重力坝溢流的数值模拟及体型优化

本文讨论溢流曲面的形状优化问题．介绍了如何进一步完善同步迭代法，以求解具有可变区域、流量未知的二维势流的变分问题，在此基础上探讨溢流曲面多目标形状优化和方法。初步应用是成功的，文末给出了示例。     

低Fr数宽尾墩消力池流场3维数值模拟

宽尾墩消力池在许多工程中得到应用,而低Fr数宽尾墩消力池内部流场较为复杂。本文采用RNGk-ε紊流模型结合自由面追踪的VOF方法对低Fr数宽尾墩消力池内部流场及水面形态进行了数值模拟,避免了模型实验中由于测量等其他因素产生的误差。对比两种方案的水流形态及流场特性发现计算值与试验值吻合良好。通过对比两种体型消力池流动结构和紊动能分布特性,获得了模型试验难以测量的流场详细信息,结果令人满意。     

河道水流三维流速场的数值模拟研究

为了寻求一种先进的数值模拟方法来研究河段水流的流场特性,采用VOF紊流数学模型对大渡河安顺场堤防工程兴建河段建堤前后的水流流速场进行了三维数值模拟研究,模拟计算了该河段堤防兴建前后流速场内流速大小、方向、水位等的变化情况。计算表明,VOF紊流数学模型是一种处理复杂自由表面的有效方法。该法不仅具有稳定性好,灵活性强和精度高的优点,而且网格划分灵活,因此能较好地模拟不规则河道边界,很适合于天然河道三维水流流速场问题的数值模拟研究。     

阳升观台阶溢洪道水流数值模拟研究

采用RNG k-ε紊流模型对阳升观台阶溢洪道水力特性进行数值模拟,分析了台阶面水流流态和流场分布情况,并与模型试验对比,结果表明数值模拟的计算成果是准确可靠的。在此基础上,进一步研究了台阶面的流速分布、压力分布、消能率以及紊动能和紊动能耗散率的分布特点。研究表明,台阶面流速从台阶内部至水面逐渐增大;台阶面最大压力出现在台阶水平面上,最小压力出现在台阶竖直面上,且为负压;台阶面水流消能率与台阶级数存在良好的线性关系;紊动能和紊动能耗散率顺水流方向逐渐增大,直至形成均匀的滑移流,两者达到最大。     

基于体型参数组合的Y型宽尾墩水力特性

水流经过宽尾墩后由于收缩挤射,产生三面掺气的大曲率水气交界面,流态异常复杂.利用数值模拟方法对Y型宽尾墩体型参数变化时的水力特性进行了分析研究.采用逐步收敛法比较分析12种不同体型宽尾墩泄流时的流态、水面线与流速分布、宽尾墩始折点处的佛汝德数及消能率等水力特性参数的变化规律.研究结果表明:随着宽尾墩收缩比增大,墩后水舌交汇点下部空腔增大,底流速整体上增大,佛汝德数增大,消能率略有降低;随着宽尾墩墩长增加,出闸水流的跌流趋势更加明显,流速增长加快,佛汝德数减小,消能率略有降低;随着上顶点与始折点高差增大,闸室内水面线升高且壅水效果更加明显,闸室内水流流速加大而消力池段流速反而减小,佛汝德数增大,消能率略有增加;随着始折点与上缩点高差增大,出闸水流纵向拉伸幅度降低,跌流趋势更加明显,佛汝德数增大,整体流速略微增大,消能率减小.     

燃烧室下游流场优化数值模拟研究

建立燃气轮机燃烧室点火前的流体流动计算模型,利用计算流体力学软件,对3组不同速度流体的流动情况进行了模拟计算分析燃烧筒流道内的速度场,压力场,对比燃烧筒内在不同压力和速度下流场内流体的流动,模拟计算区域的流场,然后实际进行点火实验,验证模拟结果,发现流场分布最均匀最有利于点火.     

