用一种改进的κ—ε模型预测复杂湍流

Ｎａｇａｎｏ和Ｈｉｓｈｉｄａ提出了一个改进的κ－ε模型以计算壁湍流，并在简单流动的计算中得到验证，本文应用这一模型对突缩管内湍流，受限同轴射流和绕障碍物的二维渠道进行了数值预测，结果表明，引进流线曲率修正，该模型可以正确预测二维复杂流动的时均流速。     

虹吸式出水流道水力性能数值计算湍流模型适用性

为寻求适用于大型低扬程泵站虹吸式出水流道水力性能数值计算的湍流模型,首先采用透明流道模型对某低扬程泵站虹吸式出水流道进行了试验研究,测试了流道水头损失并分析了流道内流态; 在网格无关性分析的基础上,选择常用的一方程湍流模型(S-A湍流模型)、二方程湍流模型(k-ε湍流模型、k-ω湍流模型)及Reynolds Stress湍流模型分别对该虹吸式出水流道水力性能进行了三维湍流流动数值计算,并将计算结果与模型试验结果进行比较。结果表明:与一方程湍流模型和Reynolds Stress湍流模型相比,二方程湍流模型在虹吸式出水流道水头损失的计算中更具优越性,采用Standard k-ε,Realizable k-ε和SST k-ω等3种二方程湍流模型计算得到的流道水头损失相对误差小于3%,其中,Standard k-ε湍流模型计算得到的流场与模型试验结果最吻合。     

船舶粘性流动计算中湍流模式应用的比较

针对六种不同的湍流模型，本文数值模拟了油轮SR196A的粘性绕流场，计算得到的阻力系数和桨盘面处流场和试验结果进行了比较。结果表明，SSTκ-ω模型和试验结果符合较好，是目前硬件条件下比较适合船舶粘性流场数值计算的一种湍流模式，本文结果可以为复杂船型粘性流场计算中湍流模式的选取提供参考意见。     

各种湍流模型在FLUENT中的应用

当前大多数工程的湍流流体问题都是应用已有的湍流理论模型得以解决的,FLUENT是专业流体软件中的一种,现已得到广泛应用。此文介绍了湍流理论模式的发展和各种模型的适用条件,对各种湍流模型在FLUENT中的计算成效进行了分析。     

基于改进C-S模型的水润滑轴承湍流流场计算方法

针对C-S湍流模型中存在对压力梯度影响考虑不够充分、只适用于以速度流动为主的动压轴承流场计算、不适于Couette流和Poiseuille流动共同作用的水润滑轴承湍流流场计算等方面的不足,该文在关于压力梯度影响方面的已有试验研究成果的基础上,对C-S模型进行了改进,充分计入压力梯度的影响,使模型更为完善.文中采用免疫粒子群算法进行数值求解.为了提高计算精度与计算效率,进行粒子群的初始化,合理确定根据改进模型得出的解析形式近似解,使其位置能充分接近精确解,从而有效减少迭代计算量.在迭代过程中,对求解变量及方程特点进行分析并采用针对性的不同变异方法加快其迭代速度.并将该文理论计算值与已有的湍流工况下轴承流场的实验结果进行了对比,发现二者之间具有较好的一致性,故该方法可用于计算分析Couette流与Poiseuille流共同作用的复杂湍流流场.     

计算流体力学在低水头水轮机水流模拟中的应用

随着人们环境意识的增强，面对来自新的环境法律法规和社会责任的压力，能源供应商开始将注意力转向可再生能源。目前世界上最易使用的可再生能源是太阳能，风能和水能。     

四种湍流模型计算回转体流噪声的对比研究

分别采用目前应用较广的四种湍流模型结合RANS方程和FW-H声学模型(The Ffowcs Williams and Hawkings Acoustic Model)对水滴型潜艇模型的流噪声进行模拟,并将计算结果分别与试验值进行了对比分析,从中我们知道对于本文的计算模型和条件,相比较于其他三个湍流模型 RNG k-结合RANS方程和FW-H声学模型的方法可以较好的预报潜艇的阻力和流噪声.     

