液控调节阀空化与冲蚀仿真模拟与分析

基于液控调节阀的结构特性和流体物性参数,以开度40%为例建立数学模型,并采用Mixture模型和DPM(Discrete Phase Model)模型,对液控调节阀的空化和冲蚀现象进行数值模拟并分析。研究结果表明:当入口压力由4.5 MPa提高到5.5MPa时,阀芯与阀座之间的窄通道内流速变化剧烈,阀芯顶部抛物线段压力下降的区域增大,形成对称小椭圆形空化区域并脱离整个空化区域;当入口颗粒质量浓度一定时,阀芯顶部抛物线段磨损率分布趋势为:随颗粒直径的增大,磨损率先减小、后增大,然后再减小;当入口颗粒直径不变时,磨损率随入口颗粒质量浓度的增大而增大。     

开口容器低频晃动下流体动态响应分析

采用流体体积法(VOF)对低频晃动下开口容器内流体动力响应问题进行了数值研究。通过对动态网格模型的时程计算,揭示了流体动态响应规律以及流体同容器间的相互作用特性,建立了不同响应阶段流体运动状况同壁面压力曲线之间的关系,并识别出决定壁面压力曲线形状的两个主要参数:压力幅值与滞后时间。对比不同流体介质分析结果,发现随动力粘度系数的增加,压力幅值减小,而滞后时间增大。     

流量调节阀特性模拟及对燃气分配不均的影响分析

采用流量调节阀可实现调压器降压及稳压功能,还能够精确调节燃气流量,有望解决燃气调压系统供气不均问题。本文应用Fluent软件对线性消音流量调节阀进行了模拟研究,获得了符合调节阀流量特性的特性曲线,针对不同开度进行了流场和流线分析,结果发现小开度是造成燃气流动不稳定的主要原因,而阀腔后部的圆柱流道结构也是造成能量和压力损失的主要原因。在此基础上,运用Aspen Plus模拟了在入口压力和流量波动时,为保证出口压力稳定的调压策略,为解决燃气输配管网系统的分配不均问题提供技术支持。     

大风量密闭阀门流阻性能数值分析

为了研究DN2000大尺寸四连杆密闭蝶阀流动阻力性能,采用计算流体力学数值模拟方法,建立了阀门流阻测试系统数值模型,模拟了不同流速下的流体流动过程,分析了流场特征及阀门流阻特性。结果表明：阀门连杆机构、阀板等对流场扰动显著,是造成阀门局部压力损失的主要因素,过流式肋板对流场影响较小;阀门局部阻力随流速增加而增加,阀门流阻系数随流速增加而减小,当雷诺数较大时(Re>1.52×10⁶)流阻系数基本不变。     

基于Fluent的流量计管段流场数值模拟

利用Fluent软件对不同压力工况、管径的流量计上游管段的流场和压力场进行了数值模拟。在流量计上游管段需要改变流向处,可采用弯头或三通,管径越小、工作压力越大,弯头和三通对下游的扰流越严重。采用三通比弯头更利于下游的整流,应优先选用三通。     

建筑设备工程基础(2)——调节阀·调节风阀

1调节阀调节阀在空气调节自动控制系统中占有很重要的位置,它的选择要考虑到多个因素,而且直接影响到控制效果。1.1调节阀工作原理在空调水系统中的调节阀,根据控制信号的要求而改变其开度的大小来调节流量。从流体力学的观点看,调节阀在水系统中是一个局部阻力可以变化的节流元件,根据伯努力方程,对不可压缩流体,调节阀的流量方程为:(1)式中:ξ——调节阀阻力系数;P——阀前压力;1P——阀后压力;2F——调节阀接管截面积;ρ——流体密度。由(1)式可见,当F一定,(P-P)不变时,12流量Q随阻力系数ξ的变化而发生变化。1.2调节阀的分类在空调系…     

平滑流场内半圆球形大跨屋盖非定常绕流大涡模拟

基于Fluent软件平台,进行了平滑流场内不同雷诺数情况下半圆球形屋盖结构非定常绕流大涡模拟计算。数值模拟中,以来流平均风速和半圆球屋盖直径定义的3个雷诺数Re为6.6×10~4、3.0×10~5和2.0×10~6。将数值模拟所得屋盖表面平均和脉动风压与已有文献风洞试验结果进行对比,验证了文中数值模拟结果的有效性,并分析了不同大涡模拟参数对数值模拟结果的影响。比较分析了3个雷诺数下半圆球形屋盖结构周围的平均流场和瞬态涡结构分布规律,研究半圆球屋盖结构风荷载的形成机理。结果表明:在保证第1层网格到壁面的无量纲距离y~+≤5.0情况下,进一步加密网格对屋盖表面风压分布影响不明显,而亚格子模型对屋盖表面风压分布影响显著。随着雷诺数的增加,屋盖表面流动分离点逐渐下移,地面上的流动再附点则逐渐前移,上游回流区和下游分离泡均逐渐变小;屋盖表面流动分离区剪切涡形状随雷诺数的增大逐渐变得不规则。     

