有界压缩VOF算法在界面流问题中的应用

通过在界面标识方程中引入人工压缩项,采用基于非结构网格的高分辨率有界格式,编程实现了一类适合模拟复杂界面流问题的VOF(Volume of Fluid)方法.这类VOF方法可以自动处理界面的拓扑演化,无须进行实时的界面重构,提高了计算效率.应用这种基于有界压缩思想的界面流模拟方法,对三维Rayleigh Taylor不稳定性问题进行了并行模拟.计算结果与相关文献的数据吻合较好,证明了算法的可靠性.研究了密度差和Reynolds数对界面演化的影响,分析了在不同Atwood数下鞍点结构演化规律的异同,对于Reynolds数小于282的界面流问题黏性起着很明显的作用,而Atwood数的影响限于低密度差的界面流动问题,即Atwood数小于0.90的情形.     

基于VOF模型的结构物出水过程数值模拟

基于通用计算流体力学软件Fluent的VOF(volume of fluid)模型,求解粘性Navier-Stokes方程、Realizableκ-ε湍流模型,并运用动网格技术控制结构物的运动,得到了钝头回转体在出水过程中的压力场、速度矢量场和涡量分布。分析了回转体所受的流体力、顶部压力系数以及所带水分的变化情况,通过与实验结果进行对比,表明了数值模拟的准确性,为钝头回转体出水过程的深入研究打下基础。     

气液固三相逆流化床内气液传质特性的实验研究和数值模拟

基于欧拉双流体模型,对液固两相进行拟均相处理,应用计算流体动力学(CFD)软件Fluent 6.3,对气液固三相逆流化床内气液传质特性进行了实验研究和数值模拟,考察了床内溶解氧浓度的轴径向分布规律,气液表观速度和液体黏度对气液传质系数的影响。从实验和模拟结果发现:在轴向上,溶解氧浓度由上到下逐渐增加并趋于饱和;在径向上,溶解氧浓度中心区域低,壁面附近高;气液传质系数随气液表观速度增加而增加,随液体黏度增加而减小,模拟值和实验值吻合较好。     

重力热管基于VOF模型的传热特性研究

采用Fluent软件选用VOF模型,并加载自定义函数(UDF),实现重力热管内部的相变传热过程,对重力热管进行数值模拟分析.研究结果表明：Fluent可以将重力热管内部相变过程较好地呈现出来.当加热功率为60 W时,换热系数达到最大值;当加热功率继续增加到80 W时,换热系数逐渐下降.当充液率在0.20～0.24范围时,随着充液率的增加,等效对流换热系数也增加;当充液率在0.24～0.32时,等效对流换热系数逐渐降低;充液率为0.24时,等效对流换热系数最大.当倾角在30°～60°时,等效对流换热系数随倾角增大而增大;当倾角在60°～90°时,等效对流换热系数随倾角增大而减小;倾角为60°时等效对流换热系数最大.     

外电场作用下的生物膜传质模型

对外电场作用下生物膜传质速率进行了理论和实验研究,建立了电场生物膜传质模型.应用此模型可以计算出一定电场强度下离子在生物膜中的扩散通量.计算结果与实验数据吻合,表明此模型较好地描述了生物膜的实际传质过程.     

基于VOF模型与动网格技术的两相流耦合模拟

以两相流模型为研究对象,采用计算流体动力学软件FLUENT的VOF(volume of fluid)模型与动网格技术的耦合方法,模拟分析了气体和液体两相的流动过程.得出了模型中气、液两相的体积份数与压力分布,为设计制造提供了有意义的参考数据.     

废轮胎裂解塔内加热盘面的传热传质模型

针对一种新型立式废轮胎裂解塔，建立了塔内橡胶小块沿盘面运动的传热传质模型，并给出
了塔内关键性能参数如料环高度、盘面积料及停留时间的计算公式。应用颗粒传热扩散理论及橡胶裂解动
力学方程，给出了裂解塔内每道料环的出料温度及橡胶裂解率的迭代计算公式，并从理论上给出了裂解塔
的最大处理量。应用该模型对一台中试装置进行了理论计算，计算结果与实验结果吻合较好。     

阶背式MIRA模型气动阻力数值模拟网格无关性研究

对汽车气动阻力数值模拟结果影响较大的网格划分形式和方法进行了对比研究.利用现有充分的计算资源,建立阶背式MIRA模型,通过划分常见的四面体网格和混合网格,分别对两种网格形式在整车周围和车身尾部对网格进行加密,并保证足够多的网格数量,得到了数值稳定的网格无关性的阻力系数结果,总结出了阻力系数随网格加密的变化趋势,并与现有风洞试验值进行对比分析.结果表明：网格一旦加密后阻力系数即有显著下降,随着网格数的不断增加,阻力系数均呈现出明显的下降趋势,且下降幅度逐渐减小,最后都能在3000万网格左右得到网格无关性的结果.最终四种方案的阻力系数值均小于风洞试验值,且与之存在一定的误差.     

