搅拌槽内流体力学特性的数值模拟研究

采用FLUENT6.3.26软件求解气液两相流,自由液面的捕捉采用VOF(volume of fluid)法,辅以标准k-ε湍流模型数值求解气液两相流时均方程,使用了半隐式SIMPLE(Semi-Implicit Method for Pressure-Linked Equations)算法求解速度与压力耦合方程组,旨在研究搅拌槽在搅拌过程中流体流动的力学特性,分析比较了不同水深处的水流沿半径方向的径向速度、切向速度及轴向速度的规律,经过研究和分析发现模拟的速度值与实验值吻合良好,为搅拌槽的设计和运行提供了参考。     

水泥搅拌桩加固堤防数值模拟分析

水泥搅拌桩具有施工速度快、质量易控制、费用低等优点,在软基处理应用中取得了广泛应用与关注.本文采用有限元方法,研究了水泥搅拌桩加固堤防的可行性,并分析了搅拌桩桩长、桩径以及桩体强度参数c、ψ等因素对边坡稳定的影响.结果表明:采用水泥搅拌桩加固可有效提高堤防抗滑稳定安全系数,安全系数随着水泥搅拌桩桩径与桩长的增大而增大,...     

T型搅拌器数值模拟研究

针对一种新型T型搅拌器,采用计算流体动力学(CFD)软件FLUENT,利用多重参考系法(MRF)对其的流场进行数值模拟:首先分析对比了T型搅拌器与开启式涡轮搅拌器和圆盘涡轮式搅拌器的湍流强度、搅拌槽内流场特性、时均速度分布和搅拌功率,结果表明T型搅拌器的流场分布较好,能够达到更好的混合效果;通过分析T型搅拌器在不同安装高度下的搅拌特性,确定了指定搅拌槽尺寸情况下最佳安装高度为150mm;最后计算了不同叶片数T型搅拌器的湍流强度分布和搅拌功率,得知槽内搅拌功率随着叶片数的增加而增大,3叶片数的T型搅拌器具有最优的湍流强度分布。本研究对分析和开发类似新型搅拌器有重要的参考意义。     

水泥土搅拌桩复合地基承载力设计参数数值分析

本文从水泥土搅拌桩优化设计处理地基的基础出发,对水泥土搅拌桩复合地基的承载力进行设计参数数值模拟研究。采用FLAC3D桩结构单元对水泥土桩的承载特性进行模拟,通过改变桩长、桩径、置换率和桩体弹模等桩体设计参数,分析其对复合地基承载力的影响。对影响复合地基承载力的设计参数进行敏感性分析,找出主要影响因素,为工程设计提供指导。     

水泥土搅拌桩复合地基承载力设计参数数值分析

本文从水泥土搅拌桩优化设计处理地基的基础出发,对水泥土搅拌桩复合地基的承载力进行设计参数数值模拟研究。采用FLAC3D桩结构单元对水泥土桩的承载特性进行模拟,通过改变桩长、桩径、置换率和桩体弹模等桩体设计参数,分析其对复合地基承载力的影响。对影响复合地基承栽力的设计参数进行敏感性分析,找出主要影响因素,为工程设计提供指导。     

搅拌槽内双层组合桨安装高度对气液混合特性影响的数模研究

采用CFD方法求解气液两相流模型,对双层组合桨搅拌槽内的气液混合流动进行了数值模拟,其中上层桨是由8个不规则弧形叶片单元组成的倒伞形表面曝气转轮装置,下层桨是六直叶涡轮装置。控制方程采用速度压力耦合PISO(Pressure-Implicit with Splitting of Operators)算法求解,自由液面的捕捉采用VOF(Volume of fluid)法。根据模拟结果,分析了下层桨的安装高度对气相与液相的混合时间、搅拌槽内的流场特性以及气含率分布的影响规律:在本文模拟的3种工况下,随着下层桨安装高度的增加,混合时间减小,而气液混合区域增大,气体浓度沿轴向的变化率也增大。     

