文氏棒塔干板压降的数值模拟

分别应用3种湍流模型(标准k-ε模型、RNG k-ε模型和Realizable k-ε模型)模拟了不同气体动能因子下的文氏棒塔干板压降,通过对比数值模拟结果与实验结果发现,标准k-ε湍流模型和Realizable k-ε湍流模型计算结果与实验结果比较接近,RNG k-ε湍流模型计算结果误差较大。利用标准k-ε湍流模型研究了不同规格文氏棒塔板的干板压降,得出了棒径和棒间距对干板压降的影响关系,分析干板阻力系数的影响因素并通过数值分析方法拟合出了文氏棒塔干板阻力系数的计算公式。     

湍流模型在圆管螺旋流场模拟中的应用与对比

基于计算流体动力学分析软件Fluent,分别采用标准k-ε模型、RNG k-ε模型、Realizable k-ε模型及雷诺应力方程模型(RSM)4种湍流模型,对环空圆管内螺旋流单相流体流动进行模拟。重点分析了不同湍流模型计算的速度、速度矢量及涡量场分布,得出在模拟螺旋流道内强旋流方面,RSM具有更为明显的优势。利用量纲一分析方法将数值模拟结果与其他研究者的PIV实测结果对比,验证了RSM数值模拟结果的准确性。从量纲一压力随轴向位置变化曲线来看,环空圆管螺旋分离器虽然结构简单,但依然存在较为复杂的湍流流场分布,如何形成高效、稳定的分离流场是接下来研究的重点。     

用于多射流撞击式喷嘴的湍流模型比较研究

为获得多射流撞击式喷嘴数值模拟研究中常用湍流模型的适用性和准确性,通过数值模拟分析了常用湍流模型计算的速度场,并与自行搭建的冷态测试实验台上测量的实验数据进行比较。结果表明:S-A模型过高地估计了交叉撞击流和主射流流动的湍流耗散,使得多射流交叉撞击形成的主射流更为平缓且更快衰减为平推流。RNG k-ε模型和标准k-ω模型计算的多射流经过交叉撞击后形成较强的主射流,RNG k-ε模型过度预测了主射流的衰减,而标准k-ω模型对主射流衰减的预测不足。标准k-ε模型、Realizable k-ε模型、SST k-ω模型和RSM模型均能较好地预测轴向速度分布情况,考虑到计算量和计算稳定性,推荐采用标准k-ε模型和Realizable k-ε模型用于多射流撞击式喷嘴湍流流动的数值计算。     

筛孔塔板干板压降的数值模拟

分别应用标准k-ε模型、RNG k-ε模型和Realizable k-ε模型3种湍流模型并结合有限体积法,在不同空塔气体动能因子下数值模拟了筛孔塔板(0.38 m)的干板压降。数值计算结果分别同Hughmark-O'connell和Leibson实验结果进行了比较,吻合较好。通过模型对比,发现RNG k-ε模型和Realizable k-ε模型计算结果同实验结果比较接近,标准k-ε模型的计算结果误差较大。利用RNG k-ε模型研究了塔板厚度、筛孔直径同塔板干板阻力系数的关系曲线,随着筛孔直径和塔板厚度的增加,塔板阻力系数增加,相对于塔板厚度,筛孔直径的大小对阻力系数的影响更大。证明了计算流体力学在筛孔塔板干板压降的研究中有一定的可行性。     

乙烯裂解炉耦合模拟中湍流模型的影响分析

配备底部烧嘴和侧壁烧嘴的乙烯裂解炉应用越来越广泛,不同燃烧模式影响着炉膛内湍流流动状态,考虑到裂解炉中湍流流动与燃气喷料、燃烧和传热有较强的非线性耦合作用,为此探究不同湍流模型在裂解炉/反应器耦合模拟中的影响对于裂解炉的精确设计和优化至关重要。针对不同湍流模型对某十万吨工业乙烯裂解炉进行了耦合模拟,利用CFD数值模拟对采用标准k-ε模型、RNG k-ε和Realizable k-ε模型所建立的湍流流动模型进行评估。将三种湍流模型的模拟结果与工业数据进行比较,重点分析了裂解炉内的速度、温度、湍流能力等参数的分布情况,表明Realizable k-ε模型在火焰稳定性、反应效率等方面优于其他两种模型,且基于Realizable k-ε湍流方程的反应管模型在热通量、炉管外壁温度分布计算结果更接近实际工况。     

5000 t/d水泥熟料生产线C1～C5旋风筒气相数值模拟

采用Fluent软件模拟某5000 t/d水泥熟料生产线C1～C5级旋风筒气相冷流场的速度和压力.模拟过程中气相冷流场采用RNG k-ε湍流模型.结果表明,该生产线的旋风筒结构合理,旋风筒内气体流动符合流体运动规律;旋风筒内气体速度从上往下逐渐减小;旋风筒内静压值沿径向由外向内逐渐降低;内筒的中心轴线附近静压最低,出现负值.     

