边界层对喷水推进器进水管内流场影响

本文利用CFD通用软件-FLUENT6．1．22模拟了椭圆型平进口喷水推进器进水管内的三维粘性流场;在考虑边界层和不考虑边界层两种情况下,研究了IVR（船速与进水速比）对流场速度分布和压力分布的影响,分析不同IVR下产生空化现象的可能性。在流场的模拟过程中、提供可视化流动细节供设计参考,为喷水推进进水管的设计及进水口的形状优化提供依据。     

水下推动器作用下氧化沟流场的数值模拟

该文通过建立推动器三维数学模型,采用MRF模型定义其转动、RNG k-ε模型模拟流场湍流变化的方法对水下推动器作用下的氧化沟流场进行了三维数值模拟,并用充足的实测数据对模拟结果进行验证.模拟值与实测数据吻合良好,表明该数学模型能较为准确有效地模拟出推动器作用下氧化沟流速的分布及三维流场的沿程变化情况.     

氧化沟流场特性数值模拟的现状与展望

氧化沟流场特性的研究对氧化沟工艺废水处理理论、氧化沟工艺的设计与改良有着十分重要的意义。计算流体动力学（CVD）是对氧化沟进行数值模拟的重要手段。综述了CFD概况及氧化沟中流体特性数值模拟的研究进展,总结了目前CFD模拟氧化沟流体特性中存在的问题,并提出了进一步的研究方向。     

基于SBD的喷水推进船自航性能数值优化研究

为提高喷水推进三体船的自航性能,该文采用基于仿真设计(SBD)方法,结合船体几何重构、CFD水动力预报、试验设计方法、近似模型和粒子群算法等技术搭建了多目标优化框架,对喷水推进三体船进行了“船体+喷泵”自航性能数值优化研究。优化结果表明：在设计速度下,三体船阻力降低3.9%,推进效率提高4.4%;流道进口前型线变平和减小喷水推进器布置距离,有利于喷水推进器推进性能的提高;尾封板向上提升,可使船体阻力下降的同时,增加推进器的推力。该文可以更好地理解船体型线及喷水推进器布置对喷水推进船阻力和推进性能的影响,具有一定的学术科研价值和工程实用价值。     

配水器流场的数值模拟

用数值方法模拟注水井中所用配水器内的三维粘性流场,计算不同规格水嘴在不同注水流量下的总压损失情况,并对流场进行分析。研究了总压损失与水嘴直径和注水流量之间的关系,得出了二者间的影响方程,为油田注水井分层流量调配提供依据。     

喷水推进船模斜拖试验的数值模拟

该文以某带四台喷水推进器的船模为研究对象,采用基于雷诺平均纳维-斯托克斯(Reynolds-averaged Navier-Stokes,RANS)方程的计算流体力学(computationalfluiddynamics,CFD)方法对喷水推进船模在不同漂角下的斜拖试验进行数值模拟。在网格收敛性分析的基础上,对比了三种湍流模型的计算结果后,选择Realizable k-ε模型模拟雷诺应力项,采用多重参考系(multiple reference frame, MRF)方法模拟喷水推进器内叶轮的旋转运动,数值计算得到作用在喷水推进船模上的水动力和力矩,并分析了流场特性。研究结果表明：采用文中数值方法模拟得到的水动力和力矩预报精度较理想;喷水推进器开启时,增大了船体上横向力,并降低了纵向力和转艏力矩;船底尾部表面压力分布、船尾自由面波形和尾流场速度分布等结果进一步显示了喷水推进器对流场的影响;在喷口高速水流的作用下,船尾自由面的波高稍微有所降低。     

水源地水库流场数值模拟研究

通过建立某水库二维水动力模型,用实测数据进行验证,然后对验证年的流场进行模拟分析,分别在春、夏、秋、冬四个季节选取一个特征时刻流场进行分析.结果表明:春季出库流量较大,夏季入库流量较大,所以春夏两季水库流速较大,水体流动性较好;秋、冬两季的出入库流量较小,水体流速较小,水体流动性较差.     

