利用Fluent软件研究景观水体循环模式与流场优化

为解决城市景观水体的封闭缓流问题,对建立景观水体循环模式、流场分析和优化方法进行了探讨和研究.以华北某市新建产业区内河湖景观水体为研究对象,利用Fluent流体力学计算软件模拟其流场分析模型,并结合流场分析结果,选出循环不利的位置进行流场优化,从而增强水体的循环流动,为城市景观水体的建设提供参考.     

风特性对焊接厂房自然通风效果影响的探讨

本文利用计算机模拟CFD手段探讨了风特性对某大型焊接厂房自然通风效果的影响,指出在CFD模拟中采用非连续风边界条件更能客观反映厂房的实际通风效果,同时指出风向不同时厂房的通风效果是有差异的,从而为CFD模拟和工程设计提供一定的参考。     

方形吸顶散流器射流边界特性实验研究

通过对4种不同尺寸的方形吸顶散流器在喉部风速为2～5 m/s时的多工况等温实验,研究了方形散流器射流扩散宽度、下降距、射程等射流特征参数,通过绘制射流包络面,分析了射流边界变化特点。结果表明:方型吸顶散流器4个面的送风射流呈现3个阶段的特征;整个送风射程达3～12 m,可在顶棚形成良好的扁平射流,贴附射流最大下降距离为0.87 m;射流回流对室内温度均匀分布、营造良好的热舒适环境有一定的作用。利用实验数据,获得了单股射流扩散宽度与射程的多元回归公式。     

方形钢管混凝土结构的特点及研究展望

本文通过与圆形钢管混凝土相比,阐述了方形钢管混凝土的特点和优势,并对其提出了研究展望,认为这种新型结构具有广泛的应用前景。     

湍流度对人体周围流场及舒适性的影响研究

用计算流体力学（CFD）数值方法以实际空调办公房间为研究对象,在4种不同工况下,对室内流场分布和人体的舒适性进行了模拟和分析。结果表明：在低风速和低湍流度的进风口气流下,人体由于新陈代谢在头部上方产生最大速度为O．2445m／s的上升气流;在4种工况下,人体对风速为1．35m／s,湍流度为32．6％的近似自然风感觉最好,为办公室人体舒适性研究提供了一定的依据。     

虹桥枢纽2号雨水泵站水力特性与整流优化

因用地限制,虹桥综合交通枢纽2号雨水泵站各功能单位布置紧凑,侧向出水,泵站进出水流态可能不稳,使水泵效率低。应用计算流体力学(CFD)方法,对2号雨水泵站的进水区、泵房区和出水区3部分的水力特性进行数值试验研究,分析泵站进出水水力特性,提出可行的整流优化方案。采用优化建议后,使泵站进出水流态平稳,减少水头损失,提高水泵效率。     

方形散流器送风参数对气流分布影响实验研究

本文目的是研究方形散流器的送风参数对室内气流分布的影响规律。在模拟建筑内区的空调实验室进行了实验，测出了不同送风参数下室内所有测点的温度和速度。对实验数据分析得出空气分布特性指标、温度不均匀系数以及速度不均匀系数与送风速度的关系曲线，并用TECPLOT软件实现了温度场、速度场的可视化。结果表明在室内热源和控制温度不变时，随着送风速度的增大，送风温度升高，送风温差减小，室内工作区的空气分布特性指标增大。     

有限空间环形射流流场特性研究

通过数值模拟和实验验证方法,对有限空间环形射流流场特性进行研究。研究发现:环形射流能诱导卷吸大量周围气流向有限空间流动,有限空间中的流线几乎呈规则分布的直线。此外,对不同环缝出口速度下的有限空间环形射流的流场特性,中心轴线速度分布和引射系数变化规律进行研究,结果表明:环形射流流场可以分为非交汇区和交汇区,在x=0.35 m处中心轴线速度最小为0.08 m/s,且在该点开始交汇逐渐转变成单股射流,汇聚点位置不受环缝出口速度影响。随着环缝出口速度的增加,引射系数先迅速增加后缓慢减小,当环缝出口速度为16.4 m/s时,引射系数达到最大值5.19。     

进气方式对袋式除尘器内部流场特性的影响

以DMC48-Ⅱ型除尘器为原型,利用FLUENT软件分别对下进式以及中进式这两种不同进风方式的除尘器内部流场进行模拟,根据数值模拟的结果分别对这两种除尘器各自内部流场的特性进行了分析,并在此基础上对这两种除尘器进行比较,找出两者的优劣,进而对这两种进风方式的除尘器的实际应用及改进起到一定的指导作用。     

