围堰对液氢泛溢过程影响的数值研究

建立了开放空间中液氢泛溢过程的物理模型和三维非稳态CFD数值计算模型,并评估了不同湍流模型对数值计算结果的影响。与Standard k-ε模型相比,采用Realizable k-ε模型和RNG k-ε模型得到的计算结果与实验结果吻合的更好。在此基础上,选取Realizable k-ε模型对带围堰和不带围堰时液氢泛溢进行数值模拟,分析了泄漏源附近的围堰对可燃氢气云团扩散的影响。结果表明:围堰的存在会改变氢气浓度的空间分布和云团形状,促进可燃氢气云与地面分离,增大泄漏源附近区域氢气浓度;围堰对液氢泛溢过程的影响是通过改变泄漏源附近风场引起的。     

考虑中尺度台风影响的大跨度航站楼屋盖风压特性研究

屋盖局部损坏是大跨度航站楼风致破坏的最典型形式,尤其是在强台风频繁发生的东南沿海地区。针对现存土木工程台风模型理论体系过度简化的问题,引入基于非静力平衡欧拉方程模型的天气预报模式(Weather Research and Forecasting, WRF)对"鲇鱼"台风进行高时空分辨率模拟。以厦门国际机场航站楼为例,首先采用三重嵌套的中尺度WRF技术分析了"鲇鱼"台风近地面三维风场特性,并基于非线性最小二乘法拟合得到边界层风速剖面。然后通过用户自定义函数确定小尺度CFD(Computational Fluid Dynamics)数值模拟的入流风场,采用标准k-ε湍流模型分别模拟台风风场及良态A类风场环境中大跨度航站楼结构风场分布,基于悬空屋檐上下端压差分析确定了最不利来流风向角。最后基于大涡模拟技术深入探讨了最不利工况下屋盖极值风压特性,对比阐释了台风和A类风场下屋盖流场及风压形成机理。结果表明:采用WRF模式可以有效模拟近地面台风风场,拟合的台风剖面指数为0.091;考虑中尺度台风影响会增大屋盖平均和极值风压,极值风压最大增幅可达31%。研究结论可为此类大跨度航站楼屋盖台风荷载取值与抗台风设计提供科学依据。     

适用于回流区流体力学模拟计算的三种高雷诺数湍流模型的比较

在数值模拟计算领域,标准k-ε模型、CHEN-KIM k-ε模型和RNG k-ε模型属于两方程的高雷诺数湍流模型,运用这三种模型对暖通空调室内空气回流区进行计算流体力学(CFD)模拟,结果表明采用CHEN-KIM k-ε模型和RNG k-ε模型的模拟结果差别不大,但二者均优于标准k-ε模型.     

甲烷-空气火焰法合成纳米颗粒中火焰的数值模拟

基于甲烷-空气火焰法合成纳米颗粒的实验,建立了二维轴对称湍流火焰模型,在标准壁面函数和非平衡壁面函数的近壁面处理条件下采用RSM、Standard k-ε和RNG k-ε湍流模型对实验中的火焰进行数值模拟,给出了火焰温度场和火焰长度的数值计算结果。通过与实验结果对比,确定了用非平衡壁面函数下的RNG k-ε湍流模型进行火焰数值计算的合理性。用此模型对不同甲烷、空气流速下的火焰进行模拟,分析了影响温度场分布的主要因素,并与实验结果进行比较,两者相符,从而证明了该模型的有效性。     

运用两种网格模拟计算液环泵喷射器流场的对比研究

本文以P360型液环泵喷射器作为研究对象,分别采用结构和非结构计算网格,应用RNG k-ε湍流模型对喷射器的超音速混合气体流场进行了数值模拟。计算得到了两种网格条件下喷射器内的压力、马赫数及温度等参数的分布规律。通过与实测结果对比表明,采用结构网格计算得到的液环泵喷射器性能与实测结果较为吻合,也能较好地捕捉到喷射器内激波膨胀波交替循环的流场结构。     