水在流动油介质中雾化机理的数值模拟研究

基于一种制取流体冰的新方法,对水在流动的互不相溶的油介质中的雾化机理进行了三维数值模拟,求解连续性方程和动量守恒方程并考虑重力及表面张力的影响,对压力速度耦合采用PISO(Pressure Implicit Splitting Operators)算法,利用VOF(Volum e of Flu id)方法中的PLIC(P iecew ise L inear Interface Construction)技术追踪水与油介质之间的移动界面,模拟多种情况下的流动状况,分析了水在喷口处的流速、油的入口流速以及喷口直径对于雾化水滴大小的影响.模拟结果表明,雾化形成的水滴平均直径随水在喷口处的流速增加而增大,随油的入口流速的增加而减小;喷口直径越大,水滴的平均直径越大.     

旋流消能工内空腔旋流的数值模拟

为了克服试验研究的局限,揭示旋流消能工内部的流动特性,以公伯峡水平旋流泄洪洞为例,在原、模型试验研究的基础上,采用Realizablek-ε湍流模型对空腔旋流进行数值模拟.模拟结果表明,压强等值线沿径向大致以旋流空腔为中心的同心圆轴对称分布;旋流区和空腔内流速具有明显的分区特性,旋流区动能沿程由切向动能向轴向动能转变,并得到旋流角的印证;旋流空腔沿旋流洞轴向和径向均有变化;湍动能与湍动能耗散率的径向分布体现出水气交界面处水气混掺紊动、离心力引起壁面摩擦力的增加是空腔旋流具有较大消能率的原因.通过数值模拟与原、模型水力特性的对比分析可知,数值模拟能够客观地反映出空腔旋流内部的流场特性,成果可为旋流消能工内空腔旋流的研究应用提供参考.     

油水旋流分离器数值模拟优化研究

采用计算流体动力学（CFD）软件中的雷诺应力模型（RSM）对油水分离旋流器内部流场进行了数值模拟,研究发现采出液在进口处的相互流动干扰对油水分离效果有重要影响,据此提出了一种新型结构——带有空间阿基米德螺旋线进口流道和导流螺旋的油水旋流分离器。进一步的优化设计和性能试验表明：空间阿基米德螺旋线进口流道和导流螺旋实现了平滑过渡,从而得到较稳定的流场和较高的分离效率。     

洞塞泄洪洞的3维数值模拟研究

为解决高水头、大流量、出口尾水位低导流洞改建洞塞泄洪洞的布置和消能问题,提出了"垂直洞塞+压坡洞塞+水平洞塞组"这种新型的洞塞布置和消能形式,并采用RNGk-ε双方程模型和VOF方法,对采用该种新型洞塞布置形式的洞塞泄洪洞的流场进行了3维紊流数值模拟,得到了压强、流速、消能率等重要水力特性的分布规律,且将部分计算结果与试验结果进行对比分析,结果吻合良好,验证了采用该数值方法计算强紊动、强剪切射流以及大尺度漩涡流动的可行性.同时,研究结果也表明,某水电站非常泄洪洞采用"垂直洞塞+压坡洞塞+水平洞塞组"的消能模式消能,洞内能形成较强的紊动,消能效果好,满足工程要求.     

电站尾水渠施工期渗流场数值分析

为研究施工期尾水渠基础渗流场、渗流稳定以及渗流量等问题,选取电站尾水渠典型断面,建立尾水渠岩土体渗流的数学模型,结合电站尾水渠典型断面确定边界条件,利用伽辽金有限元方程进行数值计算,对尾水渠施工期渗流场进行模拟.结果表明:塑性混凝土防渗墙设计效果较好,渗流量的绝大部分通过防渗墙以下入渗,降低了孔隙水压力;在渗流出溢处水力坡降超出允许水力坡降,该处需采取工程措施,以免发生渗透破坏.这些成果可为施工期尾水渠安全运行提供理论根据.     

电除尘区低温省煤器烟道导流优化的数值模拟

为实现电除尘区低温省煤器的节能改造,利用FLUENT 6.3对电除尘区低温省煤器烟道的流场均化和导流优化设计进行了数值模拟研究.研究结果表明:电除尘区加装低温省煤器后烟道流场严重不均,存在回流和漩涡,局部速度高达26 m/s,最大速度偏差系数达90%,电除尘入口速度分布不均;导流板可有效改善烟道流场,削减回流与漩涡,换热管屏处速度偏差减小30%;电除尘入口烟气向下的平均速度分量由3 m/s削减至0.6 m/s,入口烟气分布趋向均匀;通过变工况数值分析,不同运行工况下的导流板作用变化不大,均具有良好的均流效果.此结果可为工程技术改造提供参考.     