Effects of aeration patterns on the flow field in wastewater aeration tanks

Due to the high energy input of aeration, the spatial distribution of air diffusers largely determines the flow field in aeration tanks. This has consequences on the efficiency of the aeration system, the performance of the aeration tank and on tank operation and control. This paper deals with these effects applying both Computational Fluid Dynamics (CFD) enhanced with a biokinetic model and full scale validation using velocity and reactive tracer measurements with high temporal and spatial resolution. It is shown that small changes in the diffuser arrangement drastically change the overall flow field. Using different aeration patterns in the same tank may lead to large scale instabilities in the flow field that lower plant performance and produce strong variations in concentration signals impeding their use for plant control. CFD is a valuable tool to analyze the interaction of flow field and aeration and their effects on plant performance and operation. But, in complex flow situations experimental validation is needed and strongly suggested.     

肋角度对矩形带肋通道蒸汽流动和换热特性的影响

在带肋单通道蒸汽强化换热试验研究的基础上,采用SSG雷诺应力湍流模型,求解了三维定常雷诺平均Navier-Stokes方程,对30°、45°、60°和90°4种带肋通道进行了蒸汽流动的数值计算,同时研究了雷诺数对矩形带肋通道中冷却气体的流动和传热特性的影响,并比较分析了不同肋角度下带肋通道的流动和传热特性。结果表明:斜置肋片能有效提高带肋通道的换热效果,同时也将带来很大的流动阻力;与90°带肋通道相比,60°、45°和30°带肋通道的热力系数分别增加了约29.3%、24.6%和20.9%,就综合热力性能来说,60°带肋通道是最好的结构形式。     

应力Lode角对砂岩变形特性影响

 基于自主研发的“多功能真三轴流固耦合试验系统”,进行真三轴应力( )条件下,保持球应力、偏应力不变而改变应力Lode角试验,研究了球应力、偏应力不变条件下,应力Lode角旋转对岩石变形特性的影响。结果表明：3个主应变、体应变及偏应变均随应力Lode角的变化而改变;偏应力相等时, , , , 及 随着偏应力比M(q/p)的增大而呈现递减趋势;球应力相等时,3个主应变、体应变及偏应变随着偏应力比M的增大呈现先减小后增大的趋势,且在M较大时失稳破坏。岩石破坏时形成多个近似垂直于 方向而平行于 , 方向的破坏面,且强度值较常规加载明显偏小;偏应力比M对偏应变模量Gs有较大影响。球应力主要影响岩石的体积变化,且有一定的区间性;偏应力主要影响岩石的畸变,对岩石破坏起重要作用。试验砂岩的塑性变形受Lode角影响较大,塑形流动方向为 。       

Air flow characteristics of a room with square cone diffusers

A computational fluid dynamics model with radiant exchange between surfaces is developed to examine the air flow characteristics of a room with square cone diffusers. As an input to the full-scale 3-D room model, a 2-D diffuser model that supplies direction and magnitude of air flow into the room is developed and evaluated using infrared visualization. The room air flow model is assessed using several previously documented problems with various geometries and boundary conditions. Simulations are conducted for heating and cooling of the room with one or two supply air diffusers. The results show that the offset and lips of the diffuser work together to determine the discharge air angles, which play an important role in determining the room air flow patterns. For a certain discharge angle in the heating case, the air flows along the ceiling. The results indicate that, for the same supply air flow, operating only a single diffuser initiates more mixing of the room air flow, which results in enhanced temperature uniformity compared to that for two diffusers. Radiant exchange between the exterior window and interior surfaces causes a significant change in the window temperature.     

岩层倾角对片岩隧道变形特征的影响

层状岩体的强度和变形具有显著的各项异性特征,隧道施工中围岩稳定性机理较为复杂,是隧道工程中的热点问题。为研究岩层倾角对围岩变形特征的影响规律,以中卫至兰州客运专线某大断面片岩隧道工程为依托,采用MIDAS进行了不同倾角下围岩稳定性数值分析,研究结果表明:层状岩体与各向同性岩体位移场差异性较大。对于各向同性岩体,隧道开挖后围岩产生向洞内的变形,位移场关于隧道轴线对称。对于层状岩体,围岩变形特征与岩层倾角相关,位移场关于层面法线方向大致呈现对称分布,隧道洞周测点位移不均匀性较大。岩层倾角对隧道围岩塑性区具有显著影响,岩层倾角不同,塑性区分布规律及面积均不相同,围岩稳定性差异较大。     