水泥土搅拌桩复合地基沉降设计参数数值分析

本文从水泥土搅拌桩优化设计处理地基的基础出发,对水泥土搅拌桩复合地基的沉降进行设计参数数值模拟研究、采用FLAC^3D,桩结构单元对水泥土桩的变形规律进行模拟,通过改变桩长、桩径、置换率和桩体弹模等桩体设计参数,分析其对复合地基变形特性的影响。对影响复合地基变形的设计参数进行敏感性分析,找出主要影响因素,为工程设计提供指导。     

基于VOF模型的泄槽内掺气槽的三维 流场数值模拟

通过采用RNGk}e模型模拟湍流,利用VOF法追踪自由水面,对设置掺气槽前后两种方案 的陡坡泄槽段三维流场进行数值模拟。模拟结果表明,VOF模型是模拟带自由表面水力学问题的较 好方法,能够较好地对掺气空腔的自由面进行追踪。数值模拟结果与模型实测值二者吻合良好,表明 该种方法可用于计算掺气槽内掺气空腔的长度。     

搅拌器水下转轮安装高度优化数值模拟

采用FLUENT6.3软件对搅拌器内的气液流动进行了数值模拟。自由液面的捕捉采用VOF(volume of fluid)方法,利用RNG k-ε紊流模型使气液两相流时均方程组封闭,速度与压力的耦合方程组利用半隐式SIMPLE(Semi-Implicit Method for Pressure-Linked Equations)算法结合多参考系法求解,对单层涡轮在不同安装高度时搅拌槽内的流场结构、含气率分布、混合时间及功率准数进行了研究。模拟结果表明:在通气量和转速一定的情况下,转轮安装高度在中间位置时搅拌槽内含气率最高,混合时间最小,槽内液体的平均速度最大,更有利于搅拌槽内气液两相之间的混掺,随着安装高度的增加搅拌槽所消耗的功率准数减小。     

水厂沉淀池运行参数对沉淀效果影响的数值模拟

运用已建立的二维沉淀池数学模型以及k-ε紊流模型,采用非正交同位网格下SIMPLE算法求解水动力和悬浮物沉降的耦合模型,模拟平流沉淀池中悬浮物的沉降过程,在平流沉淀池不同进水浊度和产水量Q(或停留时间T)下进行计算,得出不同运行工况下沉淀池进水浊度与出水浊度之间的定量关系,分析水厂运行管理控制对沉淀池出水质量产生的影响,为水厂提高产水效率和控制沉淀池出水水质提供参考依据。     

搅拌器内转轮半径对气液混合影响的数值模拟研究

研究转轮半径这一因素对搅拌器内气液两相混合流特性的影响,可为搅拌器的设计与优化提供依据。采用RNG k-ε湍流模型结合多参考系法对单叶轮气液搅拌器内的气液混合过程进行了模拟计算。通过模拟计算得到了搅拌器在相同通气率、相同转轮转速、不同转轮半径下的气液流动速度场以及不同方向、不同截面上气含率的分布规律,分析了不同转轮半径对搅拌器内三维流场及气含率分布的影响。模拟结果表明:在通气率不发生改变的情况下,转轮半径大小的改变对搅拌器内的气含率分布的影响较小,而对速度分布有一定的影响。     

某型旋流池分离效果的数值模拟研究

采用FLUENT软件对某型旋流池的固液分离效率与积泥问题进行了数值模拟,分析了 旋流池内的沉淀特征,得出了分离效率曲线,明确了该型旋流池在吸水井区域产生积泥的原因,据此 可优化该型旋流池的设计参数,减少吸水井积泥。     

基于计算流体力学的往复式隔板絮凝池流场模拟分析

应用计算流体力学软件FLUENT对往复式隔板絮凝池进行了流场数值模拟分析.通过分析发现,池内的水流变化模拟特征与实际情况相吻合,能够较真实地反映流场内部微观的变化情况,从水力学的角度分析了流场对絮凝效果的影响.同时也可为工程设计人员的设计方案优化提供参考.     

