铸造充型紊流流场数值模拟研究

目的 对铸造充型过程紊流流场进行数值模拟计算。方法 建立铸造充型过程紊流流场的κ-ε数学模型，结合实际情况对各种边界条件进行适当处理。结果 模拟结果同实际情况比较吻合。结论 κ-ε模型能较好地实现对铸造充型过程的紊流流场数值模拟，从而为铸造工艺的优化提供实用依据。     

室内二维紊流气流数值模拟

假定室内通风气流是二维、稳定、不可压缩的粘滞紊流流动，以流函数、涡度和紊流能量为循环计算变量，用定常方法进行数值模拟。文中介绍了基本方程及它们的离散化、边界条件的设定，给出了计算实例并对紊流和层流两种模型的数值模拟作了简要的比较。     

阳升观台阶溢洪道水流数值模拟研究

采用RNG k-ε紊流模型对阳升观台阶溢洪道水力特性进行数值模拟,分析了台阶面水流流态和流场分布情况,并与模型试验对比,结果表明数值模拟的计算成果是准确可靠的。在此基础上,进一步研究了台阶面的流速分布、压力分布、消能率以及紊动能和紊动能耗散率的分布特点。研究表明,台阶面流速从台阶内部至水面逐渐增大;台阶面最大压力出现在台阶水平面上,最小压力出现在台阶竖直面上,且为负压;台阶面水流消能率与台阶级数存在良好的线性关系;紊动能和紊动能耗散率顺水流方向逐渐增大,直至形成均匀的滑移流,两者达到最大。     

窑用多通道燃烧器回流区的三维数值模拟

在采用重整化群（RNG）k—ε模型对水泥窑用多通道燃烧器进行数值模拟的基础上，针对影响燃烧器性能的重要指标一回流区进行讨论，将三维条件下燃烧器的流场分布与传统燃烧器流场进行对比，提出了三维条件下燃烧器回流区分为中心回流区、内回流区、外回流区3个回流区的分布模型，并分析了影响回流区的直流风和旋流风2个重要因素。结果表明：旋流风的速度变化对回流区的影响比其他因素的影响更大，旋流风速度适当增大可以增大回流区的范围，而当旋流风速度过大时，外回流区消失。     

脱硫塔内部流动优化的数值模拟

应用RNGk-ε双方程模型并结合SIMPLE算法对除尘脱硫塔内部气相流场进行了数值模拟,提出了加装六块直整流板、1/4圆弧与直板结合的整流板、圆弧状整流板三种方案,对计算结果进行了比较分析。结果表明:加装整流板后能有效改善塔内流场分布,加圆弧状整流板气流分布更均匀。     

沉淀池水流数值模拟

建立了基于剖开算子法的沉淀池二维水流数学模型和悬浮物输移模型，应用改进特征线法和有限元方法耦合求解该数学模型，并利用实测资料对该模型进行了验证。验证结果表明该模型能够很好地模拟沉淀池中水流的流动以及示踪剂在池内的流动过程。     

横流中紊流射流的三维数值模拟

从空间平均的非恒定三维不可压缩Navier-Stockes方程出发,采用Smagorinsky涡粘性模型模拟湍流,对横流中的射流进行了数值模拟.数值计算中采用了原始变量法,偏微分方程组的空间离散采用Galerkin有限元法,时间离散则采用半隐式.结合水槽实验,对比分析了无浮力和存在浮力两种流动情况下的射流流速场、射流轨迹线以及轨迹线上的流速.计算结果与PIV的实测流场比较表明,计算基本反映了实际的射流流动特点.计算与PIV实测流场得到的射流轨迹线基本一致,轨迹线上的流速两者相差一般在5%左右.     

矢流洁净室的数值模拟

本文以工程中广泛使用的Ｋ－ε紊流模型为基础，采用有限差分法，对矢流洁净室三维紊流流场和污染物浓度场进行了数值模拟．通过对大量算例的计算结果的对比分析，进一步认清了矢流洁净室内气流的流动特性和污染物的分布规律，得到了这种洁净室的主要设计参数，并给出了扇形送风口边界条件的处理方法．本文为矢流洁净室的设计及其在国内的推广使用提供了依据．     

湍浮力流动的三维数值模拟

本文用有限容积方法直接求解三维椭圆型流动控制方程,紊流模型釆用有浮力修正的k-ε模型。本文首先将该模型用于有横流情况下岸边等密度排放,以检验本模型和计算程序的正确性,所得结果正确预报了排放口下游的回流区,与文献[4]的结果一致。然后进一步将其应用于有横流情况下的温排水、取水问题,所得结果揭示了流场的内部特征。     

有射流冲击的短扰流柱排内流场的数值模拟

采用隐式有限体积法术解三维Navier-Stokes雷诺时均湍流方程，对涡轮叶片尾缘区内有射流冲击的短扰流柱排通道内流场进行了数值模拟。湍流模型采用RNG k-ε双方程模型，近壁处湍流利用双层非平衡壁面函数法处理，采用SIMPLE算法求解速度与压力的耦合。数值计算详细的揭示了有射流冲击的短扰流柱排内的流动发展过程以及射流冲击对流场分布和压力分布的影响，并与实验结果进行了对比研究，计算结果和实验数据符合较好。     