盒中袋灌装阀阀口流场分析与结构优化

为了确定盒中袋灌装阀阀芯下降高度,对盒中袋灌装阀进行了流体流场分析计算。用Gambit软件网格前处理了灌装阀通道模型,基于标准k-ε湍流模型,对灌装阀进行了内部流场数值模拟。计算模拟了不同阀芯下降高度对内部速度压力云图的影响,分析了下降高度对灌装速率以及密封的影响。通过Fluent数值计算对灌装阀进行了流体分析,为灌装阀的优化设计提供了理论依据。     

基于数值模拟的三杯式风速仪线性系数的预测

利用Pro/E建立风速仪几何模型,导入ANSYS CFX进行计算流体动力学分析,计算基于RNG k-ε湍流模型,采用被动滑移网格技术实现风杯的转动。通过对不同风速下风速计的响应进行模拟,预测了风速计的线性系数,减少了风洞实验的成本和反复改进样品的时间。     

喷流诱导通风系统数值模拟的模型选择

数值模拟采用的模型对计算结果有较大影响,本文利用LVEL紊流模型、标准k-ε模型和RNGk-ε模型等三种模型对喷流诱导通风系统进行了数值模拟,并与实测数据进行了比较,得到了各模型的一些应用特点。     

气相反应器空置状态配风流场模拟研究

为研究气相反应器空置状态配风流场特征,采用RNG k-ε湍流模型对其进行数值模拟。针对气相反应器流场的复杂性和局部多边形的特点,利用FLUENT的前处理软件GAMBIT来生成网格。对网格进行了网格无关性考核,确定了比较合理的网格数。实验结果展示了流场速度分布特征、流场湍流结构和压力场分布特征。经过对比反应器的静压分布规律数值模拟值与理论值,证实了所选的湍流模型是可靠的。本研究结果为气相反应器的设计与制造提供了参考。     

大型碟式太阳能钢构机架平均风荷载及绕流特性研究

基于Fluent 6.3软件平台,选用Reynolds时均的Realizable k-ε湍流模型对复杂碟式机架进行三维定常风场作用的数值模拟。应用带圆柱内域分区的多风向角建模方法,建立满足流场充分发展和网格独立解的计算域模型,模拟得到了45组工况的总风载荷、风压分布及绕流特性等结果。分析风载荷随工况的变化规律,并将载荷曲线同抛物雷达天线风洞试验结果进行定性的对比分析,验证了模拟结果的合理性。采用因次方法探讨了聚光器镜面风载荷占机架总风载荷的比值,给出了典型工况聚光器体型系数分布及各分区载荷极值,进一步分析流场绕流特性揭示了载荷产生的机制,所得结论为碟式光热太阳能整机结构抗风设计提供依据。     

湍流模型在大钢锭中间包内流场数值模拟中的适应性研究

以多炉连浇大钢锭中间包为研究对象,采用标准k-ε模型和Realizable k-ε模型对大钢锭中间包内钢液流动状况进行了数值模拟,并将数值模拟结果与物理模拟结果相比较,以验证模拟结果的准确性。研究结果表明,对于深熔池、大通钢量的大钢锭中间包,采用Realizable k-ε模型的模拟结果与物理模拟结果更为接近,且对安装控流装置的中间包内流场模拟效果更好。     

真空气淬过程数值模拟湍流模型适用性研究

分别采用标准κ-ε模型、重整化群(RNG)κ-ε模型和可实现的(Realizable)κ-ε模型对某喷嘴型真空高压气淬淬火过程进行了数值模拟.结果表明:通过合理选择湍流模型,可以通过数值模拟的方式实现对淬火过程的预测和分析.由于三种湍流模型对湍流耗散率处理方式的不同,使其适用领域有所不同,对于真空气淬过程,可实现的( Realizable)κ-ε模型适用性最好,重整化群(RNG)κ-ε模型次之,标准κ-ε模型与实验吻合度最差.     

