波壁管中脉动流动的数值模拟

利用数值模拟的方法,文中对脉动流动下波壁管内流体的流动和换热特性进行研究,分析了脉动参数雷诺数Re、斯德鲁哈尔数St以及振动分率P对波壁管中流体的传热和阻力特性的影响.结果表明:Re、St与P对流体的换热特性均有影响,在脉动流场下,波壁管内流体的传热强化幅度随雷诺数Re的增大而先增大后减小;与斯德鲁哈尔数St以及振动分率P均成正比关系.随着St的增加,摩擦阻力系数在较低St时几乎不发生变化,而在较大St时明显发生变化,但随着St的增加,平均摩擦系数f_(m)几乎不发生变化;平均摩擦系数f_(m)随振动分率P的增加而逐渐增大,随雷诺数Re的增大而逐渐减小.     

层流脉动流动对流换热数值分析

为了改进换热器设计方法及提高设备换热效率,通过建立恒定热流密度加热的圆管内层流脉动流动数学模型,对流量脉动条件下的流动与传热特性进行了数值分析.研究结果表明,脉动流动时速度与压降发生同周期的变化,但两者之间存在相位差,随着脉动频率增加,相位差逐步趋近于π/2;脉动速度的径向分布在一定频率范围内出现环状效应,频率越大速度脉动幅值越小,但环状效应越明显;温度脉动幅度随脉动频率、普朗特数增加而减小,随速度脉动幅度增加而增加.     

圆管分层层流的流动规律

从流体力学中N－S方程出发，建立了圆管两相分层层流流动的数学模型，通过两相分层层流的相互作用的流体力学分析，提出了两相流动界面的耦合条件，从而得到了一组完整描述两相圆管分层流的数学方程，再通过数值求解分层流的数学方程，得到了对工程实际应用有重要价值的流动规律，应用圆管两相分层层流的流动规律，可以实现高粘流体的高效率输送，其节能效果十分明显。     

干气密封的流动数值模拟

在探讨干气密封工作原理的基础上提出了利用流动数值模拟进行干气密封端面设计的一种新方法，即选用三维的纳维一斯托克斯方程作为控制方程，用改进的压力偶联方程组半隐式方法(SIMPLER算法)对方程组进行离散，对干气密封摩擦副之间的气体流动进行了数值模拟。利用该方法不仅求得了计算域内的压力分布，而且还求得了速度分布。计算结果表明，干气密封的开槽区域的密封堰对气体产生泵送作用，增大了密封槽内气体的压力，大大增强了干气密封的开启效应，而密封坝对气体流动起到节制作用。对计算结果进行分析，求得了干气密封的工作点和泄漏量，计算泄漏量与实测值很吻合，相对误差不超过10％，与常用的二维计算方法相比，可得到更为精确的结果，为进行干气密封端面二维、三维沟槽结构的优化设计提供了正确、可靠的理论依据。     

90°弯曲圆管内流动数值模拟

为验证数值模拟方法对于边界形状复杂流场的适用性,应用湍流大涡模拟方法对90°弯曲圆管内流动进行了数值模拟．采用Taylor-Galerkin有限元法求解．数值计算的结果与实验结果吻合较好．表明大涡模拟方法适用于边界形状复杂,存在各向异性的大尺度涡的流动仿真．     

非牛顿流体在圆管中层流-紊流分层流动规律

提出了研究圆管中分层汉动的新模型,并利用该模型研究了非牛顿流体在圆管中层流－紊流分层流动,得出了速度场的解析分布式,最后,研究了分层流动的阻力规律,为分层掺气减阻提供了理论依据,研究表明,分层掺气可以实现有效的减阻。     

圆管层流入口段耦合换热的数值模拟研究

采用控制容积法与蒙特卡罗法对圆管层流入口段参与性介质的辐射一对流耦合换热进行了数值模拟研究．在对流一扩散项的离散中,分别采用了一阶差分的指数格式与二阶差分的QUICK格式．通过模拟计算,比较分析了两种差分格式的结果差别,考察了入口段耦合换热的温度场、径向导热热流场以及对流换热壁面热流与努谢尔数的分布特征．研究表明,入口段速度边界层发展对势流区的排挤效应对耦合换热有明显影响,采用QUICK格式能够模拟这一现象,而一阶差分格式不能,后者过高地估计了对流换热强度;辐射换热在抑制对流换热作用的同时,使两种差分格式的模拟结果呈现偏差的区域由入口附近向出口方向扩展．     

