转捩模型在静叶栅三维粘性流数值模拟中的应用研究

边界层转捩流动的特征参数明显不同于层流或湍流，转捩流动的这些特征直接影响着流体的动力、传热特性。而通过有效地控制转捩起点、转捩区长度就可以有效改善流动效率。作者将修正的转捩模型应用到实际流场计算中，对计算结果进行了比较，从中得到了一些有意义的分析结果。     

涡轮静叶栅二次流的数值模拟

采用CFD软件Fluent数值求解了大转折角涡轮静叶栅三维流动,分析了叶栅沿流向各截面二次流及叶栅的气动特性,并研究了叶高以及入口攻角变化对叶栅二次流的影响.计算发现,由叶栅压力面向吸力面运动的二次流强度沿流向逐渐增大,引起吸力面附近端壁附面层不断壮大且在后部卷起,并导致沿叶高总压损失系数和沿叶高出口气流角的剧烈变化.通过不同叶栅工况的比较,发现叶高的减小以及攻角的增大会极大提高叶栅的二次流损失,其本质原因都是叶栅通道内二次流所占区域的扩大所致.     

大转折角涡轮静叶栅二次流的数值模拟

对大转折角涡轮静叶栅三维流动进行了数值模拟,并详细分析了叶栅沿流向各截面二次流及叶栅的气动特性.结果表明:由压力面向吸力面运动的二次流强度沿流向逐渐增大,引起吸力面附近的端壁附面层不断壮大且在后部卷起,并导致沿叶高总压损失系数和沿叶高出口气流角的剧烈变化.通过对不同高度的叶栅进行比较发现,叶高的减小会扩大二次流所占叶高区域,从而导致叶栅的二次流损失急剧增加.     

直列透平静叶栅二次流动的数值模拟

采用有发容积差分法及压力修正算法数值求解三维移态时均Ｎ－Ｓ方程组，并应用ｋ－ε湍流模型，在贴体坐标系下对一低展弦比，大转折角的直列透平静叶栅内二次流的产生，发展进行了数值模拟，计算了结果与试验结果吻合良好，从而证实了计算方法的适用性，同时也根据计算结果对静叶栅内二次流涡系的发展及其对气体特性的影响进行了分析。     

用CFD研究涡轮静叶栅的二次流损失

利用CFD软件Fluent对大转折角涡轮叶栅三维流场进行了数值模拟。采用静叶栅前移动的圆柱列替代上游动叶,发现圆柱尾迹进入叶栅流道的位置不同,对叶栅总压损失有较大影响。同时,通道内逐渐增大的横向压力梯度对二次涡发展产生了显著的影响,引起沿流向叶栅总压损失的急剧增大,认为叶高的减小会极大提高叶栅的二次流损失。     

零压力梯度平板边界层转捩的数值模拟

对平板边界层转捩试验T3A和T3B进行了数值模拟,计算值与实验值吻合的较好。通过对零压力梯度的平板转捩现象的研究得出以下的结论:转捩流动的复杂性对流场边界层的影响不容忽视;M-L转捩模型能比较准确地预测转捩的发生和发展过程,在高湍流度下使用全湍流模型来模拟转捩流动的误差较小。     

涡漩腔控制静叶栅二次流的数值研究

采用CFD软件Fluent数值求解了前缘开设涡漩腔的涡轮静叶栅的三维流动,分析了叶栅沿流向各截面二次流及叶栅的气动特性.研究发现在叶片前缘开设的涡漩腔构造可以明显地降低叶栅二次流损失.通过所开设的涡漩腔的深度和角度不同的三个方案的比较,发现深度和角度越大的涡漩腔方案控制二次流的效果越好.涡漩腔的减损效果可以解释为由于涡漩腔的吸取作用,使得边界层内湍流度增加以及边界层厚度减少.     

涡轮导向叶栅内流动的数值研究

为了有效地区分各种损失对涡轮总效率的影响,准确把握涡轮叶栅流场气动性能,对某型涡轮导向叶栅内的气体流动进行了数值模拟。结果表明,对此涡轮导向叶栅的改型设计比较成功。     

涡轮级叶栅三维湍流流动的数值模拟

采用全三维数值模拟技术和“混合平面”方法传递级间参数,利用k-ε双方程湍流模型和SIMPI正算法,通过求解三维粘性可压缩Favre平均Navier-Stokes方程,对一个考虑顶部间隙的某型船用燃气轮机动力涡轮级叶栅三维湍流流动进行了数值模拟。计算结果与厂家提供的试验结果误差较小。文中给出了影响涡轮级叶栅出口气流角、总压、静压以及总温和静温等各参数的变化规律。     