流体力学在流场计算中的作用浅析

流场计算是许多工程技术领域研究的重要方向,利用它可以设计、优化一些产品或工程,从而保证更加安全、高效的生产,以达到指导生产实践的目的.在进行流场计算的过程中,流体力学起着至关重要的作用.本文举例说明,并结合相关流体力学知识及研究现状和课题实践,浅析了流体力学在流场计算中的作用.结论表明,流场计算离不开流体力学,流体力学是流场计算的基础.     

复杂剪切湍流场中湍流模型的研究

本文分析了双时间尺度湍流模型在复杂流场中的应用效果，并将双时间尺度概念和各向异性的Ｒｅｙｎｏｌｄｓ应力－应变关系相结合，对两个典型湍流场进行了数值模拟。结果表明，双时间尺度模型能较好地预测出复杂剪切流场中的平均物理量，较常规Ｋ－ε模型结果有很大改进。     

Housner模型在渡槽抗震计算中的适用性

重点研究了Housner水体简化模型在渡槽抗震领域的适用性,分别采用Housner水体简化模型和作者建立的流体固体动力耦合水体统一模型进行了实际渡槽的地震反应分析,数值分析结果表明,Housner模型与后者相比,特别是柔性墩体结构反应结果偏小,差异比较明显。     

环形UV消毒器流场模拟及湍流模型的研究

为了预测紫外反应器的流场特性,利用CFD技术,分别采用标准k-ε模型、Realizablek-ε模型、低雷诺k-ε模型和雷诺应力模型(RSM)进行了水力特性的模拟.结果表明:在x=0,z=1 cm以及x=0,z=83 cm处,4种湍流模型对z向流速的模拟结果都较符合PIV实验数据,在x=0,z=15 cm处,Realizable k-ε模型的模拟结果偏差较大,在x=0,z=64cm处,标准k-ε模型的模拟偏差较其他3种模型大.综合比较,低雷诺k-ε模型和RSM模型的模拟结果较为理想.     

On helical behavior of turbulence in the ship wake

Turbulent ship wake conservation at a long distance is among unsolved problems at present. It is well known that far wakes have a vortical structure and slowly expand with distance. As was obtained by Dubrovin et al., slow expansion of the wake may be related to the distribution of turbulent viscosity in it. In our work we study the effect of helicity in the wake on the behavior of turbulent viscosity. Taking into account the helical nature of the wake, we can clarify the difference between turbulence inside and outside the wake on the one hand and slowing down of its expansion with time on the other hand.     

工程湍流模式的研究开发及其应用

为了对自然界中普遍存在的湍流运动的机理和规律进行研究,使之在工程实践中得到应用,工程湍流模式是非常实用而且有效的方法,本文总结了倪浩清提出的几种工程湍流模式,以及这些模式在冷却水工程、环境工程和海洋工程研究领域的应用。在此基础上,给出了一个全新的深度平均代数应力模型,经实际模拟计算,新模型所预报的污染物扩散、稀释和自净范围,比各向同性深度平均的k-ε全场模型更接近实际。     

紊流模型对底坎绕流模拟效果的比较

利用Fluent软件,选取了Spalart-Allmaras模型、标准k-ε模型、RNG k-ε模型和realizable k-ε模型共4种涡黏系数的湍流模型,对底坎绕流问题进行了数值模拟。结果表明:4种模型模拟的底坎附近的流动特征基本一致,但在回流长度、分离主涡的涡心位置及水头损失等参数方面,RNG k-ε模型的模拟效果最好,标准k-ε模型的模拟效果较差,而realizable k-ε模型和Spalart-Allmaras模型的效果居中。     

