Numerical Simulation of One-Dimensional Two-Phase Flow Using a Pressure-Based Algorithm

Two-phase flow is studied numerically one-dimensionally using a two-fluid equation system. A hyperbolic type of governing equation is applied in our simulation. The segregated solution method is promoted and adopted in this article. By establishing mass conservation-based pressure correction, the SIMPLE algorithm is extended to two-phase flow simulations. Numerical results for well-known two-fluid air/water flow benchmark problems are presented and discussed.     

湍流燃烧场中高阶统计矩的PDF模拟

在非结构网格中,发展有限体积法和Monte Carlo法相结合的混合算法来模拟湍流燃烧,求解相互耦合并且相容的平均密度、动量、能量方程组和脉动速度-标量-频率的联合概率密度函数方程,采用稳态层流火焰面模型计算半详细的化学反应机理.对轴对称钝体火焰驻定器后的扩散燃烧进行模拟,比较了速度和标量的平均量和二阶矩的计算结果和实验数据,并研究了速度的扭率(三阶矩)、扁平因子(四阶矩)及边缘概率密度函数的分布.计算表明,高阶统计矩包含的统计误差比低阶统计矩的大,扭率和扁平系数的峰值则集中在剪切层处.     

三维贴体坐标系下燃烧室中两相反应流的数值模拟

本文提供了现代航空发动机主燃烧室中三维两相燃烧流场的数值计算方法。气相场在欧拉坐标中用ＳＬＭＰＬＥ算法求解；液相场在拉格朗勒坐标系中用ＰＳＩＣ算法求解。本数值计算程序采用ｋ－ε双方程湍流模型，旋涡破裂湍流燃烧模型，六通量热辐射模型，采用了三维非正交曲线坐标系，压力交错网格。     

Numerical Simulation of Orifice Cavitating Flows Using Two-Fluid and Three-Fluid Cavitation Models

A number of numerical simulations is carried out to study the turbulent cavitating flow through an orifice. We use two different two-fluid (consisting of two interpenetrating liquid and vapor phases) and three-fluid (consisting of three liquid, vapor, and non-condensable gas phases) cavitation models to extend our study. We use the finite-volume method to solve the multiphase flow governing equations, the SIMPLEC algorithm to link the pressure and velocity equations, and the standard k-? model to treat the turbulence closure problem. We fix the outlet pressure and change the inlet pressure suitably in our simulations. The discharge coefficient values obtained by the two chosen models are compared with each other and those of other reliable experimental and numerical works. The current study shows that there can be considerable differences between the results of two models in describing the inception of cavitations and their resulting vapor volume fraction and velocity distributions in the orifice. Generally, our results show that the three-fluid model provides better accuracy and physics. The current achievement resembles the importance of non-condensable gas consideration in improving the accuracy of numerical results for the orifice cavitating flow study.     

横射流预混燃烧的直接数值模拟研究

采用了直接数值模拟的方法对横射流预混燃烧进行了研究.乙烯/空气预混射流垂直进入高温产物组成的来流,射流当量比为0.6,动量比为8.7,模拟了流动和燃烧两个算例.本文探究了横射流速度场的特性及燃烧对流动的影响,发现燃烧使得流速衰减变慢,湍流耗散变快,射流轨迹更深入来流;同时在横射流火焰中验证了?CH2O?OH、?CH2O...     

多孔介质内层流预混燃烧的数值模拟

燃气与固体构架之间强烈的换热,使多孔介质内的燃烧与自由流中的燃烧有很大不同．模拟了甲烷／空气预混气在多孔介质内的一维层流燃烧过程,详细考察了多孔介质构架中的辐射换热和气固之间对流换热,并使用了详细化学反应机理,其计算结果能够较好地预测多孔介质内的各种燃烧特性．     

数值模拟加力燃烧室热态流场

本文对带有隔热屏、外冷却通道和稳定器的加力燃烧室的热态流场了数值模拟。加力燃烧室中的网格划分采用了非均匀交错网络系统，应用ＳＩＭＰＬＥ算法来求解各守恒方程。采用了双方程ｋ－ε紊流模型来预估紊流特性；采用简单的单步化学反应假设的ｋ－ε－ｇ紊流燃烧模型描述紊流燃烧；采用热通量法辐射模型来估算辐射通量和壁面温度。另外还研究了在加力燃烧室外冷却气流对加气燃烧室筒体壁面进行冷却后壁温分布情况，以及Ｖ型稳定器     

汽油车三效催化转化器反应流的数值模拟

建立了三效催化转化器载体单个孔道内的二维流场模型，并且加入了详细化学反应机理，该机理考虑了8种气体组分和23种表面物质，共有61个基元反应。用计算流体力学软件对反应流进行了数值模拟，得到转化率随温度的变化情况，与试验值吻合良好。并且对模拟得到的气体组分的质量分数分布图进行了分析，得到了流场与催化剂表面化学性质之间的关系，对如何提高三效催化转化器转化率具有重要的参考价值。     

脉动燃烧器内流场的数值模拟

建立了Rijke型脉动燃烧器内自激脉动流动的数学,并采用TVD格式求解了二维非稳态可压流N－S方程,讨论了加热量对脉动流动及对流传热过程的影响,认为速度脉动幅度对对流传热系数的影响比较大,在脉动速度分量波动较大的地方,对流传热系数增加的幅度加大。证明了在Rijke型脉动燃烧器中自激脉动流动增大了对流传热系数。     

球磨机中颗粒混合运动的数值模拟

针对球磨机在火电厂应用广泛而对其内部颗粒混合运动的信息了解甚少的现状,采用离散元法直接跟踪球磨机内的每一个颗粒,考虑其所受重力、摩擦力和碰撞阻力的联合作用,建立了颗粒的三维动力学模型,对球磨机中颗粒复杂混合运动的全过程进行了数值模拟,并着重探讨了颗粒大小、颗粒密度及颗粒粒度不均等关键参数对球磨机中颗粒混合运动特性的影响.结果表明,随着球磨机的转动,球磨机内各区域的颗粒均逐渐混合均匀,但球磨机内不同区域颗粒混合的均匀程度不同.相同填充率条件下,小颗粒混合达到均匀的时间较长;相同粒径条件下,密度较大的颗粒其混合达到均匀的时间也较长.颗粒粒度不均时,随着球磨机的转动,颗粒出现分层现象.     