乙烯裂解炉耦合模拟中湍流模型的影响分析

配备底部烧嘴和侧壁烧嘴的乙烯裂解炉应用越来越广泛，不同燃烧模式影响着炉膛内湍流流动状态，考虑到裂解炉中湍流流动与燃气喷料、燃烧和传热有较强的非线性耦合作用，为此探究不同湍流模型在裂解炉/反应器耦合模拟中的影响对于裂解炉的精确设计和优化至关重要。针对不同湍流模型对某十万吨工业乙烯裂解炉进行了耦合模拟，利用CFD数值模拟对采用标准k-ε模型、RNG k-ε和Realizable k-ε模型所建立的湍流流动模型进行评估。将三种湍流模型的模拟结果与工业数据进行比较，重点分析了裂解炉内的速度、温度、湍流能力等参数的分布情况，表明Realizable k-ε模型在火焰稳定性、反应效率等方面优于其他两种模型，且基于Realizable k-ε湍流方程的反应管模型在热通量、炉管外壁温度分布计算结果更接近实际工况。     

环形紫外消毒反应器流场数值模拟

采用计算流体力学软件FLUENT模拟环形消毒反应器的内部流场,选用标准k-ε模型、RNG k-ε模型、Realizable k-ε模型、RSM模型模拟湍流应力,并将模拟结果与PIV实验结果进行对比。研究表明:CFD数值模拟的方法可以有效获得环形紫外消毒反应器的内部流场;其中标准k-ε模型的模拟结果与PIV实验结果最为接近,能更好地模拟环形紫外消毒反应器的内部流场。     

磨料水射流喷嘴的流场数值模拟

运用fluent软件对磨料水射流喷嘴的流场进行了数值模拟.采用κ-ε和RNGκ-ε两种湍流模型进行模拟并把计算结果与实验数据进行对比,结果表明RNGκ-ε模型更适合高压水射流,磨料水射流最佳的切割距离在2.0～4.0倍喷嘴出口直径范围内.在不同锥角下对喷嘴流场进行分析,结果表明锥角越小,流动越稳定,紊流耗散越少,有利于减少喷嘴磨损.     

基于FLUENT软件的T型三通管湍流数值模拟

基于标准κ-ε湍流模型,对三通管内流体交汇处的流动与传热,利用FLUENT软件进行了数值模拟.在该过程中,计算不同的流体参数和管路结构情况下的三通管内流体的速度场、压力场、温度场和湍动能等.计算结果与实际情况相符,得到了有参考价值的结论.     

用于Texaco气化炉同轴射流计算的不同湍流模型的比较

应用商业CFD软件Fluent,分别采用Spalart-Allmaras模型、标准k-ε模型、RNG k-ε模型、Realizable k-ε模型和RSM模型对气化炉同轴射流冷态实验台进行了数值模拟,并通过不同模型计算结果与实验结果的对比,讨论了各模型受网格质量、网格类型和边界条件的影响。通过对比发现,S-A模型和标准k-ε模型受网格质量影响最小,但准确性不高;RSM模型受网格影响较大;而RNG k-ε模型和R k-ε模型在网格划分合理的情况下,能够给出合理的结果。     

鼓泡塔内气泡羽流周期性摆动的数值模拟

以二维和三维鼓泡塔内气液二相流动的动态特性为研究对象,寻找各自合适的湍流模型和边界条件设置。二维鼓泡塔的进口气速采用2种不同的方法:①实际进口速度法;②均值修正法。湍流模型选用标准k-ε湍流模型、RNG k-ε湍流模型。结果显示二维模拟使用RNG k-ε湍流模型、三维模拟使用标准k-ε湍流模型能够得到周期性的羽流摆动,且二维鼓泡塔的进口气速采用均值修正法能够得到较合理的摆动周期。     

CFD models of jet mixing and their validation by tracer experiments

The classical theory of RTD was applied to characterize a flow in a laboratory jet mixer using both numerical and experimental approaches. Detailed information about flow field in the reactor was obtained through computational fluid dynamics (CFD) simulations. Three different turbulence models have been tested: the standard k-?, RNG k-? and Reynolds Stress Model (RSM). The CFD models predicted slight yet relevant differences in flow patterns. The experimental RTD can be used to identify erroneous numerical results. This paper points out differences in the predicted flow velocities. Such discrepancy may have significant impact on the assessment of the reactor's performance. Thus, the role of experimental verification is emphasized. A dedicated experiment is proposed to resolve the potential validation problem.     

