圆断面90°弯管局部水头损失的数值模拟

利用fluent软件,选取标准k-ε湍流模型,对90°圆断面弯管在雷诺数为60000时的局部损失进行了数值模拟。结果表明:标准k-ε湍流模型能较好地预测弯管内由于离心力造成的二次流,弯管内流场及压强分布与试验值吻合较好,计算得到的局部损失系数与试验值基本一致,从而验证了数值模拟方法对弯管局部损失计算的有效性。     

城市街道峡谷内污染物扩散模拟中不同湍流模型的比较研究

利用计算流体力学软件FLUENT，采用七种不同湍流模型（标准k-ε、RNGk-ε、realizablek-ε、标准k-ω、SSTk-ε、RSM和Spalart-Allmaras）对城市街道峡谷内的气流运动和污染物扩散进行了数值模拟。计算获得的峡谷内气流场和污染物浓度分布表明，虽然七种湍流模型都预测出峡谷内生成一个控制污染物输移的顺时针大旋涡（主旋涡），但它们在次生涡的模拟上存在差异。通过将峡谷迎风面和背风面上的无量纲污染物浓度分布模拟结果与风洞试验数据进行对比分析，揭示出：标准k-ε模型的总体预测效果最好，RNGk-ε模型、realizablek-ε模型以及RSM模型的预测效果次之，而标准k—ω模型、SSTk-ω模型以及Spalart-Allmaras模型的预测效果较差。在环境评价和基于环境容量约束的交通配流方案优选中，本研究成果对于如何合理选择湍流模型来模拟预测机动车排放污染物在峡谷内的扩散分布具有重要指导意义。     

陡坡后消力池水流数值模拟计算中模型选择研究

在工程实践中发现,泄水陡坡后消力池优化设计中,往往需要物理模型试验验证,比较费时费力。该文采用标准 k-ε模型、及RNG k-ε模型,对不同消力池内部水流进行数值模拟,得出消力池内水流运动参数;通过与物理模型试验结果对比,发现RNG k-ε计算模型对消力池内部复杂水流模拟效果较好。今后实践工程优化中,可运用RNG k-ε计算模型进行消力池内部水流模拟计算,优化消力池的设计参改。     

溢洪道挑流消能数值模拟计算模型的选择

采用数值模拟的研究方法,以溢洪道为研究对象,分别采用标准k-ε模型与RNG k-ε模型,对溢洪道进行二维水气两相流数值模拟,通过与物理模型试验数据相对比,探究不同计算模型对溢洪道数值模拟计算所得数据的准确性。经验证标准k-ε模型计算所得结果较为准确,且耗时较短。     

三种湍流模型在阶梯溢流坝数值模拟中的比较

采用standard k-ε、RNG k-ε、Realizable k-ε3种不同的湍流模型并结合VOF法,对阶梯溢流坝气液两相流动进行了数值模拟,将不同湍流模型所模拟的水面线、台阶速度场分布及台阶壁面压力分布与物理模型试验实测结果进行了对比分析。结果表明:RNG k-ε湍流模型能够较好地模拟阶梯溢流坝的水流特性。     

床面上直立圆柱绕流问题的湍流模型比较

该文采用RANS方程和RNGk-ε、k-ω以及RSM三种湍流模型进行计算,模拟了床面上直立圆柱周围的三维复杂流场,分析了定床条件下光滑床面和粗糙床面条件下流场的形态,并将计算结果与实验进行了对比.结果表明,这三种模型均能模拟出圆柱周围的流场,但是在结果上有一定的差别.要使k-ω模型较好地模拟床面的剪应力,需要比其它两个模型更密的计算网格.与RNGK-ε,k-ω模型相比,RSM模型能够更好地模拟圆柱附近的速度场和床面的剪应力,但是计算时间往往更长.     

模拟敞开式UV反应槽的湍流模型比较研究

应用商用CFD软件F luent模拟敞开式UV反应槽内的流速分布及停留时间分布。分别采用4种湍流模型来评估湍动效应对流场分布的影响,其中包括标准k-ε模型、低雷诺数k-ε模型、雷诺应力模型(RSM)及分离涡(DES)模型。将模拟结果与实验数据进行对比发现,DES模型对于回流区的模拟好于其他模型;而在回流区域外,低雷诺数k-ε模型则更为合适。     

截球形天线罩风载荷数值模拟

此文采用FLUENT软件下的数值模拟与模型实验相结合的方法,对截球型雷达天线罩在均匀定常来流下的风载荷情况进行了研究.在数值计算中,比较了三维不可压缩湍流的标准k-ε、RNG k-ε和Reynolds应力三种模型,结果表明标准k-ε模型比较适合本问题的工程应用.使用标准k-ε模型对不同高径比的天线罩进行数值模拟后发现,高径比的改变会显著改变其升、阻力特性,是影响天线罩整体风载荷的重要因素.     