低层双坡屋面建筑三维定常风场的数值模拟

基于计算流体力学软件Fluent6.3,首先,选用基于Reynolds时均的标准k-ε等湍流模型对大气边界层中TTU标模的低层建筑三维定常风流场进行模拟分析,并将数值模拟结果与场地实测数据和TJ-2风洞试验结果进行了比较分析;其次,采用RNGk-ε模型分析了不同风向角下,房屋屋面坡度、挑檐长度、檐口高度和长宽比对低层双坡房屋屋面风压系数及各表面体型系数的影响。结果表明:数值模拟较好地反映了低层建筑周围风环境的绕流特性和表面风压的分布情况;迎风墙面均受有正压力,其体型系数受房屋几何尺寸的影响较小,房屋的背风面均承受负压力;屋面坡度及檐口高度对屋面风压分布及风压大小均有明显的影响,挑檐长度的影响较小;屋面的平均风压系数分布和大小与风的来流方向有关。该结论为低层房屋的工程抗风设计提供了依据。     

低层坡屋面群体建筑表面风压的数值模拟

结合低层民房风荷载及抗风性能的研究,基于Reynolds时均N-S方程,采用由标准k-e湍流模型扩展的RNG k-e模型,对一幢低层双坡屋面单体房屋和由六幢该类房屋组成的群体建筑的周围风场及表面风压进行了数值模拟。数值模拟采用具有良好适应性的四面体单元进行计算区域的网格划分,顶点中心格式的有限容积法进行控制微分方程的离散,SIMPLE压力校正迭代算法实现对非线性离散化方程的求解。在单体计算结果和风洞试验结果有较好吻合的前提下,重点获得了群体效应下低层双坡屋面房屋表面风压的分布规律和特征。     

新型斜拉桥与摩天轮复合结构流场数值模拟与风洞试验研究

为研究天津慈海桥的压强分布系数,建立了新型斜拉桥与摩天轮复合结构有限元模型,采用了RANS的RNGk-ε模型作为慈海桥进行数值分析的湍流模型,采用非平衡壁面函数模拟壁面附近复杂的流动现象。运用数值风洞法对斜拉桥部分周围流场进行数值模拟,得到斜拉桥周围流场的速度分布和斜拉桥表面的压强系数。通过风洞试验进行测量,介绍了风洞试验的风洞和试验模型,得出了32个测点不同方向的压强系数。把其中具有代表性的测点数值风洞理论值与风洞试验结果进行比较分析,结果对比说明:理论与试验数据一致,所得到的压强分布系数可以用于工程实际。同时证明该文所采用的数值模拟方法来预测斜拉桥表面的平均压强分布情况可以推广应用。     

群体高层建筑风荷载干扰效应的数值研究

采用可实现的k-ε湍流模型,对处于B类地貌风场中由4栋复杂体型高层建筑组成的建筑群进行了静力风荷载和风场的数值模拟,计算得出了群楼周围的流场分布和建筑表面各测点的风压,与风洞试验结果比较表明:数值模拟方法具有较好的精度,可用于两个以上的复杂体型高层建筑群楼的静力干扰研究。着重讨论了复杂体型高层建筑物之间的静力干扰效应,结果表明:串列布置时,上游建筑对下游建筑的迎风面和侧风面都有影响;而并列布置时,静力干扰作用只发生在相邻建筑物的侧风面,对相邻建筑物的迎风面影响很小;静力干扰效应随高度有显著的变化,尤其对高低错落的建筑群,表现为明显的三维效应。     

草帽型大跨空间结构的风压数值模拟与关键参数影响分析

基于计算流体动力学（CFD）和SST k-ε湍流模型,运用FLUENT软件针对草帽型大跨空间结构表面风压及其规律进行数值模拟和分析比较,运用典型算例分析对比模拟结果与既有文献结果,以验证数值模拟的可信性。系统性研究了结构高跨比等关键参数对草帽型空间结构表面不同部位风压分布的影响。     

Verification of optimal models for 2D-full loop simulation of circulating fluidized bed

To verify the optimal models for a two-dimensional (2D) full loop simulation of a circulating fluidized bed (CFB), different turbulent models and drag models are studied according to relevant pressure profile, voidage distribution and particle collision energy. With regard to a laminar model and turbulent models including Standard k-ε, RNG k-ε and Realizable k-ε, the experimental data reveals that the RNG k-ε model is the best at predicting pressure, voidage, axial solid velocity and granular temperature. Besides, through the comparison of four drag models, it is found that the Gidaspow model can achieve a higher accuracy of prediction. Therefore, it can be concluded that the combination of the RNG and Gidaspaw models is suitable for the 2D full loop simulation of a CFB, and therefore potential models for the prediction of flow characteristics.