湍流模型对钝体燃烧器流场模拟的影响

湍流燃烧过程涉及燃烧反应和湍流在微小时间和空间尺度上的耦合,因此湍流模型的有效性对燃烧器流场CFD模拟的准确性有重要影响。采用5种k-ε类和k-ω类两方程模型和雷诺应力模型模拟了钝体燃烧器内冷流流场,并采用PIV测量方法进行了实验验证。比较和分析数值模拟和PIV实验结果发现,不同湍流模型的模拟结果在诸如速度分布和涡结构上存在较大差别,标准k-ε模型和RNGk-ε的模拟流场最接近本文的实验结果。     

应用SST k-ω湍流模型计算Rushton搅拌釜流场

应用SSTkω-湍流模型对Rushton搅拌釜流场进行了计算,并与文献报道实验数据以及标准k-ε模型、RNGkω-模型预测结果进行了比较。结果表明SSTkω-模型所计算的排除流量准数与实验值相差较小,桨叶区速度场与实验数据吻合较好,略优于标准k-ε模型,同时也给出了近壁区的计算结果。在湍动动能的预报上,SSTk-ω模型值与标准k-ε模型比较接近,优于RNGkε-模型,但与实验值都还不同程度地存在着一些差异。     

射流混合器内气体湍流扩散过程的CFD数值模拟与实验研究

利用计算流体动力学CFD(Computational Fluid Dynamics)商业软件CFX4.4对二氧化碳与空气的射流混合过程进行数值模拟. 湍流模型采用标准k-e模型和RNG模型,模拟预测不同断面上的CO2浓度分布,并与实验结果进行比较. 结果表明,模拟预测值与实验结果基本吻合,也验证了CFD技术应用于混合扩散过程预测分析的可靠性;靠近空气一侧的CO2浓度普遍高于另一侧,当CO2平均浓度为6%时,距射流出口100 mm剖面上的浓度极差达到6%. 本研究中的气体混合湍流模型影响不明显. 采用标准k-e模型分别对两种进气方式的射流混合器内部速度场、浓度场进行模拟分析,发现T型射流混合器的混合均匀性比单边进气的射流混合器明显提高.     

Modeling the disintegration of cavitating turbulent liquid jets using a novel VOF–CIMD approach

In this article, a novel modeling approach capable of simultaneously tracking the events of cavitation, occurring within an injector nozzle, and the liquid jet breakup process, inclusive of spray formation, in the nozzle exterior is presented. A single fluid model, embedded with a Volume-of-Fluid (VOF)-based interface capturing methodology for monitoring the liquid–gas interface dynamics, is supplemented with a vapor transport model for predicting cavitation events triggered within the liquid. While the surface forces due to liquid–gas interfacial instabilities are modeled using a Continuum Surface Force model, a Cavitation-Induced-Momentum-Defect (CIMD) correction approach is employed to account for the effects of cavitation dynamics within the liquid flow. Liquid turbulence is modeled using the well-known RNG k–ε model inclusive of new source terms due to cavitation-induced turbulent kinetic energy production and dissipation. The combined VOF–CIMD methodology is validated by examining the effects of cavitation on the disintegration of turbulent planar liquid jets exiting a two-dimensional nozzle. Different flow Reynolds and Cavitation number configurations are tested. The results predicted by the model including those of the transport vapor dynamics and the liquid jet disintegration processes match, both qualitatively and quantitatively, very well with the available experimental data. In comparison with experimental observation, our model predicts different regimes of liquid jet behavior such as wavy jet, spray formation simultaneously with events of developing or super-cavitation. The numerical approach elaborated in this article can be extensively applied in the design and development of efficient spray applicators and other industrial fluidic devices.     

三种湍流模型下搅拌釜内气含率特性的模拟

采用计算流体力学（CFD）方法,应用Euler-Euler双流体模型,桨叶采用多重参考系法（MFR）,与考虑气泡聚并与破碎对气泡尺寸影响的群体平衡模型（PBM）相结合,比较了标准k-ε、Realizable k-ε和RNG k-ε3种湍流模型对双层涡轮搅拌釜内气-液两相液相流场、局部气含率及气泡尺寸分布的影响。结果表明：3种湍流模型预测的液相流场流型相似,总体气含率预测值相差不大,均与实验值吻合较好。对于局部气含率,标准k-ε和RNG k-ε模型在桨叶区的预测值偏大,在接近自由液面处三者预测值均偏低,Realizable k-ε模型预测结果与实验值符合最好;对于气泡尺寸,3种湍流模型预测结果均与实验值较吻合,在靠近自由液面处预测值均偏小,气泡尺寸分布与湍流长度分布相吻合。     

纺粘法扁平狭缝牵伸器喷射流场的数值模拟

采用标准K-ε模型描述了纺粘法扁平狭缝流道牵伸器喷射流场的湍流运动,利用有限差分法对该模型求解。通过对6种纺粘法牵伸器喷嘴的喷射流场进行数值模拟,得到了相应的流场矢量图。分析流场矢量图发现,适当减小拉伸段宽度,增加喷射喷口长度,适当选择牵伸器喷口宽度和牵伸器的拉伸段长度,有利于提高气流速度,从而有利于对聚合物熔体进行气流拉伸,使纤维直径变细,提高纺粘法成网的质量。