鱼背山水库岸边阶梯溢洪道流场的三维数值模拟

本文采用κ-ε双方程紊流模型,针对复杂曲线自由水面和边界条件,分别引入适用于分层两相流的流体体积分数（VOF）模型求解曲线自由水面和非结构网格来划分三维计算区域,成功地对鱼背山水库岸边阶梯溢洪道流场进行了三维紊流数值模拟,得到了溢洪道沿程的自由水面位置,速度大小而分布,阶梯面上的压力,流场的紊动动能和紊动耗散率分布等重要流场特性,尤其是各种特性参数沿溢洪道宽度方向的变化和分布,利用上、下游的水深和流速计算了阶梯溢洪道的消能率,对阶梯溢洪道的紊流数值模拟研究做了一些开拓性工作。     

弯曲圆形管道紊流的数值模拟

由于弯道内流态的复杂以及自由水面跟踪处理的困难,对水力要素变化较大的强三维运动弯道紊流进行精确模拟存在一定难度。本文应用VOF方法跟踪处理自由水面,利用三维RNG k-ε紊流模型模拟无压弯曲圆形管道紊流的复杂流动状况。通过模拟计算,得到了管道水流的自由水面、流速、紊动动能及紊动耗散率分布,并与试验实测结果进行对比分析,两者吻合较好。     

台阶式溢洪道掺气坎水流空腔长度和通气量的试验研究

通过试验研究了台阶式溢洪道初始掺气点的位置、在首部台阶上游加掺气挑坎情况下挑坎后的水流流态、空腔长度、通气量。得出了初始掺气点、空腔长度和通气量的确定方法，供工程参考。     

明流溢洪洞三维流场数值模拟

将紊流两方程κ-ε模型应用于明流溢洪洞的三维流场分析，采用非结构网格和弹性盖法来处理复杂几何边界和自由水面问题，获得水深、流速以及压力等参数分布。与相关实测资料对比分析，结果令人满意。     

双洞式溢洪洞三维流动的数值模拟

本文采用k-ε双方程紊流数学模型,对甘肃九甸峡水电站左岸双洞式溢洪洞联合泄洪情形下从库区,进水口,溢流堰,陡坡,反弧段直至下游斜坡的全流场进行了数值模拟研究。获得了水深、流速、压力、空化数等水力要素的沿程分布规律。计算结果与模型试验的对比分析表明,数值模拟能够较好地模拟溢洪洞的泄流过程。根据研究的结果,提出了对左岸1号及2号溢洪洞进口形式和堰面体型的修改意见。     

数值模拟对比研究微挑消力池水力特性

为研究＂微挑消力池＂水力特性,本文采用三维RNG k-ε紊流模型对其及反弧消力池、跌坎消力池、陡坡消力池进行了数值模拟,对比分析了微挑消力池的水面线、流场结构、临底流速、出池流速及时均压力、动水压力分布等的特点;研究结果表明,微挑消力池入池段＂微挑＂的体型特征,使有限的结构空间得到较充分的水体紊动,底流入池方向有利,临底流速衰减较快。     

湿式脱硫塔除雾器流场的数值模拟

选择k ε模型 ,运用ANSYS6.1软件的FLOTRANCFD模块对湿式脱硫塔除雾器的流场进行二维数值模拟。计算结果表明 ,以流体力学理论为指导 ,用ANSYS6.1软件的CFDFLOTRAN模块描述除雾器的流体力学特性 ,模型的计算值能较好地符合实验数据 ,对今后计算除雾器的工作效率和优化设计具有指导意义     

三维VOF模型及其在溢洪道水流计算中的应用

详细介绍了VOF模型及其应用方法,结合k-ε紊流模型和分段线形方式构造界面的方法,数值求解了带自由水面的三维水流流动问题。以大型水工建筑物溢洪道内水流流动为例,计算了溢洪道内水流流动特性,并将计算结果与实验数据进行对比,结果表明计算值与实测值相吻合,说明VOF模型能够精确地跟踪自由表面,适用于溢洪道等大型水工建筑物内的水流流动的数值模拟。     