脱除废水中氨氮的传质动力学实验及模型计算

测定了废水中氨氮的脱除动力学数据,并建立合适的传质动力学模型对实验数据进行模拟计算。实验中考察了pH、温度、氨氮起始质量浓度等因素对动力学模型参数k的影响,在实验测定的范围内,k随着溶液pH增大而减小,随着溶液温度升高而减小。通过机理分析得到:增大pH和升高温度,促进了废水中氨氮的转化,对传质过程起到强化作用,提高过程进行的速率。为氨氮脱除动力学的进一步理论研究奠定基础,为过程设计提供一定的参考依据。     

考虑稳定性的乳化液膜扩散传质模型及求解

本文针对乳化液膜体系扩散传质模型的建立过程中所存在的问题，深入分析了影响液膜稳定性的溶胀、膜破裂等现象对传质过程所造成的影响。建立了综合反映渗透溶胀、膜破裂影响的扩散件质模型、这种数学模型与实际革取情况更为相符。采用了有限差分法对于该复杂模型进行求解。传质摸型中考虑了乳状液滴外相边界层、表面活性剂层对传质过程的阻力影响。计算结果与实验结果更为吻合，从而证明了所建模型的合理性。     

应用VOF方法的水平圆柱入水数值模拟

为了研究水平圆柱砰击入水问题,建立了数值水池,应用VOF结合动网格技术的方法对零浮力水平圆柱入水过程的气液两相流动和刚体运动耦合的问题进行了数值模拟.捕捉了圆柱入水过程中射流的形成、运动和空气垫效应等自由表面的变化现象,模拟了圆柱竖直运动过程;讨论了湍流粘性对圆柱入水的影响.结果表明:圆柱入水的数值模拟结果和实验数据符...     

自然通风湿式冷却塔传热传质的三维数值分析

基于CFD软件Fluent和传热传质理论,建立了自然通风逆流湿式冷却塔空气三维运动控制方程、液相冷却水运动控制方程以及气水两相间传热传质的理论模型.采用标准k-ε湍流模型进行应力封闭,对塔内传热传质过程进行了三维数值计算.计算分析了塔内外空气的速度场、温度场和含湿量场,给出了塔内冷却水温度分布场,指出塔内雨区外侧部分区域空气和冷却水温度均低于环境干球温度,并指出进风口上沿存在纵向漩涡影响气水两相间的局部传热传质强度.计算了塔内各区冷却水蒸发量,给出塔内不同高度处淋水密度的径向分布曲线和塔内传热传质区的气水比分布场,指出传热传质主要发生在填料区.     

立式喷淋室内气-水逆流热湿交换的唯象研究

针对湿空气与喷淋水传热传质的问题,在唯象模型和实验分析上做了一些研究。首先以不可逆热力学理论为基础,建立了描述系统内部传热传质的唯象模型。其次针对不同温度下的入口喷淋水和空气影响规律,运用唯象方程组进行分析,发现在本实验的研究条件下,基于唯象模型的推动力研究与实际工程的参数变化趋势基本吻合,说明该理论模型基本可靠,可用于分析湿空气与喷淋水的传热传质研究。     

质量替代法中复数质量法及平衡配重的有效性分析

质量替代法中复数质量法是机构惯性力平衡配重的主要方法之一，按照与给定配重组合有关的质量流程图来建立平衡方程，可避免运动方程的推导。探讨以基本杆组为例引入独立环路的几个特性来建立机构的质量流程图，对机构惯性力平衡配重的有效性进行分析。     

喷淋方向对喷淋室内气-水热质交换的影响研究

为提高喷淋室的传热传质效率,采用数值模拟方法,开展上喷式、下喷式两种立式喷淋室内水滴运动规律,及气-水热湿传递效果的对比研究。研究发现:在初参数完全相同的情况下,上喷式喷淋室中水滴的停留时间比下喷式多停留4.7 s,上喷式喷淋室中水滴从温排风中吸收的热量较下喷式高3 K,说明向上喷淋比向下喷淋的传热传质效率更高。     

水的相变传热和大气垂直传热对地球系统负熵流的贡献

地球系统中的水在太阳辐射的作用下,在地表高温状态下吸热发生由液态到气态的相变,水汽上升到空中后在低温状态下凝结为雨或雪而放热,雨雪在重力的作用下返回地面,这种水的相变传热会导致地球系统中负熵的出现。对该负熵的数量级作了估算。同时讨论了大气的垂直传热与重力场效应引起的负熵。     

600MW机组凝汽器汽侧流动与传热性能模拟

利用建立于PHOENICS操作平台上的凝汽器汽侧流场的三维模型，对某电厂600MW凝汽器壳侧复杂的混合物流动过程进行了计算模拟，并在此基础上做出了理论分析，找出了换热器性能薄弱的环节，提出了改造方案．计算结果与实验情况基本吻合。     

600MW机组凝汽器汽侧流动与传热性能模拟

利用建立于PHOENICS操作平台上的凝汽器汽侧流场的三维模型,对某电厂600 MW凝汽器壳侧复杂的混合物流动过程进行了计算模拟,并在此基础上做出了理论分析,找出了换热器性能薄弱的环节,提出了改造方案.计算结果与实验情况基本吻合.