悬沙冲淤问题的湍流两相模型

在双流体模型框架内统一二阶矩两相湍流模型的基础上，建立了改进的悬沙冲淤问题的湍流两相模型-湍流代数应力模型，这一模型不仅能反映两相湍流的各向异性特征，并且更深刻揭示了悬沙颗粒与流体的湍流相互作用的机理，以及浮力、回流及旋流等的影响。适用于河口悬沙冲淤及水库泥沙异重流等工程问题的模拟计算。     

挑坎下游高速掺气水流的数值模拟

应用FLUENT软件及其二次开发技术,采用双流体模型及混合k-ε湍流模型对带有掺气挑坎的陡槽高速掺气水流进行了二维数值模拟。根据掺气水流的特点,重点对相间阻力模型进行了改进,特别在构建相间阻力本构关系式时考虑了湍流扩散的影响。计算结果表明,在相间阻力模型中考虑湍流扩散的影响,可明显改善以往数值计算对水流掺气估算偏低的状况,使掺气浓度的分布和掺气量的计算结果与试验数据符合更加良好,说明湍流扩散对掺气浓度的分布有重要作用。当采用双流体模型模拟掺气水流时,相间作用力模型应考虑湍流扩散的影响。     

高速掺气水流数值模拟研究

应用FLUENT商用软件及其二次开发技术,采用双流体模型及混合k-ε 湍流模型对带有掺气挑坎的陡槽高速掺气水流进行了二维数值模拟。根据掺气水流的特点,重点对相间阻力模型进行了改进,特别在构建相间阻力本构关系式时考虑了湍流扩散的影响。计算结果表明,在相间阻力模型中考虑湍流扩散的影响,可明显改善以往数值计算对水流掺气估算不足的状况,使掺气浓度的分布和掺气量的计算结果与试验数据符合更加良好。说明在合理构建相间相互作用力的基础上,采用双流体模型可较好地模拟高速水流掺气现象。     

近海水域两相非恒定湍流全场数值模拟

本文提出了深度平均的两相非恒定湍流双流体全场模型,用来模拟热水或污染物注入近海感潮水域中的掺混、扩散和输移的全场规律。对营口火电厂近海水域的热污染进行了模拟计算,并与物理模型试验资料进行了对比,得到了较为满意的结果。     

圆形弯管气液两相流数值模拟

采用双流体模型建立了基于贴体坐标和有限体积法的气液两相湍流全三维计算模型,模拟了180度圆形弯管内气液两相流动。模型中连续相(水)采用了考虑分散相(气泡)分布影响的κ-ε两方程的湍流模型;分散相采用代数湍流模型。模型将分散相按气泡分组,可以考虑不同尺寸气泡对流动的影响,提高了计算精度。在两种来流条件下,对180度圆弯管内部三维两相湍流进行了模拟,计算中将气泡按大小分为两组,通过数值模拟获得了弯管内部三维两相湍流的压力、速度和气泡体积率分布等数据。气泡体积率分布的计算结果与实测结果吻合良好。     

现有泥沙理论的不足和改进——扩散模型和费克定律适用性的讨论

描写混合物运动可以采用单流体模型、扩散模型和双流体模型，本文简要介绍了这三种模型，并作了比较，指出：单流体模型方程少、求解简单，但解中包含的信息量少；后两种模型包含的信息量相等，由于扩散模型方程组可以双流体模型方程组引入某种近似后推导出来，它的求解比双流体模型方程组简单，但包含一定的误差，本文分析了这种误差与运动介质物性的关系，给出了扩散模型的适用范围，说明了为什么对于气体混合物常用单流体模型或扩散模型，而对于气－固混合物大多采用双流体模型，液－固混合物性质介于上述两种混合物之间，扩散模型对于它基本上适用，但并不完全适用。扩散模型中的扩散速度表达式，常根据费克定律给出，本文指出了费克定律的局限性，并把它与泥沙运动力学目前遇到的困难联系起来，由此说明采用更一般的扩散速度表达式的必要性。     

