热渗耦合的地下水源热泵抽灌井传热数值模拟

基于达西定律,分析了饱和区土壤中地下水源热泵抽灌井传热机制,构建了热渗耦合共同作用下的数学模型,研究了有无地下水渗流及渗流速度对抽灌井周围温度场变化的影响,使用COMSOL Multiphysics软件对建立的模型进行了分析模拟.实例结果表明,该模型具有较好的适用性,为系统的优化设计与参数合理匹配提供了理论支持.     

基于FLOW HEAT的地下水源热泵一抽多灌井群优化布置数值研究

为研究一抽多灌井群的最佳布置方式,基于FLOW HEAT软件,将抽水井附近的灌水井群采用集中环绕型、直线型等8种不同布置方式建立数学模型,分析抽水井水温变化规律、温度和渗流场及最佳井距。结果表明,采用以抽水井为中心回灌井环绕布置方式时井群影响范围较小,渗流效果也较好,但抽水井水温较高易发生热贯通现象;采用直线型布置方式时抽水井水温变化较慢、井群渗流效果一般;井群水温随井距的增加逐渐降低。综合考虑,抽水井在回灌井中间的直线型布置且井距为51.63m为最佳布置方式。     

资源评价与数值模拟在对井回灌系统中的应用

主要针对低焓热水型地热热储，分析了对井系统种类参数依赖的因素，关系以及相关程度，回灌率的选取，渗透率在含水层中三维分布情况对开采区域的影响，回灌对维持热储压力的水平范围和回灌冷水的影响程度，对井的合理井间距等，并针对兰庄地热田地热地质的非均质，各向异性特点，研究了该区的地热地质构造特性，地下资源储量，水资源补给可能性，评价了该地区地热资源的开发潜力。     

抽水蓄能电站同发同抽水力特性VOF数值模拟

为了有效缓解电网突然出现的电力不平衡现象,同一个抽水蓄能电站不同水力单元机组同时分别发电及抽水运行,是对抽水蓄能运行及调度方式的一个重大创新措施。以某抽水蓄能电站上库为例,通过数学模型研究上库进/出水口在同发同抽工况下的库区水流流态、流道的水力特性、库区漩涡特性等水力参数的变化规律。结果表明,VOF方法可很好地模拟抽水蓄能同发同抽过程;同发同抽工况下,库区内进出水口附近局部水流流态与单向运行工况基本一致,但是两进/出水口之间形成连通的水流通道,库区内形成大范围横向流动,致使抽水单元大部分水流再次进入发电单元。     

抽-灌井水量对耦合式地埋管井群传热性能的影响

基于多孔介质传热、传质理论以及有限长线热源模型,建立耦合式地埋管换热器井群热-渗数学模型,以原位热响应试验与现场抽水试验为验证依据。针对渤海盆地含水层,通过数值模拟探究不同抽-灌水量对地埋管井群传热性能的影响。研究表明:随着抽-灌水量的增大,地埋管井群换热能效系数增大,井群下游区域热影响范围扩大。在制冷与供热工况下,井孔E7所在细砂层佩克莱特数(Pe)与单位埋深换热变换量Δq关系曲线均呈高斯函数分布。基于所建耦合式地埋管井群物理模型,抽-灌水量推荐范围为400～600 m3/d。     

给定井内水头条件下含水层补给井数值模拟方法

为合理模拟给定井内水头条件下地下水人工补给井补给过程,在地下水流数值模拟有限差法程序中加入Thiem公式校正。通过理想算例分析了含水层渗透系数、给水度、地下水埋深及数值模型时空离散尺度对补给井流量计算精度的影响,经实例分析探讨该方法的应用效果。结果表明,给水度、渗透系数等水文地质参数变化对模拟计算结果影响明显,与给定补给流量的传统模拟方法相比,Thiem公式修正法考虑了水头变化对补给量的影响,合理模拟了补给量的动态变化过程。研究成果为模拟补给量的动态变化过程提供了一种方法,为深入分析水文地质参数非均质性对计算结果的影响奠定了基础。     

基于CFD的双向竖井贯流泵装置水力性能数值模拟

以某泵站双向竖井贯流泵装置为例,采用CFD数值模拟方法对模型泵不同的转轮叶片、叶轮位置及导叶位置方案进行了数值模拟,最终确定了改进泵装置模型结构参数,并分析了改进模型的综合特性和流场分布规律。结果表明,反向工况由于出水流道内无导叶进行导流和能量回收,出现了明显的回流、漩涡区,降低了流道效率,其出水流道流态较差,且因前置导叶的存在,恶化了叶轮进口水流条件,同时降低了装置过流能力与叶片做功能力,造成反向工况泵装置效率明显低于正向工况。     