溢洪道掺气坎槽后掺气水流三维数值模拟研究

高速水流泄水建筑物的某些过流部位常常发生严重的空蚀破坏,掺气减蚀是防止溢洪道空蚀破坏的重要措施。本文采用k-ε混合湍流模型封闭雷诺应力方程,利用双流体欧拉法处理自由表面及相间的相互作用,在相间作用力本构方程的构建上考虑了湍流扩散的影响,对溢洪道掺气挑坎掺气水流进行水气两相流三维数值模拟研究。研究了溢洪道沿程及断面的掺气浓度分布规律、掺气空腔特性、单宽掺气量和水面线等,探讨了掺气坎坎高、坡度、来流流速与掺气量的关系。数值模拟结果与物理模型试验结果吻合较好,验证了双流体欧拉法研究溢洪道掺气水流的可行性。研究成果为类似工程设计提供参考依据。     

浅水垫消力池的数值模拟与实验研究

本文在文献[1]提出的浅水垫消力池概念基础上,用三维RNG k-ε紊流模型对浅水垫消力池的水力特性进行了数值模拟,并与模型试验进行了比较,结果显示其水流特性、水面线特征、流速与压力分布与模型试验吻合良好,并揭示了浅水垫消力池与一般消力池不同的新特性;数值计算与模型实验结果均表明,与常规消力池的水流特性、水面线特征、流速与压力分布相比,浅水垫消力池可以有效降低临底流速,比常规消力池更具改善池内水力特性和消能效果方面的优势.     

溢洪道出口扭曲型挑坎水流的数值模拟

采用k-ε紊流模型,VOF方法跟踪自由水面,求解三维N-S方程对三种不同出口挑坎体型的溢洪道内水流流动进行了数值计算分析,得到了出口挑坎段的水流流动参数分布,并详细计算了出坎水流的抛射形态。通过比较分析,优化挑坎体型,为工程设计提供参考。     

跌坎底流消能水流再附长度的数值模拟研究

生态友好理念坝工建设趋势下,底流消能优势明显。采用消力池池首设置跌坎的底流消能工很好的解决了消力池临底流速高危害运行安全的难题。本文是在近年来多项高坝工程采用跌坎底流消能工的背景下,通过采用RNGk-ε紊流模型结合VOF方法的两相流数值模拟方法,开展了跌坎底流消能水流再附长度～跌坎高度～坎上水深～坎上流速相互关系的研究。研究结果表明,在坎高和坎上水深一定的情况下,流速的变化不影响水流的再附长度。同过研究结果的无量纲化,给出了L/d（再附长度/跌坎高度）～d/h0（跌坎高度/坎上水深）的关系。     

旋转机械紊流数值模拟中的周期边界条件处理

本文基于N－S方程和标准的κ-ε紊流模型,采用贴体座标和交错网格系统,用SIMPLEC算法的水轮机通流部件内部的流动^[1]进行数值模拟,提出了基于周边界条件的性质,把它纳入计算域的处理办法,并与传统的办法进行比较。结果表明：此处理方法更接近真实流动,并且可以用于水轮机转轮内部的流动分析中,可以适用于别的紊流模型中。     

大型湿法脱硫喷淋塔空塔流场数值模拟研究

对大型脱硫塔进行合理的模化和简化,采用国际流行的商用CFD（Computational Fluid Dynamics）软件Fluent对湿法脱硫立式喷淋塔空塔进行了二维数值模拟。在计算中选取k-ε模型作为计算模型,用SIMPLE算法进行计算。计算结果表明,空塔流场气流速度分布不均。     