潜艇含指挥台附体区域周围粘性流场的多块耦合计算

本文将作者先期发展的复杂流动场多块耦合计算方法对潜艇含指挥台附体区域周围粘性流场进行了计算，对由于指挥台而造成的潜后体不均匀流场作了较成功的数值模拟，为潜艇后体流场及尾流场的试验研究和理论计算打下了良好的基础。     

沉沙池立面流场数值模拟研究

采用κ ε紊流模型 ,对沉沙池立面流场进行了数值模拟。在验证模型正确的基础上 ,以大禹渡沉沙池为例 ,分析了沉沙池中水流的运动规律 ,为进一步研究泥沙在沉沙池中的运动规律提供了前提 ,最终为沉沙池的工程设计和运用管理提供科学依据。     

保水堰交替水流数值模拟研究

采用动态淹没系数的方法,将巴甫洛夫斯基数据和相关实测实验数据进行曲线拟和,并通过不同流量、堰型的组合实验结果验证了此曲线的通用性和合理性,将此曲线方程应用于保水堰非恒定流计算的边界方程中。对比两种边界的计算结果证实了淹没系数对保水堰过渡流态的显著影响,也证明了采用动态淹没系数的合理性和实用性,为保水堰过渡流态的模拟提供了一种可借鉴的方法。     

三维水流数值模拟研究进展

扼要地介绍了三维水流数值模拟研究的进展,归纳了常见的数值离散方法,给出了数值计算中常见问题的处理方法,指出了数值模拟成果可视化的必要。     

多孔方型人工鱼礁绕流的数值模拟研究

数值模拟得到了5种不同来流速度(0.1 ～0.8 n/s)下的多孔方型人工鱼礁周围的水流场.过礁体中心的铅垂面上速度分布表明:①不同来流速度下,上升流的最大速度和平均速度均分别为来流速度的0.74倍和0.12倍,上升流最大高度均为礁体高度的2.6 ～2.7倍,背涡区的长度和高度均分别为礁体高度的4倍和1.25倍;②在靠近礁体背流面形成水流方向与来流方向相一致的透水区.过礁体中心的水平面上速度分布表明:①不同来流速度下,背涡区的长度和宽度均分别为礁体宽度的4倍和1.8倍;②在鱼礁内部形成水流方向杂乱的旋涡区.本研究还初步比较了多孔方型人工鱼礁绕流与无孔方型人工鱼礁绕流的流场效应异同点.     

连续弯道水流运动的三维数值模拟

基于雷诺方程和有限体积法建立了描述连续弯道水流的三维数学模型,用Shukry的强弯道试验结果对数学模型进行验证.结果表明,该模型能够很好地模拟弯道内水流的流速分布.采用该模型模拟了在不同弯曲度的连续弯道中的水流运动,结果表明:水流流速在弯顶靠近凸岸处较大,而凹岸处较小,弯顶处的水流断面流速分布和下一个弯顶处呈横向对称,且在两弯顶中间形成过渡.由于水流凸岸流速大于凹岸,因此当河岸类型为可侵蚀河岸时,凸岸将可能向后崩退,形成切滩.随着弯曲度的增大,弯道水流动力轴线更贴近凸岸.当河道弯曲到一定程度,一旦遇到洪水,很可能冲开河岸的束缚发生裁弯取直现象,并发展出新的河道.     