太阳能地板辐射采暖系统的实验与数值模拟分析

介绍了上海交通大学太阳能实验室的太阳能地板辐射采暖系统的实验情况，通过实验对该系统在连续循环运行模式下对室内热环境所产生的影响进行了研究，并与非采暖房间进行了比较。同时对整个采暖系统建立了数学模型，通过数值计算得到地板表面温度及室内空气温度动态变化，模拟结果与实验基本吻合。     

基于CFD的离心泵内部流场数值模拟

采用GAMBIT建模划分网格,基于CFD技术,采用雷诺时均N-S方程和RNG k-ε湍流模型对离心泵内部的二维湍流流动进行了数值模拟,得到了离心泵内部流场的压力分布、速度分布及气蚀特性规律。结果表明,叶轮内部流体从叶片入口到离心泵出口速度不断降低,压力不断升高。同时,得到了气蚀分布特性,在所研究工况条件下,气蚀首先在叶片两侧出现。模拟结果对工程实践和离心泵水力性能研究有一定的指导意义。     

基于CFD数值模拟的柴油机性能研究

为研究燃烧室结构对柴油机性能的影响,利用CFD程序对不同缩口直径和深度的燃烧室内的气流特性、喷雾特性、燃烧特性以及排放特性进行数值模拟。结果表明,柴油机的性能与燃烧室的结构形状关系密切。缩口直径较小,燃烧室深度较深的燃烧室3能形成良好的气流特性,燃烧室内滚流强度保持较好,喷雾油粒的索特平均直径小,雾化效果较好,缸内平均温度和平均压力值较大,NO生成量最高,所以其排放特性仍需改善。研究结果为燃烧室的设计提供了依据,便于柴油机的各种性能均能达到良好的水平。     

Modeling of a geothermal standing column well

This paper presents a three‐dimensional numerical investigation of a geothermal standing column well (SCW) to carry out heating simulations during January in four selected locations in Jordan. It is shown that the outlet temperature of SCW increases with the depth of the borehole. However, the successful choice of the location is of extreme importance as there is a limit on the outlet temperature that can be achieved at a given location. It is demonstrated that bleeding is generally effective in increasing the outlet temperature. An optimum range of bleed rate exists around 12–13%. Also, bleeding is more effective in achieving higher outlet temperatures when used in locations with higher soil porosity. Copyright © 2007 John Wiley & Sons, Ltd.     

基于CFD的波纹片传热和流动特性的数值模拟

以翅片管换热器翅片结构为研究对象,分析不同翅片厚度和波纹角度时流体在换热器中的流动与换热情况。构建三维数学模型,利用CFD数值模拟了雷诺数为200800范围内,波纹锯齿翅片厚度为0.10.2mm,波纹角度为12°、15°、18°时对翅片的流动及传热因子的影响模拟。结果表明:翅片越薄,波纹角越小,其f因子和j因子越小。但是j因子的变化远小于f因子变化,得到当翅片厚度在0.11mm,波纹角在12°时,j/f因子达到最合适值。     

Numerical simulation of the onset characteristics in a standing wave thermoacoustic engine based on thermodynamic analysis

In this paper, a simplified physical model of standing wave thermoacoustic engines (SWTE) is developed based on thermodynamic analysis. Transient pressure drop and heat transfer data are first calculated based on linear thermoacoustic theory. The effects of stack spacing, charge pressure, and resonator length on onset temperature were investigated and compared with experimental results. The calculations agree well with the experimental results, which validates the model for calculating the onset conditions.     

用CFD研究涡轮静叶栅的二次流损失

利用CFD软件Fluent对大转折角涡轮叶栅三维流场进行了数值模拟。采用静叶栅前移动的圆柱列替代上游动叶,发现圆柱尾迹进入叶栅流道的位置不同,对叶栅总压损失有较大影响。同时,通道内逐渐增大的横向压力梯度对二次涡发展产生了显著的影响,引起沿流向叶栅总压损失的急剧增大,认为叶高的减小会极大提高叶栅的二次流损失。     

基于数值模拟的汽油机喷嘴结构优化CFD分析

以5WY-2817A汽油机喷嘴为研究对象,旨在提高该汽油机喷嘴流动特性,利用UG软件对喷嘴进行实体建模,通过喷雾稳态试验对模拟计算提供边界条件。利用AVL-FIRE软件进行喷嘴稳流三维数值计算,研究了不同压力室高度、喷孔分布直径和阀座锥角对喷孔处压力与速度的影响关系。研究结果表明,压力室高度0.2mm,喷孔分布直径1.4mm,阀座锥角43°时喷孔处燃油流动特性最佳。该结构优化可作为改善喷嘴雾化性能的最佳方案。     