Numerical study of aerodynamic characteristics of a square prism in a uniform flow

Aerodynamic characteristics of a square prism in a uniform flow for various angles of attack have been investigated using LES turbulence model. The results show that mean aerodynamic coefficients, surface pressures, and flow patterns for all angles of attack agree favorably with experiments. In addition, spanwise length of computational domain is found to slightly influence the mean aerodynamic coefficients whereas it shows strong impacts on fluctuating aerodynamic coefficients, which motivates a development of grid-independent estimation method for quantitative evaluations of fluctuations. The predicted power spectral densities for fluctuating aerodynamic coefficients are in good agreements with experiments in primary frequencies, which can be explained by the flow patterns. Strouhal numbers obtained from the simulations also agree well with experiments and acute change observed around 14° is successfully captured. Finally, a method for estimating grid-independent fluctuating aerodynamic coefficients is proposed by using a systematic elongation of spanwise length and is validated by the numerical tests.     

基于风洞试验的风沙两相流耦合流场特性

风沙两相流结构的理论与研究方法已趋于成熟,主要集中在风沙物理运动本身和防风固沙工程方面,然而,将风沙运动现象及其对建筑结构物的作用效应相结合的研究还比较鲜见,继续开展风沙地区工程结构的抗风沙研究具有重要的现实与工程意义。通过风沙风洞试验,模拟了实际沙漠地貌下的风场特征,重点通过风洞顶部落沙研究了类似沙尘暴环境下的沙浓度、风沙流速度廓线以及湍流强度随高度的变化情况。通过控制相同风速、变化不同输沙率进行落沙,以此形成多种不同类型的风沙两相流耦合流场,并与净风工况相比较。试验结果表明:沙浓度梯度分布与落沙孔数量、控制风速以及高度均相关;风沙流场中沙颗粒的运动对风速剖面有一定的削弱作用,对湍流强度却有增强作用;风场中沙质量浓度沿高度方向的分布特征直接影响了各高度处风速和湍流强度的大小,沙浓度越大的高度处对风速的削弱程度越显著,且对湍流强度的增强程度越大。     

油液速度对悬浮流特性的影响分析

油液中含有颗粒物会影响设备的正常运行,考察不同初始速度条件下含颗粒油液的悬浮流中各相的动态特征,利用连续介质模型建立含悬浮颗粒油液的动力学模型,并通过特征线法进行数值求解,得到在不同初始速度条件下各相参数的变化趋势。结果表明:不同初始速度条件下管路始端、中段和终端油液的压力、流速都分别在T/4的奇数倍、整数倍、偶数倍时刻产生跃变,且它们的周期(T)都随着初始速度的增加而减小;悬浮颗粒的浓度分布与油液压力的变化趋势相反。     

超声辐照及辐照环境对液体中流场分布特性的影响

研究了超声辐照下液体中声压场分布,模拟了流场分布的特性,模拟结果与利用粒子成像测速仪得到的实验结果相符。进一步研究了声学参数及容器几何环境对流场分布的影响。研究发现,增大超声功率和频率可使流场速度变大:在30~60 W范围内,超声功率与流场中最大流速间存在线性关系;在频率为100~472 kHz范围内,流场速度大小随频率的升高而增加;在层流区,流速与频率的平方成正比;在湍流区,流速与频率的1/2次方成正比。进一步研究发现,随着换能器到容器壁间距离的增加,流场速度减小。     

等壁厚螺杆钻具橡胶衬套失效研究

与常规壁厚螺杆钻具相比,等壁厚螺杆钻具以其输出功率大,输出扭矩稳定等优点获得业内认可。随着等壁厚螺杆钻具的逐步推广使用,等壁厚橡胶衬套失效问题也日益突出。橡胶衬套失效以后,螺杆钻具输出性能降低,使用寿命也减小,这对钻井速度和钻井效益都有较大影响。基于热力学原理、Principal strain疲劳算法,建立螺杆马达定转子数值模型,研究了井深、过盈量及粗糙度对橡胶衬套热力学行为的影响,并运用Fe-safe疲劳分析预测橡胶衬套寿命。研究结果表明,等壁厚橡胶衬套主要失效形式为疲劳失效;通过等壁厚与常规壁厚橡胶衬套对比分析可知,等壁厚橡胶衬套较常规壁厚橡胶衬套有更好的密封性能,且对静液柱压力敏感程度更低。对等壁厚橡胶衬套进行设计时,应重点考虑过盈量对橡胶衬套磨损的影响,以确保螺杆钻具安全高效工作。