不同湍流模型的电站进/出水口数值模拟

为验证不同湍流模型对抽水蓄能电站侧式进出水口模拟的适应性,分别运用Realizable k-ε湍流模型及RNG k-ε湍流模型对某抽水蓄能电站下库侧式进/出水口水力特性进行三维数值模拟,得到了进/出水口和闸门井段、下弯段的水头损失系数及进/出水口各流道的流速分布图。与物理模型试验数据进行比较表明,这两种数值模型均可达到一定的精度,且都方便快捷,与RNG k-ε模型的模拟结果相比,Realizable k-ε湍流模型具有更高的精度。     

水平方管内固液两相流运动特性数值模拟

将周力行建立的k-ε-kp两相湍流模型引入固液两相流的研究中，对水平方管内挟沙 水流固液两相的时均特性、脉动特性以及颗粒密度分布进行了数值模拟。将计算结果与k-ε-Ap模型、动理论计算结果以及物理模型试验观测结果进行了比较，发现k-ε-k p模型数值计算和物理模型试验观测结果的一致性较好；和kεAp模型相比，由于考虑了颗粒相的湍动特性在固液两相流中的作用，k-ε-k-p两相湍流模型可以得到颗粒的脉动速度分布；和动理论相比，k-ε-kp模型无法准确地预测固相的垂向脉动速度，需要引入各向异性的两相流模型。     

基于黏性修正SST k-ω模型的水翼空化流数值模拟计算

该研究利用开源平台Open FOAM中的interPhaseChangeFOAM求解器,应用SchnerrSauer空化模型,并结合黏性修正后的SSTk-ω模型,对二维水翼NACA0015及三维扭翼TWIST-11N进行了空化流数值模拟,从升力系数和空化脱落频率等方面对计算结果进行比较,验证了修正SST k-ω模型的可靠性,并对空化脱落机理进行了分析。首先对二维水翼NACA0015,应用了基于LES方法的Smagorinsky模型、基于RANS方法的标准SST k-ω模型和黏性修正SST k-ω模型三种不同的湍流模型,结果表明修正SSTk-ω模型能准确预报二维非定常空化的脱落频率,并且发现水翼尾部的回射流是空化脱落的主要原因。之后将修正SST k-ω模型应用于三维水翼TWIST-11N,发现应用该模型依旧能准确模拟出三维水翼的非定常空化,结果和Ji等人的结果十分接近。通过进一步对三维空化流的流场进行分析,发现三维空化流会出现主脱落及次脱落共两次空化脱落,分别由尾部回射流和侧向流导致。     

四种湍流模型对沙波运动模拟的比较

采用四种湍流模型对沙波运动进行数值模拟,分析了不用湍流模型对沙波运动的影响。分析结果表明：雷诺应力模型（RSM）计算的尾涡区没出现应该出现的涡状结构,不适合做沙波计算;Realizable后k-ε模型计算的尾涡区出现明显的涡结构畸变,也不适合做沙波计算;标准k-ε模型和RNGk-ε模型的计算结果差异不大,但是RNGk-ε模型还是出现了一定的误差。因此,本文推荐在做沙波计算时采用标准k-ε模型。     

床面上短圆柱体局部冲刷三维数值模拟

床面上短柱体局部冲刷的机理复杂,运用三维有限体积法,对其局部冲刷情况进行了模拟.采用k-ε紊流数值模型,计算柱体周围的紊动流场,利用经验公式计算该时刻的推移质输沙率,运用动网格技术,处理床面地形随时间的变化.推移质计算充分考虑了床面坡度和流向对推移质输沙率和临界起动剪切力的综合影响.改进沙滑模型,修正当生成的剖面坡度超过泥沙休止角时造成模拟的失真,同时克服数值计算的不稳定性.计算结果和水槽试验资料对比分析,二者符合较好.该模型可以用于海底结构物如桥墩、管道、丁坝等的局部冲刷的数值模拟计算.     