基于OpenFOAM的挡板透空式防波堤水动力特性数值分析

基于有限体积法理论,应用开源计算流体力学软件OpenFOAM求解黏性不可压缩流体的连续性方程和动量方程,建立了二维数值波浪水槽,并通过规则波作用下挡板式透空结构的物理模型试验数据(波面、压力和流速)对数值波浪水槽进行了验证;计算并比较分析了不同入射波浪条件下挡板相对入水深度对透射系数和挡板底部流速的影响.结果表明,当挡...     

Influences of flow rate and baffle spacing on hydraulic characteristics of a novel baffle dropshaft

Due to limited flow capacity and the instability of the asymmetric structure of traditional baffle dropshafts, a novel baffle dropshaft with a symmetric structure, adopting the construction shield well directly, is proposed for large-range flow discharge in deep tunnel drainage systems. In this study, a two-phase flow field of the novel baffle dropshaft with three different baffle spacings was simulated at seven different flow rates with a three-dimensional (3D) numerical model verified with experiments, to study hydraulic characteristics of this novel baffle dropshaft. The results show that the novel baffle dropshaft has a remarkable energy dissipation effect. Baffle spacing of the novel baffle dropshaft has a greater effect on flow patterns and baffle pressure distributions than the comprehensive energy dissipation rate. Flow rate is a critical issue for the selection of baffle spacing in the design. Some guidance on baffle spacing selection and structure optimization for the application of this novel baffle dropshaft in deep tunnel drainage systems is proposed.     

汤河水库弯曲溢洪道流场数值模拟分析

依据RNGk-ε双方程紊流模型,并采用VOF方法追踪自由水面和笛卡尔网格法处理复杂几何边界,对汤河水库溢洪道弯道水流进行了三维数值模拟,得到不同流量下溢洪道弯道的自由水面线、压力分布以及流速等流场参数分布规律。     

曝气池内气液混合液两相流力学特性的数值模拟

采用欧拉-欧拉多相流模型和标准k-ε湍流模型对曝气池内气液两相流力学特性进行数值模拟研究。速度与压力的耦合求解采用了Phase-Coupled-SIMPLE算法。对中心截面(y=0.025 m)在(z=0.71 m)测线上垂向速度的模拟值与实验值进行比较分析,结果吻合较好。结果表明:当表观气速较小时,进口气速对曝气池上方混合液的垂向速度影响较小;当表观气速较大时,整个曝气池中心截面(y=0.025 m)呈现中心垂向速度大,靠近两侧边壁的垂向速度小,且为负值的规律。并且发现气泡在上升的过程中由于附壁效应容易产生摆动,表观气速越大,附壁效应越明显。通过对曝气池内不同气体速度下池内力学特性的分析研究,以期对曝气池的设计运行提供参考。     

基于数据同化的降雨数值空间分布模拟研究

降雨数值模拟是延长水文预报预见期的重要方法,但由于降雨数值模拟中驱动数据所提供的初始场和边界场条件和大气的实际状态并不是完全吻合,导致模拟结果存在误差。减小降雨数值模拟的误差是提高水文预报精度的关键问题,特别是在大气数值模式和分布式水文模型耦合模拟过程中,高精度的降雨信息是准确模拟的关键。本文基于WRF模式和三维变分数据同化方法,选取雷达反射率和GTS(Global Telecommunication System)数据作为同化资料,开展基于数据同化的降雨数值空间分布模拟研究,从降雨的空间展布和指标评价两方面对同化前后的模拟结果进行对比。结果表明:同化后的模拟数据在CSI指标和RMSE指标上都优于同化前的模拟数据,说明同化后模拟数据的误差小于同化前的误差;将同化前后的数据展布在网格图中,发现同化后的数据可以更加准确地刻画降雨的空间分布规律,说明通过数据同化方法提高了模拟降雨和实际降雨空间分布的一致性,改善了WRF模式模拟降雨空间分布的能力。