水库浑水异重流的两相流模型适用性研究

目前运用两相流理论和数学模型研究挟沙水流问题是一个重要研究方向。涉及到两相流模型有双流体模型和混合模型。考虑到方程组的封闭性,双流体模型的相间作用力往往只考虑黏性阻力。本文用双流体模型和混合代数滑移模型(MASM)对浑水异重流进行立面二维数值模拟,并将模拟结果和水槽实测値相比较,发现两种模型对异重流形态、泥沙浓度分布的模拟结果差异不大,MASM模拟得到的异重流运动速度与实测值更接近。因此,MASM更适宜浑水异重流的数值模拟。     

可压缩掺气水流的一维特征分析

本文简要介绍了由双流体连续介质模型导出的简化的封闭可压缩掺气水流基本方程组，推导出一维情形中的特征方程。     

紊浮力回流的双流体模型

本文将双流体紊流模型推广应用于紊浮力回流的温差异重流.在应用中对两相连续性方程的源项进行了完善;在求解方法上用总体连续性方程建立压力修正方程,并建立了由无滑移单流体模型过渡到双流体模型的数值解法.本文的计算结果与一组实测资料进行了对比,两者符合较好.     

直流燃烧器一次风通道气固两相流数值模拟

基于气固两相双流体湍流k-ε-kp模型,本文运用自行发展的一套计算程序,对某燃煤锅炉新型直流燃烧器气体-颗粒两相流动进行了数值模拟,得到了燃烧器一次风通道内气固两相速度分布、湍动能分布和颗粒浓度分布.其中,根据稀相流动假说,采用单向耦合模型描述相间作用,并在固相方程中考虑了颗粒扩散效应.通过对计算结果的分析和讨论,发现了该燃烧器设计的不合理因素,为燃烧器结构优化提供了理论基础.     

NUMERICAL SIMULATION OF THE ENERGY DISSIPATION CHARACTERISTICS IN STILLING BASIN OF MULTI-HORIZONTAL SUBMERGED JETS

3-D numerical simulation was carried out for the water flow in a stilling basin with multi-horizontal submerged jets by using two different turbulence models, namely, the VOF RNG k - ? and Mixture RNG k - ? turbulence models. The calculated water depth, velocity profile and pressure distribution are in good agreement with the data obtained in experiments. It indicates that the numerical simulation can effectively be used to study the water flow movement and the energy dissipation mechanism. The numerical simulation results show that the turbulent kinetic energy distribution obtained by using the Mixture turbulence model covers a region about 18% larger than that calculated by using the VOF turbulence model, and is in better agreement with the actual situation. Furthermore, the Mixture turbulence model is better than the VOF turbulence model in calculating the air entrainment.     

湍黏系数对浅滩海域三维风暴潮的影响

利用WRF大气模式和基于有限体积法的三维海洋数值模型FVCOM,建立了连云港及其附近浅滩海域的三维风暴潮流数学模型。运用k-ε和MY-2.5两种不同的湍流模型,对"韦帕"台风作用下的三维风暴潮流进行了数值模拟,并对计算得到的三维风暴潮流流场结果和垂向湍流黏性系数结果进行了对比分析。计算分析结果表明,两种不同湍流模型计算所得的风暴潮增水差别很小,可以忽略;但在风生流较强的时间段内,MY-2.5湍流模型计算所得的水平流速流向沿垂向分布并不一致,而k-ε湍流模型的计算结果较好,与实测分层潮流资料更为符合。研究结果表明,垂向湍流黏性系数沿水深的垂向分布对浅滩海域风暴潮流水平流速的垂向结构至关重要,建议选用k-ε湍流模型计算垂向湍流黏性系数和湍流扩散系数。     

旋流流动中的颗粒相非线性双尺度k_p-ε_p湍流模型

基于多尺度湍流的概念,建立了颗粒相的非线性双尺度k_p-ε_p湍流模型.利用该模型对旋流突扩室内的两相流动进行了数值模拟,并且将两相平均速度及脉动速度的模拟结果和实验数据以及颗粒相的单尺度k_p-ε_p两相湍流模型的结果做了对照.结果表明:对两相切向速度,两种模型具有相接近的模拟能力;但是对脉动速度及轴向速度,本模型的预报结果比单尺度两相模型所获得的结果有较大改进.     