三维紊流模型的开发及其在环境工程中的应用

本文针对复杂的三维弯道水流，研究开发了三维代数插值坐标变换法；应用雷诺平均Ｎ－Ｓ方程和Ｋ－ε紊流模型，及曲率校正模式，对大朝山水电站城门洞式大型导流洞三维紊流进行了数值模拟；在１：１００的整体导流模型上做了试验，测取了洞内各部位的沿程压力分布；并将计算结果与实测值进行了对比。     

Boundary layer influence on ship model tests in extremely shallow and confined water

Ships sailing in shallow and/or confined water(when calling a harbour or other berthing areas),will experience a different behaviour due to the interaction with vertical and/or horizontal boundaries.Among other hydrodynamic changes induced in confined water,the lateral ship-bank interaction force changes its sign at a critical distance between ship and bank or bottom.However,this distance and its effects on model test results have not been quantified in the past.To investigate the shallow water hydrodynamics coupled with bank effects,systematic model tests were carried out at Flanders Hydraulics Research(FHR)with different ship models.The following parameters were systematically varied:water depth,lateral position,speed,and propeller rate.The change of the ship-bank induced lateral force from an attraction force in medium-deep and shallow water to a repulsion force in extremely shallow water conditions,can be ascribed to the interaction of the boundary layers of the ship model and the environment(tank and installed banks).In this article,a mathematical model is proposed for the critical distance in terms of boundary layer influence thickness.This indicates the range where the model tests are influenced by the horizontal or vertical restrictions combined with the propeller's dynamic effects.Moreover,the expression has also been extended to describe the relationship between fulll-scale ship length and water depth with the boundary layer influence thickness.Due to lower Reynolds numbers and relatively thicker boundary layers at model scale,upscaling of the model test results,according to Froude's law,may provide erroneous results.The influence of the boundary layer initiates at a relatively higher under keel clearance(UKC)for a smaller ship model compared with a larger ship model.Therefore,the boundary layer's influence with respect to ship model length should be considered during model testing.     

计算流体动力学(CFD)在建筑排水系统中的应用

建筑排水系统的设计依据是最大使用限度理念,该理念由概率论和恒定流理论发展而来.这种基于恒定流理论的现有方法,对排水立管流态、瞬态压强传播机理、系统内气体运动模式、虹吸雨水排水系统初始阶段的管道水流状态等问题的分析难以取得有效进展,而对排水系统内部非恒定水流运动情况的详细分析已成为该领域的研究趋势.介绍了研究建筑排水系统内气水运动模式的计算流体动力学(CFD)方法,并总结了CFD在国外排水系统中的应用情况.     

3-D simulation of transient flow patterns in a corridor-shaped air-cushion surge chamber based on computational fluid dynamics

The 3-D characteristics of the water-air flow patterns in a corridor-shaped air-cushion surge chamber during hydraulic transients need to be considered in the shape optimization. To verify the reliability of the water-air two-phase model, namely, the volume of fluid model, the process of charging water into a closed air chamber is successfully simulated. Using the model, the 3-D flow characteristics under the load rejection and acceptance conditions within the air-cushion surge chamber of a specific hydropower station are studied. The free surface waves, the flow patterns, and the pressure changes during the surge wave process are analyzed in detail. The longitudinal flow of water in the long corridor-shaped surge chamber is similar to the open channel flow with respect to the wave propagation, reflection and superposition characteristics. The lumped parameters of the 3-D numerical simulation agree with the results of a 1-D calculation of hydraulic transients in the whole water conveying system, which validates the 3-D method. The 3-D flow structures obtained can be applied to the shape optimization of the chamber.     

挟沙水流紊动扩散系数的研究

本文通过理论分析，得到剪切紊流中紊动粘性系数υt(紊动扩散系数)沿水深服从F-分布，用于计算悬移质含沙量沿垂线分布与Rouse公式、张红武公式一致，规律符合实际，可用之于紊流计算与分析.