干熄炉内焦炭下降的粘性流模型及其比较研究

干熄焦工艺中干熄炉内焦炭下降运动对熄焦质量起着至关重要的作用。根据流体力学理论，采用介质连续性假设，在Euler场中建立粘性流模型，得到干熄炉内焦炭下降运动的数学模型，并采用基于交错网格的SIMPLE算法来求解对流扩散方程。通过数值求解，得到了焦炭下降的速度场，计算结果和实验数据吻合较好，并且固体颗粒粘性系数显著影响干熄炉内下部焦炭运动。通过将粘性流模型与势流模型、动力模型的计算结果进行比较，表明粘性流模型能全面地描述干熄炉内焦炭下降运动。     

流动数值模拟中GDQ方法的应用

为了满足微电子机械系统的飞速发展,探讨了一种程序简单、计算成本较低的微尺度流动数值模拟新方法-广义微分积分方法.研究工作根据微尺度库埃特流动特点对N-S方程加以改进,建立起相应的理论模型,采用这个模型流动模拟能拓宽到滑移流动区和过渡流动区.然后采用广义微分积分方法来进行流场数值模拟,并用蒙特卡洛直接模拟方法(DSMC)加以验证,结果表明利用新建理论模型的模拟结果与验证结果基本吻合,但是也发现随着努森数的增加两者的误差增加,表明新建理论模型还有必要进一步完善.     

基于湍流模型数值模拟的梯形弯道水流特性研究

输水明渠弯道段因壁面条件改变,水流运动紊乱,严重威胁输水安全.为研究输水明渠弯道内水流特性,基于RNG к-ε湍流模型建立弯曲度为15°、45°、60°、90°的梯形断面弯道模型,利用PISO算法求解方程组,进行弯道水流三维数值模拟.结果 表明,弯道对渠道内流场影响范围包括弯道及下游较长区间;随弯曲度增加,凹岸最大水面...     

导流板结构对扇形叶栅试验件周期性影响的模拟研究

为了指导导叶-静叶结构的扇形叶栅试验,设计周期性好的叶栅试验件,本研究采用数值模拟的方法,研究试验件两侧导流挡板结构尺寸对扇形叶栅周期性的影响。通过对比改型试验件模型与原始试验件模型中径处导叶/静叶出口气流角、马赫数的周向分布规律和S1流面流场结构,分析两侧导流挡板结构对试验件周期性的影响,初步确定改型模型3为试验件模型。在此基础上详细分析了模型3的导叶/静叶流场结构。研究结果表明:本研究提出的挡板截断模型能够较好的改善扇形叶栅试验件的周期性,其中模型3将可测流道从4个增加到7个,可满足扇形叶栅风洞试验对试验件周期性的要求。     

溃坝波数值模拟及其在坡面水流问题中的应用

为探讨不同方法模拟溃坝波的适用性和准确度,采用基于Roe格式的近似黎曼解方法与追踪自由表面的VOF方法模拟了二维对称矩形溃坝模型。结果表明,两种方法均能较好地模拟出溃坝波的传播过程,但与实测值的对比分析发现,采用Roe格式模拟的结果与实测值拟合较好,VOF方法对网格尺寸的要求较Roe格式更加精细。由此,基于既考虑降雨强度的变化,又考虑降雨动量和风的影响的缓坡和陡坡都适用的坡面径流基本方程,构建了基于Roe格式的坡面水流水动力模型,模拟了自然降雨条件下的坡面流运动情况,并通过相应的模型试验进行对比验证。模拟流速与实测流速之间拟合度较好,表明模型具备了模拟大坡度、浅水(深水)流的能力,为坡面流的水动力学机制研究提供了参考。     

亚音速条件下Bakhtar叶栅内蒸汽流动的数值模拟

汽轮机末几级内蒸汽的凝结流动对机组效率及安全运行都会产生重大影响,但对这种双相流动的研究却比较困难,因此有必要对透平叶栅内蒸汽的凝结过程进行深入的研究。Bakhtar等通过特殊设计的实验装置,在平面叶栅上对某次末级叶栅进行了实验研究。对其实验结果进行了亚音速条件下的数值模拟研究,以期对该流动机理有深入一些的了解。     

鼓泡流化床气固两相流动特性的数值模拟

本文基于气固两相欧拉-欧拉双流体模型,对多孔布风鼓泡流化床内气固两相流流动特性进行了数值模拟,研究了床内压力分布,气泡的运动行为,以及气相和颗粒相速度的分布情况,并将模拟结果与相应实验数据进行比较。结果表明所用模型能较好的预测流化床内气固两相流的流动特性,模拟结果与实验结果吻合较好。