岩体裂隙网络注浆模拟试验系统研制及应用

为研究浆液在岩体裂隙网络内的扩散迁移规律,研制了可视化裂隙恒压注浆试验系统。该系统由供压设备、恒压出浆设备、裂隙模拟设备以及监测设备组成,可根据试验要求设计特定岩体裂隙网络,模拟不同注浆压力、浆液黏度、裂隙开度等多种参数影响下的浆液流动过程,并可研究裂隙岩体中浆液–水/气驱替作用机制。通过单一裂隙注浆理论与试验结果的对比,验证本试验系统的可靠性。基于此,进一步研究随机裂隙网络注浆扩散机制,结果表明:(1)裂隙内同一点压力随注浆压力的增大而增大,随裂隙开度的增大而减小,不随浆液黏度的变化而变化;(2)浆液在裂隙网络内由总流分散为支流后,压力显著下降,流速放缓,且各支流压力与流量分配系数受交叉(分叉)裂隙夹角影响较大。试验系统的研制及研究成果对岩体工程注浆具有一定指导价值。     

基于CFD的止回阀优化设计与数值研究

本文针对止回阀阀体的响应速度及出口流量进行了CFD瞬态流场数值仿真。通过分析止回阀不同入口型式及不同重量的阀芯对止回阀性能的影响规律,得到了不同位置点的流场速度场及压力场云图。研究结果表明,阀芯质量对流场速度分布影响不大,进口的型式对质量流量及响应速度影响很大。在止回阀的设计中,建议采用直管入口型式且轻质阀芯。     

内燃灶炉腔内流场模拟分析

为研究内燃灶炉腔内气体的流动状态,利用流体分析前处理软件GAMBIT建立炉腔流场的三维几何模型,并通过计算流体力学FLUENT软件,基于层流计算状态下的组分输运模型,对炉腔内的气流进行数值模拟。随着燃气阀开度增大,燃烧器上方气体流速增大,可能导致点火困难;炉腔内靠近排气导管一侧气体流速大,会造成炉板温度分布不均。通过软件模拟,形象地呈现了炉腔内的流场状态。     

大宽隙比竖直矩形窄缝通道内混合对流传热的数值研究

用k- ε双方程模型研究了大宽隙比( 通道宽度与通道间隙之比> 25) 矩形窄缝通道内单相流体的混合对流换热问题。数值模拟结果表明, 大宽隙比窄缝通道内的混合对流存在着与圆管内混合对流相似的“中部热岛”现象,在给定流量下,壁面“热岛”现象随热流密度增大而加强,给定热流时壁面“热岛”随流量增加而减弱     

圆形微通道热沉流动换热特性的数值研究

建立了圆形微通道中层流流动换热的三维稳态模型,对不同水力直径、不同热流密度、不同雷诺数的圆形硅微通道内单相流动换热特性进行了数值模拟研究.数值模拟结果表明:流体流动的Re数、元器件的热流密度及微通道卣径对圆形微通道热沉的流动换热特性有着较大的影响.微通道固体部分最高温度出现在散热器的出口处顶部表面.截面平均Nu数在通道入口段最大,并沿流程逐渐减小,直至达到充分发展时,Nu数趋于定值.微通道整体平均Nu数随Re数增加而增大.     

三维交叉裂隙渗流特性的实验和数值模拟研究

定量描述交叉裂隙的渗流特性是明确整个裂隙网络渗流特性的基础。制作三维人工交叉裂隙模型,建立高精度渗流测试系统;求解Navier-Stokes方程,模拟流体在三维交叉裂隙内的流动状态,对裂隙宽度的取值标准进行探讨。结果表明,室内实验得到的流速Q和压力P具有二次项关系,可以用Forchheimer方程描述;通过理论推导和数值模拟计算得到的单裂隙段的Re和实验结果基本吻合,验证了实验结果的正确性及数值模拟的可靠性;根据研究,交叉裂隙的宽度应大于最大裂隙开度的8倍,流体的流动状态由线性转入非线性的临界Re的范围为12.33~61.67。     

涡旋膨胀机流场的三维动态数值模拟

结合弹性光顺及局部重构的CFD动网格技术,实现涡旋膨胀机三维动态流场模拟,模拟结果完整描述了腔内流场随涡盘周期性运动的流动特性。几何对称的膨胀腔内压力分布存在较明显的不均匀性,一个周期内,涡旋膨胀机瞬时输出扭矩存在最小值,出现在自进气开始点起主轴转过90゜的时刻。随着进气压力增大,输出功率增大,且其增大速率随进气压力增大而递减,等熵效率随进气压力增大而减小。搭建涡旋膨胀机性能测试实验台进行测试,验证了模拟结果的正确性。     