部分流泵的全三维湍流数值模拟

借助Fluent软件,选择标准κ-ε模型和标准壁面函数对单级部分流泵在设计工况方面进行了三维湍流数值模拟,分析了叶轮、涡壳内流体的流动,指出径向直叶片叶轮进口的冲击损失很大,隔舌前后是能量损失、产生噪声与振动的主要区域,隔舌对泵性能影响较大,蜗壳内存在两个反向的旋涡,蜗壳内的流体在主流和二次流的共同影响下沿着流道向前推进。最后,对泵性能的预测值与实测值作了对比,验证了数值模拟的正确性。     

轴流泵内部三维湍流场数值模拟

设计了一900型号的轴流泵,进行了轴流泵全流道的三维造型和数值模拟,数值模拟采用基于雷诺平均Navier-Stokes方程和标准模型,采用了SIMPLEC算法．通过数值模拟得出了叶片表面速度和压力分布规律．通过分析结果表明：叶片表面的相对速度沿径向逐渐增大,其分布规律符合圆柱层无关性假设;叶片发生汽蚀的危险区域位于叶片外缘进口边到出口边约1／4处;叶轮出口处流场呈螺旋形向外运动趋势．     

横流中紊动射流的数值实验研究

采用ＳＩＭＰＬＥ算法等结合高雷诺数Ｋ－ε紊流模型１壁面函数法,混合长度理论和斜交曲线坐标系,编制通用计算程序,研究在给定的横流条件下（即一定的速度、温度、压力和紊流度等）,以及在不同的主流与射流的速度比下,布置在平面壁面和曲面壁面上的横流方向垂直的不同射流的轴线轨迹,流道内速度场的变化规律,另外通过计算和分析表明,紊动射流的存在一定程度上改善了原有的气相流场结构,从而为今后应用紊动射流来对叶栅进行     

三维湍流轿车外流场数值模拟

采用椭圆型方程生成空间网格,运用有限容积法和Ｋ ε模型计算了三维湍流轿车外流场。相应的模型试验表明,两者结果基本一致。     

Numerical simulation and analysis of water flow over stepped spillways

Numerical simulation of water flow over the stepped spillway is conducted using Mixture multiphase flow model. Different turbulence models are chosen to enclose the controlling equations. The turbulence models investigated are realizable k-ε model, SST k-ω model, v2-f model and LES model. The computational results by the four turbulence models are compared with experimental ones in the following aspects: mean velocity, the spanwise vorticity and the growth of the turbulent boundary layer thickness in the st...     

矩肋强化换热通道中三维湍流流动与换热特性的数值模拟

对沿流向间断性布置矩肋的新型强化换热通道在Re=5×10³~5×10⁴的湍流范围内采用K-ε湍流模型进行了数值计算,并与实验结果进行了比较.计算结果表明,在相同质量流量下此种强化换热通道的换热系数可以达到光滑通道换热系数的4~9倍.减小通道截面高宽比使得强化换热效果增强.     

地铁列车车头的紊态外流场数值仿真研究

基于结构动力学和空气动力学理论,以三维不可压缩黏性流体的Navier-stokes方程和k-ε双方程紊流模型为基础,推导建立了地铁列车车头的空气动力学模型.对具有流线型头部形状的地铁B型列车以及通过变化流线型头部纵剖面或流线型头部长度设计出的3种新型列车车头的周围流场进行数值仿真.分析了地铁车辆在隧道中运行的动力学特性、气动特性、压力分布及其阻力系数,优化了车头流线型造型,达到了既减小车头气动阻力又使车头美观大方的目的.     

阶梯溢流坝水流特性数值模拟

采用Mixture模型对阶梯溢流坝气液两相湍流进行模拟,湍流模型分别采用Realizablek-ε模型和RNGk-ε模型.针对非掺气区域的坝面平均速度、边界层厚度沿水流方向的变化以及边界层内速度分布等,进行了水流特性分析,并将两种湍流模型的计算结果与实验结果进行了比较.结果表明,Realizablek-ε湍流模型能够更好地模拟出阶梯溢流坝的水流特性.     

双蜗壳内部定常湍流数值研究

为研究双蜗壳内部流场特性及其结构形式对流场的影响,对双吸离心泵的双蜗壳内部定常三维湍流进行了全流道数值模拟。数值方法基于雷诺时均N S方程,采用了标准k ε湍流模型,并通过SIMPLE算法进行速度压力耦合。计算得到了蜗壳内部断面的速度矩、速度矢量以及压力等参数的分布图,并获得了水泵的外特性以及蜗壳水力损失占总损失的比重。计算表明:该方法可较好地模拟双蜗壳的非均匀进口条件;进口回流和横截面内的二次流现象与蜗壳隔板的结构有重要关系;计算扬程和设计扬程吻合比较好。