泄洪洞弧形闸门突扩突跌出口段三维流动的数值模拟

采用双方程紊流数学模型和自由面VOF方法,对有压泄洪洞弧形闸门突跌突扩出口段三维流动进行数值模拟,获得了空腔形态、侧墙水翅、压力分布等水力学要素,探讨了空腔冲击点涡旋对气流的吸卷作用,并研究了空腔的回水特性.计算与模型实验数据符合良好,表明数学模型对有压泄洪洞弧形闸门突跌突扩出口段复杂流场有较好的预测能力.     

平面闸门有压出口段突扩突跌三维流场数值模拟

高水头平面闸门后接平坡明流段,且出口采用突扩突跌的掺气设施,其水力特性复杂,实际工程中研究及运用较少.结合设计采用该形式的龙开口水电站冲沙底孔,应用标准双方程紊流模型和VOF多相流方法对其流道流场进行了三维数值模拟,对闸门出口突扩突跌段特性、平坡泄槽段水力特性进行研究,并将部分结果与模型试验成果进行比较,两者符合较好.通过数值模拟与模型试验相互验证对其体型进行优化,提出闸门段压力分布均匀的出口收缩方式、出口加挑坎的跌坎掺气体型,在平坡泄槽上取得了良好的掺气效果,为工程设计提供参考.     

表面圆柱形突体流动特性的数值模拟

数值模拟技术作为研究复杂流动问题的有效工具常被用于研究高水头、大流量泄洪洞内高速 水流问题． 采用该项技术对泄水建筑物过流壁面上圆柱形突体的水平二维和垂直二维流场进行了 数值模拟,分别考虑了不同高度圆柱形突体和不同掺气浓度对空化区内流动特性的影响,给出水平 二维和垂直二维的流速分布和压力分布,对圆柱形突体引发空化的水力特性进行探讨,并与在直流 式水洞中使用PIV 设备所采集的实测结果作了比较,结果表明,数值模拟能较好模拟因圆柱形突体 引发的空化现象．     

居民住宅内自然通风的数值模拟研究

采用有限体积法，开发了ALE框架下三维非定常流体流动的数值模拟程序。利用该程序对居民住宅内自然通风过程进行了数值模拟，并对模拟结果进行了分析。     

调压室非对称孔口阻抗特性的数值模拟

保证差动式调压室良好的水力特性,对于水电站的安全稳定运行具有重要意义.以某水电站上游调压室为研究对象,对其大井与升管之间的回流孔采用非对称结构设计,利用专业软件详细计算了其进出流阻抗特性.结果表明:与对称孔口情况相比,非对称回流孔的进流阻抗系数明显减小,而出流阻抗系数显著增大,从而大大改善了调压室的动态特性;在分流比固...     

基于动网格方法的圆柱启动瞬态流动数值模拟

为考察有限体积法求解边界突然变化引起的流动问题的有效性,并考虑向流体机械瞬时启动问题求解的拓展,基于非结构化动网格,采用有限体积法对圆柱突然启动过程的二维非定常黏性不可压缩流动进行了数值模拟,分析了雷诺数为60～9 500的非定常流动的演化过程.在不同雷诺数下的计算结果与实验结果吻合很好.对于高雷诺数（800≤Re≤9 500）的情况,当雷诺数为5 000时捕捉到了α现象;当雷诺数为9 500时依次捕捉到了β和α现象,且流动分离区的几何参数和流型均与实验结果符合较好.同时计算得到了在不同雷诺数下圆柱的瞬态阻力系数.     