弯管内减阻流体参数沿程变化模拟分析

为了研究减阻流体流动参数在弯管内的变化,利用Fluent软件对90°弯管内不同雷诺数下的黏弹性流体和水进行数值模拟。通过网格无关性验证及流动规律变化情况验证了几何模型和FENE-P黏弹性模型的可靠性。结果表明:黏弹性流体取得了一定的减阻效果,减阻率在弯道部分降低且沿程波动;流体减阻率随雷诺数的变化而变化,在临界雷诺数处减阻率最大;2种流体的壁面压力系数沿程减小,弯道部分的压力系数外侧明显高于内侧,其静水压强由外而内逐渐递减;弯道改变了轴向流速分布,外侧减阻流体流速远小于水,内侧则相反。     

排水箱涵气水两相流数值模拟

为降低排水箱涵腐蚀速率,预防特大排水箱涵因腐蚀造成的安全隐患,亟需研究排水箱涵腐蚀机理及规律。结合流体动力学数值模拟技术,利用流体体积模型模拟带有浅水波的气水两相流。设置气、液、箱涵壁面边界条件,模拟排水箱涵气水两相流,观察自由液面浅水波,分析气相和液相流场特征及气相涡流分布。结果表明,排水箱涵流体动力学数值模拟结果与实测数据、箱涵腐蚀理论一致。排水箱涵流体动力学数值模拟技术可为降低排水箱涵腐蚀速率提供数据支持。     

南四湖内风生流及输水期流场的数值模拟研究

南四湖属典型的浅水湖泊,湖内地形错综复杂,调水前水流由上级湖流向下级湖,调水后水流通过水泵逐级提升(逆坡)由下级湖流向上级湖,调水前、后水流条件改变了南四湖的流场特征.借助于SMS地表水模拟软件,以南四湖1/10000地形图(CAD版)为基础,考虑湖内各种植物、湖田及航道等对调水的阻隔作用,采用伽辽金有限元法建立了南四湖水流数学模型,进行了不同风况条件下南四湖调水前、后流场的数值模拟研究.结果表明,非调水期南四湖内风生流现象明显;调水期水动力条件发生改变,风对南四湖输水流场的影响较小,可以忽略风应力作用.     

峰后大理岩非线性渗流特征及机制研究

 在围岩开挖扰动区中,围岩应力和裂隙水压力将会显著地影响其渗流性质。当水头压力梯度增大时,渗流速率增大,Darcy流转化为非线性渗流。首先,采用研制的温度–应力–渗流耦合的岩石力学试验系统进行不同静水压力下大理岩峰后非线性渗流试验,研究渗流速率随压力梯度的演化规律,将其演化过程分为稳定Darcy流、Darcy流向非线性渗流过渡段和非线性渗流3个阶段进行分析,并采用完全二次多项式描述渗流速率与水头压力梯度的关系。然后,通过试验中记录的变形数据,拟合临界启动压力梯度和裂隙水力开度与试样侧向变形的函数关系式,得到不同静水压力条件下由水头压力引起的裂隙水力开度的变化规律;并深入分析临界启动压力梯度、固有渗透系数和二次项系数演化的内在机制。随着静水压力的升高,试样中裂隙水力开度逐渐减小,引起固有渗透系数逐渐减小,二次项系数和临界启动压力梯度逐渐增大;随着水头压力的增大,裂隙水力开度逐渐增大,引起固有渗透系数增大,临界启动压力梯度和二次项系数减小。     

海上风电桩基础冲刷数值模拟分析

近年来,海上风电产业在我国迅速发展,大直径单桩成为海上风力机的主要基础形式。海洋环境复杂多变,桩基础周围容易发生冲刷,严重影响风机的稳定性。建立了海流作用下单桩基础局部冲刷的三维数值模型,对桩周的流场形态、漩涡体系、局部冲刷特征进行了研究,并通过改变来流速度、泥沙粒径、桩基直径等3个方面的因素模拟其对桩基础局部冲刷的影响,分析了局部冲刷坑深度和水平范围随这三类因素改变的趋势,旨在为桩基础设计的优化提供参考。研究结果表明,数值模拟的流场形态与局部冲刷坑与实际基本吻合;在其他条件相同时,桩基础局部冲刷坑深度和水平范围随着来流速度的增加而增大,增加速率随着流速的增加而逐渐减缓;桩基础局部冲刷坑深度和水平范围泥沙粒径的增大而逐渐减小,且冲刷坑深度的减小速率逐渐减缓;桩基础局部冲刷坑深度和水平范围随着桩基直径的增加而逐渐增大,但增长幅度不大。     

斜交桥下水流流向偏转角度的数值模拟

我国现有桥渡水文设计规范有关斜交桥的冲刷计算没有考虑桥下水流流向偏转角度的影响,从而影响计算精度。文中通过FLUENT软件对不同斜交角度、不同压缩比条件下桥渡二维流场进行数值模拟,得到流向偏转角度随斜交角度和压缩比的变化规律,为斜交桥的冲刷计算开辟了新的途径。