火电站工程仿真技术

介绍工程仿真分析技术在火电厂中的应用，分析主要数学模型的特点。     

格鲁吉亚卡杜里电站跨流域引水水力过渡过程

格鲁吉亚卡杜里电站从两条河流分别取水,通过两条不同长度的引水支洞汇入主洞,是跨流域引水式电站。针对该电站引水系统取水水位不同,支洞长度不同,支洞汇入点水流复杂的问题,采用特征线法建立了水力过渡过程计算的数学模型,计算得到调压室在最不利工况时的最高、最低涌波水位,并与模型试验结果进行了比较,两者吻合性好。建立的复杂引水系统的数学模型对开发跨流域引水式电站具有理论指导意义和实际应用前景。 关键词：跨流域;水力过渡过程;引水系统;卡杜里电站     

明渠水气两相流数值模拟

本文采用紊流代数应力模型计算了明渠强迫掺气水流掺气设施后的两相流动,通过求解气相的质量守恒方程求得两相混合物的掺入浓度分布。算例与实验资料比较,结果基本吻合,表明这种模型是合理可行的。     

火电厂仿真对象的数学模型

以模块化建模理论为基础,导出火电厂仿真对象的基本守恒方程,建立仿真对象的数学模型。     

火电机组仿真培训体系的建设

随着火电机组自动化程度的不断提高,对集控运行人员的操控能力提出了更高、更新的要求。仿真培训由于它独特的培训方式,越来越受到火电企业的青睐。完善的仿真培训体系确保了仿真培训的实施和培训效果。本文阐述,仿真培训体系的建设可以从两方面入手,一方面是要确保开发一套与现场高逼真度仿真系统,来满足仿真培训的硬件需求;另一方面是要加强仿真培训教练员的培养和仿真培训管理制度的建设,才能确保仿真培训的效果,按质按量地培训工作。     

某地铁站非对称坑中坑开挖数值模拟研究

以兰州地铁1号线盘旋路站基坑工程为背景,通过PLAXIS 2D对基坑整体建模,分析了非对称坑中坑开挖过程中支护结构的变形特性;对比了不同工况下两侧支护桩的位移变化规律;研究了内坑开挖对外侧支护结构的影响。结果表明：非对称坑中坑的开挖不同于对称坑中坑的开挖,左右两侧支护结构的水平位移明显不对称,且由于左侧被动土体开挖过深导致基坑上部整体向右侧发生偏移;内坑开挖对外坑两侧支护桩水平位移的影响系数随着挖深基本呈正态分布;在工程施工时宜对左侧支护桩中部、内坑底左侧等区域进行重点监测和防护。     

管道扩张室的数值模拟与形状优化

使用CFD(Computational Fluid Dynamics)技术对带有扩张室的管道建立二维数值模型,在给定流体进口速度为2 m/s的初始条件下,对扩张室长度为40、60、80、100 mm,直径为65、70、75 mm的管道分别进行仿真计算和分析.结果表明,建立的CFD模型能够较好地描述扩张管内的流体流动状态,通过改变扩张室的长度和宽度,可以获得不同形状结构下的流场参数,为扩张室管道的优化设计提供参考.     

基于动态仿真和数值模拟的向家坝地下洞室群施工通风方案优化

通风散烟贯穿于地下洞室群开挖施工全过程.金沙江向家坝右岸地下厂房系统结构复杂、规模庞大、通风散烟难度大,为避免采用传统的通风设计方法造成资源浪费、通风效果差等问题,提出了融入系统仿真和数值模拟的通风方案优化模式.该模式不仅能在考虑风量需求的时变性和动态性的基础上合理布置通风系统,还能模拟不同通风方式下的通风流场形态,便于掌控实际通风效果.研究表明该方法能定量分析自然通风效果、风机不同位置的影响等关键问题,为通风方案的优化设计提供理论依据和技术支持.