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。     

设有掺气挑坎的台阶式溢洪道的三维数值模拟

利用引入VOF方法的RNG k-ε双方程紊流模型,对在台阶首部设置掺气挑坎的台阶式溢洪道进行了全程的三维数值模拟。通过模拟,得出计算域的水面线、速度场和压强场等水力特性,并用物理模型实测值对数值计算结果进行验证,两者吻合较好。说明采用数值模拟的方法研究台阶式溢洪道,以此得到真实的水力特性是可行的。     

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。     

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。     

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     

蛇形流场紊流数值模拟中代数应力模型的应用

蛇形流场中的流动表现为复杂的各向异性紊流,标准的双方向k-ε紊流模型由于其各同性的假定,在蛇形流场的紊流数值模拟中其纵向平均流速计算结果与实测值有较大偏差。本文采用代数应力紊流模型模拟蛇形流场中的各向异性紊动应力,计算出了蛇状水箱内的分离流动情况,其纵向平均流速的计算值比k-ε模型更合理,最后将计算结果与实验资料进行了比较和分析。     

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。     

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。     

布西水电站泄洪洞阶梯消能布置方案数值模拟研究

对布西水电站泄洪洞采用紊流数值模拟方法,在设计水位3301.69m的工况下,进行了不布置阶梯、在不同位置布置阶梯及布置不同长度阶梯的八种组合方案的数值模拟计算.数值计算结果与模型试验结果验证表明,本文采用的数值模拟方法是合理可行的.对阶梯起始布置位置的计算结果表明,阶梯起始位置布置在流速较大处,其消能率会较高,但流速过大时(Fr>7.0)阶梯处容易形成射流,达不到增加消能率的目的.对不同的阶梯布置长度的计算结果表明,阶梯起始位置不变的情况下,随着阶梯布置长度的加长,消能率提高,且呈非线性变化;但当阶梯布置长度大于一定长度后,其消能率增加不明显.本文研究成果对陡坡泄洪洞采用阶梯消能的布置设计有重要的理论指导意义.     

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。     

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．     

水轮机蜗壳和固定导叶内部流动的数值模拟研究

为探索蜗壳内部的流动规律,优化蜗壳设计,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,文中基于Navier-Stokes方程的标准K-ε紊流模型、欧拉方程模型,采用贴体座标和交错网格系统,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,最后对流体的不均匀性进行了分析,首次提了改进和优化蜗壳及固定导叶设计的较为可信的解决方案。     

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.     

水轮机尾水管三维湍流数值模拟

利用κ－ε两方程湍流模型建立了适应水轮机尾水管三维湍流的控制方程组,推导出用爱因斯坦求和下标所表示的三维控制方程在贴体坐标下的张量形式。应用有限差分法对控制方程进行了离散,编制了三维湍流的计算程序,计算方法和程序用三维弯管湍流的试验数据进行了验证。对尾水管的内部流场进行了计算,得到了尾水管中压力场及速度场分布以及尾水管中的回流和二次流现象。     

电站挡风抑尘板后流场特性的数值研究

电站挡风抑尘板用于露天的煤场的防风抑尘工程。采用标准k-ε紊流模型结合SIMPLE算法对正、侧阻风面夹角α=150°正六边形孔、α=180°圆孔和α=150°圆孔挡风抑尘板后的流场特性进行了数值研究。结果表明:α=150°、正六边形孔挡风抑尘板后流场稳定,挡风抑尘效果最好。     

32Sh-19离心泵流场的全三维数值模拟

针对改型后的32Sh-19 离心式循环水泵,运用CFD商业软件对其流场进行了全三维数值模拟,通过选取适当的数学物理模型得出了水泵内部流场的分布规律。结果表明改型后的水泵有较好的水力性能和变工况适应性。同时,对改型后存在的不足进行了分析并提出了改进建议。     

垂直轴潮流水轮机流场的三维数值模拟

为了研究流场的空间分布特点,建立了垂直轴潮流水轮机在水槽中的物理模型,采用Fluent软件中的滑移网格技术对模型的流场进行了三维数值模拟,分析了不同时刻不同截面上模型速度场的变化规律以及同一时刻不同直线上模型速度场和压力场的分布特点。结果表明,叶轮在水槽中旋转,所处位置不同,流场的分布有所差异,流动充分后,流场的变化具有周期性;叶轮内部速度场的变化最为紊乱,叶片周围的速度发生急剧变化;叶轮在旋转过程中产生漩涡,叶片迎流面的压力急剧上升,背流面的负压最为强烈。     

直接空冷式凝汽器三维流场特性数值模拟

对A字形布置的单排管直接空冷凝汽器单元进行分析,建立了凝汽器单元内三维流动的物理数学模型,并进行了相应的数值模拟计算。分析了环境因素(环境温度)以及不同运行工况(风机转速、风机叶片安装角)对凝汽器单元流场特性的影响规律,为直接空冷凝汽器设计和优化提供科学依据。     

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。     

三维平面混合层流场的直接数值模拟

用拟谱方法对三维湍流混合层的流场进行了直接数值模拟，描绘了流场展向涡和流向涡的演变过程以及混合层的三维发展情况，对展向涡和流向涡的结构在演变过程的拟序特征进行了分析。为了验证混合层湍流直接数值模拟(DNS)的正确性和可靠性，将流场的模拟结果与前人的实验进行了对比，定量对比了流向涡湍流脉动速度和混合层涡量厚度等流动量。数值计算与前人实验的结果吻合良好，验证了直接数值模拟计算方法的正确性和可靠性。