体育馆建筑室内气流分布数值模拟研究

提出非规则网格有限体积法计算复杂外形体育馆建筑的气流分布，采用ｋ－ε湍流模型进行分析，在建筑地面与壁面考虑了气流流动粘性作用的影响，用壁面函数加以修正，据此，编制了通用计算程序，计算分析了体育馆建筑室内气流分布方案，找到最优方案，为空调设计的优化提供了强有力的分析手段。     

矿井底板突水的数值模拟

本文根据碉石力学和渗流力学理论，用广义的运动稳定性原理，建立了矿井底板突水的数学模型和突水发生的判别准则，并进行了数值模拟。     

大型泵站引水河道流场的数值模拟

应用正交曲线坐标系下的二维水深平均数学模型对大型泵站的引水河道流场进行了数值模拟 .采用Pois son变换生成正交网格 ,用四边形插值方法生成计算网格的底高程数据 ,并用SIMPLEC方法求解离散方程 .由该模型计算出的金口泵站引水河段的流场图及各断面垂线平均流速分布与物理模型试验的成果较为一致 .     

复式明渠水流运动的数值模拟

大多数平原河道都为具有主槽和滩地的复式河槽,且主槽和滩地的壁面粗糙度一般不相同.根据理论分析建立了适合于描述水力光滑、水力过渡和水力粗糙这三种壁面条件下时均流速沿垂线分布的统一公式,并利用该流速分布公式,采用Thatchell代数应力模型,对复式明渠粗糙度沿横向存在变化的流动进行了三维模拟.     

步进式加热炉板坯温度场数值模拟

钢坯加热是轧制前的重要工序,随着燃料价格的提高及新钢种的应用,建立精确的钢坯温度-时间关系传热模型已成为提高产品质量和节能降耗的首要条件。以某钢厂轧钢加热炉为研究对象,对钢坯加热过程的温度场进行数值模拟。建立了板坯在加热炉内加热数学模型,采用有限容积法对模型进行了离散,通过编程求解得出：在各加热段钢坯角部温度最高,加热段升温速度最快,钢坯断面温差最大,均热段断面温差最小,钢坯出炉断面温差稍高,建议延长均热时间     

锅炉离心式风机进气箱内流场的数值模拟

对电站锅炉离心式风机进气箱内的三维粘性流场进行了数值模拟。在数值计算过程中,流动用时均流方程及湍流模型来描述,不可压缩条件用罚函数法处理,基本方程用有限元法离散。数值模拟结果与类似实验的结果基本一致,这表明,该算法可以较好地模拟离心式风机进气箱内气体的流动,其计算结果可为进气箱的设计和改造提供参考。     

多旋流烧嘴加热炉内冷态流场的数值模拟研究

在任意拉格朗日－欧拉（ALE）框架下，采用有限体积法开发了三维非定常流体流动的数值计算程序，利用该程序对包钢多旋流平焰烧嘴步进式加热炉内的冷态流动场分布进行了计算模拟，并与无旋流烧嘴加热炉内场进行了比较，发现多旋流烧嘴加热炉内的流场分布更加合理，且与生产中所观察到的情况一致，对生产实际有重大的指导意义。     

金属熔滴与基板碰撞变形的数值模拟

为了保证熔滴沉积增材制造工艺中熔滴间的良好结合及成型精度,对熔滴与基板碰撞后的变形及凝固过程进行数值模拟研究.采用两相流模型,结合自由表面跟踪算法和凝固界面跟踪算法,建立了熔滴变形及凝固的耦合计算模型并求解.分析计算结果表明熔滴温度场变化与形态变形过程相吻合;熔滴与基板的接触部分瞬时就发生了凝固,因此凝固层半径和熔滴外...     

U形玻璃钢渠道抗冻胀效果数值模拟

为研究U形玻璃钢渠道在北方季节性冻土区的抗冻胀效果,采用有限元分析软件ANSYS对玻璃钢渠道的温度场和位移场进行模拟分析,研究了衬砌板的冻胀变形.结果表明：与混凝土渠道相比,玻璃钢渠道能使衬砌板的冻胀变位值更加均匀,冻胀不均匀程度也较小,且玻璃钢材料本身具有良好的韧性,适应变形的能力很强,具有良好的抗冻胀效果,值得推广.