用K─ε─A及K—ε─E紊流模型对二维突扩分离流的数值模拟

本文使用Ｋ─ε─Ａ及Ｋ─ε─Ｅ紊流模型，数值模拟了二维突扩分离水流问题。将应力模型中的近壁修正项考虑在Ｋ─ε─Ａ模型中，计算结果与实测资料吻合良好。文中讨论了两种模型在回流中的模拟属性，最后根据回流区中的紊流结构特点，分析了回流长度随Ｒｅ的变化规律。     

紊流数值模拟的现状及进展

讨论了紊流数值模拟的发展历史、现状及真挚比较了各类紊流模型的优缺点及适用范围，并对特殊效应（曲率、近壁区）的处理作了介绍和评述，为了提高模型的预报能力，多重尺度和非线性模型正应用于工程计算。随着计算机的发展，大涡和直接数值模拟也取得了一些研究成果。     

挑流冲坑紊流场的二维数值模拟

利用代数应力模型对淹没冲击射流作用下的冲刷坑内紊流场结构进行了二维数值模拟。计算中采用贴体正交网格变换处理不规则的冲坑几何边界，用VOF方法处理自由水面条件对水流结构的影响。结果分析表明，采用的数值方法可行，计算结果合理，在此基础上，可进一步研究冲坑的消能机理和冲坑的动态发展过程。     

应用K—ε模型模拟三维分层流

本文引用涡粘性和涡扩散的假定建立了模拟分层流Ｋ－ε模型。该模型综合考虑了分层流的特点和密度变化的影响。并对ｖｔ中的Ｃμ进行了浮力修正。从而建立的数学模型出发，采用ＳＩＭＰＬＥ方法求解速度和压力耦合的方程组，模拟了矩形池的流场、温度场及温差分层流、计算模拟温度场分布与实验观测基本符合，并较好地反映了分层流的密度效应。     

气-液两相泡状流K—ε紊流模型

本文详细讨论了一个用来模化气-液两相泡状流的K—ε紊流模型推广形式。该模型将两相流中的紊流扰动分解成剪切力诱导和气泡诱导两个部分,并假设两者是可以线性叠加的。由此引出了两个时间常数模型,该模型与均匀两相紊流数据和管流数据符合很好。模型中各系数仍使用单相K—ε模型的形式,只新引入了气泡虚拟容积系数这一参数。运用该模型不但可令人满意地计算紊流各量的变化趋势,而且可预报紊流扰动的衰变特性。     

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。     

明渠不恒定分离流数值模拟及试验验证

本文应用平面二维不恒定流数学模型成功地模拟了不恒定分离流的回流。通过与相应的明渠不恒定分离流的试验结果比较,流动图案、回流长度及正反向最大流速均相吻合,从而证明本文所依据的数学模型是正确的。     

具有起伏表面的紊流数值模拟

本文将代数应力模型推广应用于具有起伏表面的紊流数值计算.对水面起伏问题进行了研究,首次提出了“弹性盖”的概念,给出了处理起伏表面的方法,依此可计算出自由表面的位置和给出更精确的结果.从而克服了SIMPLE算法在处理水面起伏问题上的弱点,且比MAC等方法简单易行.文中以表面射流和底部射流为例,说明了“弹性盖”法的具体应用,计算结果与试验值符合良好.     

矩形明渠三维紊流的数值模拟

在明渠三维流动中，紊流产生的二次流起关键作用，它对主流流场分布，壁面应力及污染物的扩散有很大影响，有时还影响床面的稳定，Ｋ－ε紊流模型及类似的双方程模型不能计算这种二次流动。本文将非线性Ｋ－ε紊流模型用于明渠三维紊流的计算，模型用张量形式推出，比代数应力模型更易推广到复杂边界流动，应用这一模型及另两种代数应力模型对矩形明渠流动进行计算，所得结果，尤其是表述紊流特征的量，与实测资料进行了详细比较，并     

方管湍流二次流的数值模拟

本文采用新的向量势做法计算了方截面直管内的湍流流动。讨论了流场特征并导出了不同区域的简化方程。计算结果跟实验相符,实际模拟了平均量和湍流量的主要特征。     

基于FLUENT的小尺度粗糙明渠紊流数值模拟

采用计算流体动力学软件FLUENT 对一小尺度粗糙明渠紊流进行数值模拟研究,得到了不同水深的垂向流速分布、壁面切应力以及摩阻流速值,并将数值计算结果与物理模型实验结果作了比较,发现两者符合得较好,从而验证了FLUENT 用于计算小尺度粗糙明渠紊流的有效性.由于计算机性能的限制,无法得到粘性底层和过渡层的"真实"流速分布,有待今后进一步研究.     

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.     

高水头下水库无压泄水洞的二维紊流数值模拟

对多种紊流模型的优缺点进行比较后，选择了标准的k-ε紊流模型模拟高水头下水库无压泄水洞水流，计算结果与物理模型试验结果吻合较好。在数值计算中，采用了有限体积法离散微分方程组，离散方程时采用了交错网格技术；求解离散方程时则采用了交替方向迭代技术(ADI法)，并采用了目前较为流行的SIMPLE计算程式，以保证数值计算的稳定性和精确性。为了加快收敛的速度，采用了欠松弛技术和源项线性化，对特殊的边界条件进行了处理。     

均匀流绕旋转圆柱分离流动的数值模拟

本文利用离散涡模型与边界层理论相结合的方法，研究了高雷诺数下，均匀流绕旋转圆柱的分离流动以及有关动力学特性，并验证了Magnus效应，数值模拟过程中，边界层方程用Keller盒式法求解，离散涡采用涡量均匀分布的圆形涡团模型并以涡核半径随时间增长来模拟涡旋的粘性扩散效应。在计算绕旋转圆柱的流动中，无须人为地引进非对称扰动，到一定时候就能自动形成交替脱落的涡街，旋转圆柱周向速度与来流速度比值α的变化范围为0.05-0.3。计算所得升阻系数、分离点的位置以及压力分布与理论和实验结果相符。     

复式断面明渠三维紊流的数值模拟

本文采用非线性ｋ－ε紊流模型和Ｎａｏｔ－Ｒｏｄｉ代数应力模型（Ｎ－Ｒ模型）模拟复式断面明渠三维紊流。非线性ｋ－ε模型用张量形式推出，适用于边界形状复杂的流动，而Ｎ－Ｒ模型采用一种补充关系式反映计算点与界面距离对雷诺应力的影响，能较好地反映界面的作用。对一个复式断面明渠实例进行计算，给出了流速场（包括主流、二次流），壁面剪切力和雷诺应力分布，并与实验结果进行详细比较，还研究了浅滩粗糙壁面时的流动，除     

非恒定水深平均的K－ε紊流模型的有限元模式

本文在水深平均的二维流动的数学模型基础上，引入Ｋ－ε二方程模式，建立了水深平均的Ｋ－ε紊流模型，采用能适应不规则边界的有限元计算模式，对易引起不稳定的对流项引进迎流技巧，从而大大提高了计算稳定性。针对应用到河口海湾中的紊流模型具有大尺度计算网格的特点，本文分析了常用壁面律的局限性，比较了Ｋ方程中ＧＫ项与ＧＫＶ项的大小，并分析了紊流模型的优点。     

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.