混合层流动发展规律的数值模拟

采用扩散速度法处理粘性作用项的离散涡方法对混合层流动的发展规律及剪切率对混合层流动发展的影响进行数值模拟。计算结果表明混合层厚度沿流向线性增长 ,混合层流动中大尺度涡结构间的合并是混合层厚度增长的主要因素。混合层厚度及其增长率随剪切率的增加而增大。     

某型燃气轮机燃烧室燃烧流场数值研究

燃气轮机燃烧室的燃烧特性受到旋流强度、雾化特性等因素的强烈影响,旋流强度和雾化特性分析对燃烧室的设计和优化具有非常重要的作用。对燃气轮机燃烧室的燃烧流场,应用商用程序FLUENT进行了数值模拟,并分析了空气过量系数α和燃油雾化粒径对燃烧室内燃烧特性的影响。模拟结果表明,控制空气过量系数和燃油雾化粒径对提高燃烧室工作性能和降低污染物排放具有重要意义。     

稠密气固两相流的直接数值模拟

分别用欧拉方法处理气相场和用拉格朗日方法处理离散颗粒场。在处理粒场时考虑到颗粒直径、比重、材料的刚度、摩擦系数等对颗粒运动的影响。用直接模拟法分别对漏斗流、球磨机以及喷动流化床内颗粒的运动进行了模拟,并通过实验对喷动流化床的模拟结果进行了验证。     

涡轮叶尖间隙流动的数值模拟

采用基于雷诺平均N-S方程的三维CFD计算程序,并结合Spalart-Allmaras-方程或κ-epsilon双方程湍流模型加壁面函数的方法,对涡轮平面叶栅和涡轮级转子的叶尖间隙流场进行了数值计算,详细研究了不同叶尖间隙高度、不同叶尖间隙形式和叶尖间隙有冷气入射时其对涡轮叶尖间隙流场和性能的影响.计算结果表明:叶尖间隙对从大约70%叶高到叶尖位置的叶片损失具有明显的影响;在同样间隙大小情况下,余高间隙叶片等熵效率比平间隙叶片等熵效率约提高了一个百分点;而叶尖间隙有冷气入射时涡轮的等熵效率要比无冷气入射时的等熵效率约提高两个百分点.     

层流预混滞止火焰结构及传播速度的数值模拟

在考虑了甲烷与空气燃烧过程中１７种分子、原子和基团的４６个基元反应的基础上,采用数值模拟方法求解了甲烷层流滞止火焰结构,给出了各种组分与温度的空间分布,计算了不同拉伸率下的甲烷滞止火焰的传播速度,导出了层流预混火焰的传播速度。     

Numerical Simulation of Mixed Convection in a Two-Dimensional Laminar Plane Wall Jet Flow

A two-dimensional, laminar, incompressible mixed convection with plane wall jet is simulated numerically using the stream function–vorticity method. The buoyancy is assisting the main flow. The flow and heat transfer study is carried out for Re = 300–600, Gr = 10³–10⁷, and Pr = 0.01–15. The streamlines, isotherm contours, similarity profiles, vorticity at the walls, and the local and average Nu values are presented and analyzed. In some cases, similarity behaviour is observed. The vorticity profile at the wall is similar to boundary-layer-type flow. However, for high Gr, the wall vorticity increases in the downstream direction. The average Nusselt number increases when Re, Gr, and Pr are increased.     

预混氢气层流燃烧速度的数值模拟

为探讨燃烧模型对预混氢气层流燃烧的适用性和使用方法,采用CFD仿真软件对氢气层流燃烧进行了数值模拟,通过校核与验证方法得到了当量比范围在0.5～1.2条件下正确计算氢气燃烧过程的网格尺寸为0.4 mm、时间步长为0.01 ms、收敛准则为10-4.应用TFSC燃烧模型的控制参数与温度、当量比的拟合关系获得的计算数据和试验数据具有较好的一致性.采用该方法可以正确计算常压下、温度范围300～900 K、当量比范围0.5～1.2的预混氢气层流燃烧速度,补充了高温条件下试验数据的不足.     

环栅式动力除尘器的两相流数值模拟

为了开发、设计高性能产品,针对环栅式动力除尘器进行了二维两相流数值模拟。模拟中使用了颗粒轨道模型。采用κ-ε模型对气相湍流进行模拟,用Stochas模型描述颗粒相的湍流扩散。对灰尘颗粒及气体的流动情况以及除尘器的特性进行了分析研究。     

车用空气滤清器的流场数值模拟与结构改进设计

对滤芯直径为300ram的空气滤清器内空气从自由空间区域进入多孔介质区域的流动进行了数值模拟。通过分析提出了空气滤清器外部结构的改进方案,对提高滤清效率,降低外壳承受压力有显著成效,为空气滤清器的研制和开发提供了实用的参考。     

车用空气滤清器的流场数值模拟与结构改进设计

对滤芯直径为300mm的空气滤清器内空气从自由空间区域进入多孔介质区域的流动进行了数值模拟。通过分析提出了空气滤清器外部结构的改进方案,对提高滤清效率,降低外壳承受压力有显著成效,为空气滤清器的研制和开发提供了实用的参考。