由表面的紊流流动,本采用VOF法和k-ε紊流模型进行模拟,获得了详细的三维水流结构,计算与实测的水面线吻合良好,表明将紊流数学模型用于溢洪道翻卷水舌的数值模拟是合理可行的．     

单股窄薄片状射流入射水垫塘流场数值模拟研究

表孔宽尾墩-深孔窄缝挑坎联合泄洪形成的窄薄片状交错射流消能是一种新型消能型式。采用RNG k—ε紊流模型和VOF法结合溪洛渡双曲拱坝反拱形水垫塘对单股窄薄片状射流入射水垫塘的非定常流场进行了三维数值模拟。全面细致的分析讨论了单股窄薄片状射流进入消力池后的水流结构与消能机理,为进一步深入研究多股多层窄薄片状射流和该种新型消能型式的应用奠定基础。     

轴流泵装置紊流数值模拟与性能预测

运用紊流数值模拟技术对包括转轮、导叶在内的轴流泵装置进行数值模拟.计算采用RNG紊流模型,通过SIMPLEC算法,采用有限体积法离散Navier-Stokes方程,计算了不同工况下轴流泵装置流定常流动和非常定流.通过计算预测了泵装置性能,并与模型试验结果进行了比较;通过与已有实验成果比较,得出计算结果与实验结果吻合较好,表明计算结果是可信的,数值计算方法是可行的.