虹吸式出水流道水力性能数值计算湍流模型适用性

为寻求适用于大型低扬程泵站虹吸式出水流道水力性能数值计算的湍流模型,首先采用透明流道模型对某低扬程泵站虹吸式出水流道进行了试验研究,测试了流道水头损失并分析了流道内流态; 在网格无关性分析的基础上,选择常用的一方程湍流模型(S-A湍流模型)、二方程湍流模型(k-ε湍流模型、k-ω湍流模型)及Reynolds Stress湍流模型分别对该虹吸式出水流道水力性能进行了三维湍流流动数值计算,并将计算结果与模型试验结果进行比较。结果表明:与一方程湍流模型和Reynolds Stress湍流模型相比,二方程湍流模型在虹吸式出水流道水头损失的计算中更具优越性,采用Standard k-ε,Realizable k-ε和SST k-ω等3种二方程湍流模型计算得到的流道水头损失相对误差小于3%,其中,Standard k-ε湍流模型计算得到的流场与模型试验结果最吻合。     

三维宽顶堰紊流场数值模拟及分析

本文利用三雏标准k-ε紊流数学模型,选择VOF方法追踪自由表面,采用气液两相流计算模型对宽顶堰流场进行了数值模拟,计算结果与试验数据较为吻合.模拟结果表明,数值模拟能够广泛应用于数值模拟带有复杂自由表面的泄水建筑物紊流场.     

紊流模型对底坎绕流模拟效果的比较

利用Fluent软件,选取了Spalart-Allmaras模型、标准k-ε模型、RNG k-ε模型和realizable k-ε模型共4种涡黏系数的湍流模型,对底坎绕流问题进行了数值模拟。结果表明:4种模型模拟的底坎附近的流动特征基本一致,但在回流长度、分离主涡的涡心位置及水头损失等参数方面,RNG k-ε模型的模拟效果最好,标准k-ε模型的模拟效果较差,而realizable k-ε模型和Spalart-Allmaras模型的效果居中。     

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。     

基于k-ε紊流模型的后台阶流流动特性研究

后台阶流是几何结构简单而流态复杂的流动现象.采用二维k-ε紊流模型对后台阶水流流动进行数值模拟,并结合PIV系统测得的雷诺数,对Re=500~50 000范围的台阶后定常流动流场数据进行对比分析研究.结果表明流场结构存在稳定的回流区,回流区长度随着Re的增大先急速上升,然后又急速下降,最后缓慢回升直至稳定.断面速度受回流区影响较大,峰值随断面的往下游推移逐渐减小,随Re的增加,断面速度也缓慢减小.压力、紊动能的分布也受到回流区的影响,其中紊动能在低雷诺数情况下受回流区的影响较小.     

不同间距比下粗糙度对并联双圆柱绕流的影响

利用ANSYS-Workbench大型有限元软件建立了二维模型,在Fluent的工作环境下,探究了不同间距下不同柱体粗糙度对并联双圆柱的升力系数、阻力系数的影响。采用SST k-ω湍流模型,雷诺数控制在1×10~6,并联双圆柱的间距比T/D分别为1.5、2.0、2.5、3.0,进行了柱体表面粗糙度Rh在0、0.1%D、0.3%D、0.5%D、0.8%D和1%D时的数值模拟。结果表明:间距比为1.5时,阻力系数达到最大,升力系数上下波动峰最高;在同一间距比下,随着粗糙度的增加,阻力系数先增大后减小,粗糙度在0.5%D时阻力系数达到最大;并联双圆柱由光滑面发展到粗糙面,阻力系数会发生突变,证明了光滑柱面下的阻力系数最小和升力系数的波动峰值最小。基于以上研究,可以将结论应用于以后圆柱绕流的理论研究和桥梁墩柱的工程建设中。     

3种紊流数值模型模拟明渠丁坝三维水流初探

采用3种不同的紊流数值模型:标准k-ε模型、k-ω模型、Reynolds-Stress模型(RSM模型),以VOF方法来处理自由的表面,数值模拟了明渠中丁坝水流的流动,并且在5个不同的断面上与实验的资料进行了比较,算出了它们各自的误差,结果表明:标准k-ε模型可以比较准确地模拟明渠中丁坝绕流的情况.