恒热流工况下螺旋管内层流换热性能数值模拟

在恒热流工况下,数值模拟雷诺数为200～1000,无量纲螺距为0．1～0．2,曲率为0．1～0．3的螺旋管内不同截面上的温度场分布和速度场分布以及雷诺数、曲率和无量纲螺距对轴向不同截面上平均努谢尔特数、平均摩擦系数以及总熵产的影响规律。结果表明,随着转角增大,二次流作用加强,且垂直于轴向截面的最大速度向管的外侧移动,而温度分布出现两个Dean涡胞;轴向截面平均努谢尔特数和摩擦系数以及总熵产随雷诺数、曲率和螺距的变化呈现不同的规律;与曲率相比,螺距对热力性能的影响程度相对较小;且流动引起的熵产和传热引起的熵产相比可忽略不计。     

波纹管层流传热与流动的三维数值模拟

应用计算流体力学软件FLUENT对波纹管在层流情况下的传热与流动问题进行了三维数值模拟。所模拟的波纹管的母线由多段凹凸圆弧组成(半径分别为R1和R2),其公称直径为20mm,长度为2m。模拟了几何参数R1、R2对其传热与流动性能的影响。在模拟过程中压力-速度耦合选用SIMPLEC格式,压力方程的离散选用Standard格式,其他方程的离散均选用QUICK格式。结果表明:与光管相比,层流情况下波纹管能显著强化传热,在雷诺数(Re)相等情况下,波纹管的R1越大、R2越小时的强化传热效果越好;在几何参数相同情况下,Re越大,强化传热效果越好,在所研究的范围内,Nu最大增加了199.5%。同时,波纹管还具有良好的流动性能,大部分Re的范围内流动阻力系数小于光管的情况,并且随着Re的增大而逐渐接近于光管的摩擦系数。     

污垢对圆管内层流换热三场协同的影响

在强化换热场协同原理的基础上,分析了对流换热中三场协同关系对传热的影响;并对圆管进行数值模拟,研究了不同结垢厚度下,圆管内层流换热速度场、温度场和压力场之间协同度的变化,对数值结果进行分析,综合考虑换热和阻力特性。对不同污垢厚度圆管的综合性能做出评价。     

CSP层流冷却温降过程的数值模拟

研究了CSP层流冷却过程中传热情况,建立了传热过程的二维非稳态数学模型.通过对冷却过程中轧件在各冷却区的换热边界条件的研究,确定了轧件在各冷却区的换热系数模型,计算出轧件在层流冷却过程中温度变化和温度场分布.模拟计算结果与包钢CSP现场实测数据比较吻合.     

银川地区地下水流数值模拟

截至目前,银川地区已评价供水水源地11处,评价地下水总开采量达57.3×104m/d.长期大量开采地3下水及缺乏科学统一的规划管理,造成城区地下水降落漏斗日益扩大,并由此引发了水质污染及生态环境恶化等问题.运用国际通用的三维地下水流有限差分模型软件(M O D F LO W),建立银川地区多层含水结构地下水准三维流数值模型,初步模拟预测未来10年在开采量不断增加的条件下地下水的发展趋势,通过调整开采布局,提出相对合理的开采方案.该模型可作为银川地区水文地质研究及地下水资源评价的主要手段和工具.     

纤维悬浮流二维挤胀流场的数值模拟

基于细长体理论,采用Simple算法计算流场,利用Lagranger模型计算粒子,数值模拟了二维挤胀纤维悬浮流中纤维的运动,研究了与纤维和流场相关的几个重要参数对纤维空间和取向分布的影响.结果表明,挤压效应使流场中的纤维分布不均匀,雷诺数和Stokes数对纤维的空间分布有明显的影响,而对纤维取向分布的影响不大;纤维的长径比对纤维的空间和取向分布的影响都不大;纤维的初始取向对挤压流场的纤维取向分布的影响较大,而对胀大流场的纤维取向分布的影响很小.     