弯曲河道中水流运动的三维数值模拟

基于雷诺方程和有限体积法建立了描述弯道水流运动的三维数学模型,用室内物理模型试验进行验证,结果表明,该模型能够较好地模拟弯道内水流流速分布以及湍流特征。随后用该模型模拟了若干典型平面形态和床面形态的弯道水流运动。模拟结果表明:弯道中浅滩和深槽相间的地形起伏加剧了断面流速分布的不均匀性,同时使得水流动力轴线更加偏向凹岸,流速的沿程变化也较平整床面更为复杂;另外,与对称型河湾(正弦派生曲线型)相比,非对称河湾(Kinoshita派生曲线型)中在两弯顶中间存在较多的低流速区,有利于泥沙落淤,而对岸流速一般较大,形成河岸的快速崩退,这能够从一个侧面解释非对称河湾向下游方向整体的快速迁移。     

上流式分段厌氧反应器内流场的三维数值模拟研究

针对上流式分段厌氧反应器(Up-flow Staged Sludge Bed)内部流场流态的复杂情况,采用多相流欧拉模型通过数值模拟考察了进水方式、挡流板结构形式、进水流速对反应器内三维流场的影响。模拟结果表明:在局部进水和较宽回流缝(50 mm)的结构形式下反应器内呈现较好复合流态;并且进水流速为0.001 m/s时,反应器内污泥床层不仅保持较好的浮动状态,而且污泥床层上部形成了颗粒污泥的悬浮区域,实现反应器内废水与颗粒污泥的充分接触和混合。     

基于SPH方法挑流水舌的数值模拟研究

以数值模拟挑流水舌的运动特性为目标,采用光滑粒子动力学方法,根据水气两相流的运动规律,建立掺气水舌的SPH数学模型,根据空气阻力的作用特性和自由表面判据,得到了空气阻力的计算关系式,提出了掺气水舌的SPH数值解法。针对桓仁水电站泄洪雾化,进行了掺气水舌的SPH数学模型实例研究,所得到的光滑粒子运动图像刻画了挑流水舌与空气的相互作用,模拟了挑流水舌的掺气过程,并得到了掺气水舌的厚度和速度随其曲线长度的变化关系。结果表明,桓仁水电站挑流水舌的外缘挑距模拟值为82.2 m,原型观测数据为80.2 m,计算误差为2.49%。掺气水舌的挑距模拟值与其原观值基本一致,证明了掺气水舌SPH数学模型模拟挑流水舌运动的有效性和可靠性。     

The direct numerical simulation of pipe flow

The conservative difference scheme and the third-order Runge-Kutta scheme in combination with the the Crank-Nicholson scheme are used to directly simulate the flow field in a pipe with the Reynolds number of 2 600. The flow field, including the velocity distribution and the turbulence intensity, is obtained by the direct numerical simulation. From the calculated results, the ratio of the linear average velocity along the ultrasonic propagation path to the profile average velocity on the pipe cross-section is also obtained in an ultrasonic flow meter. It is concluded that the direct numerical simulation method can be used to study the ratio of the profile-linear average velocity at low Reynolds number conditions in the transition region and to improve the measurement accuracy of the ultrasonic flow meter.     

基于SPH方法实用堰水流的数值模拟

以数值模拟实用堰水流为目标,采用光滑质点水动力学方法,根据流量与上游水深关系,得到SPH方法推板模型入流边界。针对SPH方法明渠流动中的入流边界问题,利用添加推板模型的SPH方法对二维实用堰溢流水力特性进行数值模拟,获得实用堰水流水力特性,并进行物理模型试验,验证添加推板模型SPH方法的有效性。通过对流场、断面平均流速对比分析,结果表明:推板模型结果与试验结果吻合较好,推板模型可以准确的描绘水流运动状态;通过流量对比分析,在溢流过程中,推板模型与试验结果平均值相差-1.43%,推板模型可以保持实用堰上游水位恒定,提高计算精度。研究成果初步验证了推板模型的可靠性,为SPH方法入流问题提供了新的解决方法,具有一定的参考价值。     

三岔管水流数值模拟研究

结合西龙池抽水蓄能电站中岔管部分的设计要求,对带有月牙肋板的三岔管水流进行数值模拟研究．计算采用SIMPLEC方法进行压力迭代,求解三维k-ε紊流方程．较好地复演了三岔管管内水流的流速场．通过和物理模型实验结果验证,肯定了所采用的数值模拟方法的合理性．