基于CFD数值模拟下的蒸汽喷射器性能预测

建立了蒸汽喷射器热力学模型,并验证了该模型性能及结构计算的可靠性。并针对实际情况中,对该模型进行了动态模拟。结果显示：当工作流体的温度升高时,工质流体的质量流量都会增加,引射系数存在峰值,峰值所对应温度为热力学模型设定温度值;当引射流体的温度升高时,其质量流量也会随之增大,而工作流体的质量流量则较稳定,因此引射流体温度与压力的升高可以改善喷射器的性能;当背压升高时,在一定压力范围内,工质流体的质量流量都趋于稳定,而当背压超过热力学模型设定背压值时,引射流体的质量流量便随背压的升高而急剧下降,喷射器性能严重恶化,故认为该压力值为喷射器的临界背压。本文研究结果对喷射器的设计计算具有一定的指导作用。 关键词：蒸汽喷射器;热力学模型;数值模拟;引射系数     

CFD based simulation of hydrogen release through elliptical orifices

Computational Fluid Dynamics (CFD) is employed to investigate the hydrogen jet exiting through different shapes of orifices. The effect of orifice geometry on the structure, development and dispersion of a highly under-expanded hydrogen jet close to the exit is numerically investigated. Various shapes of orifices are evaluated, including holes with constant areas such as elliptical and circular openings, as well as, enlarging circular orifices. A three-dimensional in-house parallel code is exploited to simulate the flow using an unstructured tetrahedral finite volume Euler solver. The numerical simulations indicate that, for a high pressure reservoir hydrogen release, the area of the orifice is the main geometric parameter influencing the centerline pressure at the hydrogen-air interface and the transient peak temperature, while the elliptical or expanding orifices slightly mitigate the auto-ignition risks associated with the accidental release of hydrogen. Therefore, circular openings represent the most conservative geometry for the study of auto-ignition of hydrogen.     

Numerical simulation of forced convective heat transfer of molten salt in tubes

熔融盐作为太阳能热发电中的重要的传热蓄热介质,其强制对流传热特性对如何强化对流传热和设计以熔融盐作为工质的换热器具有很重要的指导意义。建立了熔融盐-油套管式换热器内不同种类的熔融盐在不同工况下的强制对流传热模型,数值模拟并理论研究了管内熔融盐强制对流传热特性,提出数值模拟的熔融盐对流传热关联式;并将数值模拟结果与实验结果进行了对比。在此基础上分析了流速对管内熔融盐对流传热系数和热流密度的影响规律。结果表明在Re处于10000～60000的范围内数值模拟和实验结果具有较好的一致性。     

基于优化CFD模型的风电场风速数值模拟

为了提高风资源普查的精度,更好地针对我国地形及风况,文章优化了现有风资源计算流体力学模型,并编写了相应计算模块。优化模型包括:(1)贴合复杂山地地形的网格化分器,可以对任意地形进行网格划分;(2)通过分析测风数据自动计算湍流模型系数;(3)增加温度运输方程,将大气边界层热稳定度耦合到动量方程和湍流模型中;(4)与实际大气边界层热稳定度分层效应一致的入口条件及壁面函数。为了验证优化后的风资源计算方法的精度,文章对一待开发风电场进行了风资源计算。计算结果显示,使用优化的模块可以更精确地计算风速,与优化前相比,可以将误差至少降低10%。     

基于CFD方法对某风电场机组布局经验的数值分析

文章针对量化风电场布局模式下风力机的运行状态进行流动数值模拟,验证了传统定量化风电场布局模式的合理性,并给出了实施进一步优化的方向。流动数值模拟采用Navier-Stocks控制方程求解器,粘性计算采用RNG k-ε湍流模型。数值模拟结果显示,传统风电场布局下各风力机尾迹区间隔较远,功率输出与单机状态差异微弱。在验证了经典风电场布局模式正确性的同时,说明该布局形式中各风力机间隔较远、总体占地面积偏大,仍有进一步优化的空间。与经典的WAsP量化风电场布局方法相比,采用流动数值模拟方法,能够更好地获得整个风场的流场特征及各风力机间的互相干扰情况,为风电场布局的优化设计提供理论依据,并进一步提升风电场的运行效益。