Y-sensor中两相层流交界面位置及分子扩散

采用实验和仿真的手段,对“Y-sensor”内压力驱动的两束层流的交界面位置以及不同组分分子扩散现象进行了定量研究.在保持其中一个入口的流量为20 mL/h,另一个入口的流量分别为2、4、8、12、16、20 mL/h的情况下对交界面位置进行了实验和数值仿真.在两个入口的流量均为2 mL/h的条件下,对交界面分子扩散距离进行了数值仿真;并且利用可视化实验验证了仿真结果.结果表明,“Y-sensor”中两束流体流束宽度之比基本与流量之比相等;两束层流交界面分子扩散距离与下游位移成1/3次方的关系.     

脉动流条件下弹性管束换热器振动特性仿真

为了得到弹性管束换热器传热元件的振动参数以及流体诱导振动强化传热规律,对平面弹性管束的固有振动特性及脉动流作用下的弹性管束振动规律进行了研究.首先,利用ANSYS软件建立平面弹性管束有限元模型,并对管束进行模态分析;然后利用FLUENT软件对弹性管束内通入脉动流后的流场进行数值分析.结果表明:弹性管束复杂的三维运动状态提高了其换热和抑垢性能;三棱柱绕流体产生的脉动流速度变化范围为0.4~1.3m/s,波形明显,因此三棱柱绕流体更适合用于脉动流发生装置;数值计算得到的弹性管束振动频率与实际工况脉动流流体流经弹性管束时产生的频率相一致,为弹性管束换热器在实践使用中提供一定的参考意义.     

离心风机内部流场三维数值模拟

随着计算流体力学和计算机技术的快速发展,流体机械内部流场的研究有了很大的进展,目前用CFD软件对离心风机内部湍流场的数值模拟成为一种重要的研究方法,文章采用CFD商用软件FLUENT6.1对离心风机内部流场进行了三维数值模拟,分析其内部的流动情况,并根据数值模拟结果优化相关的设计参数,以保证离心风机具有良好的性能。     

波纹管内层流脉动传热和阻力特性的数值研究

为探讨波纹管和脉动流同时使用能否实现复合强化传热的效果,利用计算流体力学软件Fluent数值模拟了波纹管在管内流体发生周期性速度变化条件下的传热和阻力特性．模拟的边界条件为：管壁温度293K;管内工质为水,入口温度333K,平均流速0．02m／s,脉动频率厂分别取2、4、5、8、10Hz,振幅A分别取0．2、0．4、0．6、0．8、1;出口压力为0．通过分析传热强化系数、沿程阻力增强系数、效应评价准则数,结果显示：管内脉动流既能强化波纹管的传热也会弱化传热;相比稳态流条件,传热最大能被强化约5．9％;脉动流会增大波纹管的沿程阻力;综合考虑传热的强化作用和流动阻力的增加,在A≥O．8且,≥4Hz条件下,管内脉动与波纹管能起到复合强化传热效果;脉动流条件下波节附近漩涡周期性的产生和消失是传热被强化和沿程阻力增加的主要原因．     

Numerical simulation of flow phenomena and optimum operation of tundish

1　INTRODUCTIONDuringthecourseofcontinuouscastingsteel,theflowofliquidsteelintundishwasafairlycomplexprocesscontainingmomentumtransfer,masstransfer,energytransferandphase changeofmultiphasecomponents .Ac cordingtoRefs.[1,2 ],someinfluencingfactorsincastingsteelwerefound ,includingthecompositionofliquidsteel,thetechnicalparametersoftundishandre oxidationofmoltenmetal.Theprocesswouldaffectdirectlysurfacedefectsandinternalstructureformationofthecastingsteelproductsaswellastherealizationofhig…     

Numerical simulation of gas-liquid two-phase jet flow in air-bubble generator

Air-bubble generator is the key part of the self-inspiration type swirl flotation machines,whose flow field structure has a great effect on flotation.The multiphase volume of fluid(VOF),standard k-ε turbulent model and the SIMPLE method were chosen to simulate the present model;the first order upwind difference scheme was utilized to perform a discrete solution for momentum equation.The distributing law of the velocity,pressure,turbulent kinetic energy of every section along the flow direction of air-bubble generator was analyzed.The results indicate that the bubbles are heavily broken up in the middle cross section of throat sect and the entrance of diffuser sect along the flow direction,and the turbulent kinetic energy of diffuser sect is larger than the entrance of throat sect and mixing chamber.