低水头大流量厂坝联合泄洪消能流场的二维数值模拟

在模型试验的基础上，应用κ-ε紊流数值模型，采用VOF方法，对低水头大流量厂坝联合泄洪消能流场进行了二维数值模拟。研究对比分析了单独泄洪和联合泄洪时下游流场的流态、水面线、流速、压力等水力特性，结果表明，这种布置形式的电站下游，流速叠加后沿垂线出现均化，表孔水舌潜入点下移，底部回旋区减小，下游消能区水跃对电站正常发电的影响较小，采用的数值方法可行，计算结果与试验结果吻合较好，为进一步进行三维数值模拟打下了基础。     

对称开口空间紊流混合对流的数值模拟及分析

对工程实际中广为应用的紊流混合对流换热进行了数值研究,具有计算对象为具有对称边界条件的多进出口空调房间的传热．针对此对象编制了一个应用程序,并运用此程序在较宽的参数范围内对不同的配风方式及边界条件进行了数值模拟,得到了相应的速度场、温度场及其它物理量场的分析,进而总结出紊流混合对流换热的一些规律．通过与相关文献的对比,说明了本文数值模拟的有效性．     

有无轮缘间隙的贯流式水轮机三维流动数值模拟

本文基于N-S方程和k-ε湍流模型、非结构化网格和多块网格技术,采用导叶和转轮部分联合计算的方法,在不同工况下,对贯流式水轮机模型转轮轮缘间隙在0、0.25 mm、0.5 mm和1 mm的情况分别进行了计算,分析了轮缘间隙对叶片压力分布、速度矢量、数值效率和间隙泄漏量的影响.通过对水轮机间隙流动的定性和定量分析,揭示了贯流式水轮机轮缘间隙内流动规律.     

大型进水流道进口优化布置的数值模拟研究

针对1000MW大型电厂进水流道工程实际,应用k-ε紊流模型对集水池及进水流道口附近流场进行了平面二维水流数值模拟计算,并利用物理模型进行了验证。通过流场分析,提出了紧凑短流道的优化平面布置,改善了引水段导墙与人字柱支墩的形式。模拟成果表明：优化方案调整了流道进口流态,保证了各流道的进流均匀、水流稳定。针对非正常低水位运行时的进流不均匀状况,利用动静压差,设置旁侧斜向补流孔,有效的调整、提高了内侧流道进流条件。     

600 MW超临界旋流燃烧锅炉炉内温度场数值模拟及优化

使用可实现k-ε双方程模型,对600 MW超临界锅炉低NOx轴向旋流燃烧器(low NOx axial swirl burner,LNASB)燃烧过程进行了数值模拟,研究了二次风量及旋流强度对燃烧器热态流场、温度场分布的影响,对燃烧器拟改进方案进行了比较。数值模拟结果表明,内二次风对回流区影响较大,外二次风对扩展角影响明显,增大中心风速可以增加回流区根部距离;内二次风旋流强度及风量过大时容易引起火焰偏斜贴壁,中心风退出后燃烧器喷口处温度上升明显,中心给粉可以有效地增加火焰离喷口距离,为最佳改进方案。与试验结果进行对比,获得了比较一致的结果。通过设备改进和燃烧调整,解决了锅炉长期以来的恶性结渣问题,为LNASB燃烧器设计和运行提供了一定的防结渣理论基础。     

水轮机蜗壳内部流动的数值模拟

本文对三峡混流式水轮机组模型蜗壳和固定导叶内部的流动进行了紊流解和欧拉解的全三维数值模拟,以探求蜗壳内部的流动规律,优化蜗壳设计。文中基于 Navier-Stokes 方程的标准 k-ε紊流模型和欧拉方程模型,采用贴体坐标和交错网络系统,用 SIMPLEC 算法,对蜗壳和固定导叶内部流动的联合计算结果进行对比分析,并与实验值进行了比较。最后对流动的不均匀性进行了分析,首次提出了改进和优化蜗壳和固定导叶设计的较为可信的解决方案。