THREE-DIMENSIONAL TURBULENCE NUMERICAL SIMULATION OF A STEPPED SPILLWAY OVERFLOW

1 .　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＴｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｓｔｅｐｐｅｄｓｐｉｌｌｗａｙｈａｓｈａｄａｌｏｎｇｈｉｓｔｏｒｙ .Ｔｈｅ ｐｈｙｓｉｃａｌｍｏｄｅｌｔｅｓｔｓｔｕｄｙｏｆｔｈｅｓｔｅｐｐｅｄｓｐｉｌｌｗａｙｈａｓｂｅｅｎ ｐｅｒｆｏｒｍ     

NUMERICAL SIMULATION OF GAS TURBULENCE ENHANCEMENT BY PARTICLE-WAKE EFFECT

A new turbulence enhancement model was incorporated into the second-order moment two-phase turbulence model and was used to simulate gas-particle flows in swirling chambers and channels with different wall roughness. The results show that compared with the turbulence modification model not accounting for the wake effect,this model,together with the conventional particle source term,gives simulation results in better agreement with the experimental data.     

A NEW TURBULENCE MODULATION IN SECOND-ORDER MOMENT TWO-PHASE MODEL AND ITS APPLICATION TO HORIZONTAL CHANNEL

A new second-order moment two- phase turbulence model accounting for particle wake effect was established and used to simulate gas-particle flow in a horizontal channel for different values of wall roughness. The results show that compared with the model without considering the particle wake effect, the present model gives simulation results agreeing much better with the experimental results for the gas turbulence modulation, but the predicted results for particle motion with the two kinds of models are quite close.     

A TWO-SCALE SECOND-ORDER MOMENT PARTICLE TURBULENCE MODEL FOR GAS-PARTICLE FLOW

NOMENCLATURE U — mean velocity u, v — fluctuation velocity uu, vv — Reynolds stress e ― restitution coefficient d ― particle diameter k —kinetic energy α p— particle volume fraction ρ p — particle density β ― drag coefficient ε —kinetic ener     

超高水头竖井旋流泄洪洞不同湍流模型数值模拟

基于VOF法,分别选取标准k-ε紊流模型、RNG k-ε紊流模型和Realizable k-ε紊流模型,对某一超高水头、大泄量竖井旋流泄洪洞的水力特性进行数值模拟,并将紊流模型计算结果与模型实验数据进行了对比分析。结果表明:3种紊流模型模拟计算所得的空腔直径、竖井壁面压强、旋流角等参数变化趋势与模型试验测试结果基本相同,但量值有所差别。相比较而言,Realizable k-ε紊流模型计算所得旋转水流的空腔直径、压坡底板与部分竖井壁面压强、旋流角在量值上更接近试验测量值。因此,Realizable k-ε紊流模型能够更好地模拟这种具有超高水头、大泄量、强旋转并带有自由液面旋转水流的水力特性。     

A TVD Scheme for Incompressible Flow Coupled With Different Turbulence Modles on A Ground-Mounted Square-RIB Flow

A finite-difference Total Variation Diminishing (TVD) numerical simulation model for coupling the Reynolds Averaged Navier-Stokes (RANS) equations, pressure-relative continuity equation and various k-ε turbulence models was developed to solve the incompressible flow based on the pseudo-compressibility method. The hyperbolicity of all these equations was studied and the discretization of the fully coupling equations with all the primal variables and source terms were made in this article. Numerical simulation for modeling the flow around a ground-mounted square rib was implemented and validated by comparing with the published wind tunnel experimental data. It is shown that such a numerical simulation method with a proper turbulence model has a very good accuracy to simulate the flow around a surface-mounted rib. It is concluded that the Renormalization Group (RNG) and Chen-Kim k-ε turbulence models have much better ability to predict the characteristics of the vortex structure and flow separation than the standard k-ε model.