螺旋侧板厚度对浮式风力机Spar平台涡激载荷的影响

Spar平台因其特殊的深吃水立柱式结构,在来流影响下极易发生涡激运动。为探究不同厚度螺旋侧板对浮式风力机Spar平台涡激载荷的影响,基于CFD方法,针对不同厚度螺旋侧板,对平台进行了数值模拟并详细分析平台的升阻力系数、压力场及涡量场等流场参数。结果表明:螺旋侧板可有效抑制涡激载荷,且随厚度增加,升力系数幅值先增加后减小,阻力系数逐步减小;在研究范围内,螺旋侧板厚度为0.10 D时,升力系数幅值最小,阻力系数与原型平台在同一范围内,对涡激载荷的抑制效果最好。     

Numerical modelling of flow and transport processes in a calciner for cement production

Controlling the calcination process in industrial cement kilns is of particular importance because it affects fuel consumption, pollutant emission and the final cement quality. Therefore, understanding the mechanisms of flow and transport phenomena in the calciner is important for efficient cement production. The main physico-chemical processes taking place in the calciner are coal combustion and the strongly endothermic calcination reaction of the raw materials. In this paper a numerical model and a parametric study are presented of the flow and transport processes taking place in an industrial calciner. The numerical model is based on the solution of the Navier-Stokes equations for the gas flow, and on Lagrangean dynamics for the discrete particles. All necessary mathematical models were developed and incorporated into a computational fluid dynamics model with the influence of turbulence simulated by a two-equation (k-ε) model. Distributions of fluid velocities, temperatures and concentrations of the reactants and products as well as the trajectories of particles and their interaction with the gas phase are calculated. The results of the present parametric study allow estimations to be made and conclusions to be drawn that help in the optimization of a given calciner.     

New CFD Validation Method with Application to Verify Computations of Near Wall Flows

For high Re number flows, a new computational fluid dynamics (CFD) validation method, namely, wall-surface compatibility criteria method and also called Gaos criteria, is proposed to verify near wall flows. As examples, Gaos criteria method and other two CFD verification methods (analytic solutions method and grid convergence analysis) are used to verify FLUENTs near wall flows solutions for two-dimensional incompressible laminar stagnation-point flows. The exact solution of the Navier-Stokes equations for laminar stagnation-point flows satisfy accurately all Gaos criteria, numerical simulations of laminar stagnation-point flows show that when physical parameters (the pressure coefficient and the Stanton number at wall surface) achieve convergence with more and more fine-screen grid, a part of Gaos criteria are not satisfied.     

基于CFD的LED阵列自然对流散热研究

基于计算流体动力学(CFD)方法,分别采用带浮力修正的k-ε模型和P-1模型计算对流换热和热辐射,构建了包括LED固体部件和外部流体空间的全场三维数学模型。应用该模型对LED自然对流散热过程进行模拟,并通过物理试验验证了模型的有效性。计算表明,温度场与对流换热系数分布均具有各向异性特征,前者取决于芯片的功率密度和布设位置,而后者源于外部流体的流动状态。并且,辐射在整个散热过程中起着重要的作用,它不仅能减小热阻、降低结温,而且能弱化温度场的不均性、提高整体散热效率,在本文的计算条件下,辐射散热量占总散热功率的23.3%。     

单体与三体高速船舶粘性流场数值模拟

为了检验CFD在船舶粘性流场计算中的有效性,基于RANSE方法,对单体船型DTMB 5415和三体船FA1粘性流场进行了数值模拟.自由面处理采用VOF方法,湍流模型选用SSTk-ω模型,计算结果与试验数据进行了比较,在傅汝德数不是很高时吻合较好.计算结果表明,CFD可以用来研究复杂船型流动问题,对于阻力、伴流等重要的水动力参数,CFD能够给出与试验相一致的结果;同时VOF方法可以比较好地捕捉船舶自由面波形,对于三体船,计算结果能够清晰地反映出主体和侧体之间强烈的兴波干扰现象,可以为船型优化提供重要的参考.     

不同载体端面造型的催化转换器数值模拟

用CFD软件FLUENT对3种不同载体端面造型的催化转换器的速度场、压力场进行了三维稳态流动数值模拟,模拟结果显示：载体端面造型对催化转换器的气流分布有很大影响,采用球形端面载体和锥形端面载体不仅可减少入口扩张管的气流分离,而且可以使其内部速度分布更均匀.     

高层住宅厨房主支式集中排风系统的运行特性

目的 为探讨导致集中式排风系统排风量不足甚至出现倒烟的原因及确定最佳管道横截面积.方法 通过CFD方法模拟,建立层数为15层的仿真模型,分别计算了排风管道系统在几个不同规格截面积和设定不同的开机率条件下的典型气体流动工况.并且对照实验装置进行的实际测量数据,对模拟结果进行比较和修正.通过观察系统内压强和速度的分布,分析其排风效果.结果 400 mm×700 mm的管道截面积基本可以满足系统在各开机率下运行,其中30%开机率时,未开机用户全部无回流.而400 mm×500 mm、400 mm×600 mm两种截面积时,各工况下都有不同程度的回流.结论 主管道的截面积和开机率是影响系统排风效果的主要因素.     

气流式水平姿态传感器的三维建模及计算

利用ANSYS-FLOTRAN CFD软件,采用有限元方法,通过建立气流式水平姿态传感器敏感元件的三维实体模型、划分网格、加载和求解等途径,进行了有限元仿真,计算了敏感元件内部的流场,并采用了按实际尺寸比例大小建立整体模型的方法。结果表明：三维实体建模与二位平面建模相比较,这种全尺寸的三维实体建模方法可以使得计算结果更加全面准确,为气流式水平姿态传感器的实用化研究提供更加可靠完备的理论依据。     

高大平房仓U型通风道的优化设计

针对常用的普通U型通风道采用CFD技术,对高大平房仓的机械通风降温过程进行了优化设计,并进行了动态数值仿真.研究表明:改进后的小u型通风道采用反对称的结构设计,充分考虑了粮仓的实际温度场特征,改善了通风均匀性,消除了通风死区,有利于降低能量损失.     

复合材料船用螺旋桨设计与CFD/FEM计算

将基于RANS方程的计算流体力学方法与有限元方法相结合,沿着螺旋桨水动力性能计算、复合材料螺旋桨建模及结构铺层设计、CFD/FEM载荷传递、复合材料螺旋桨结构力学性能计算,水动力性能收敛判定的设计分析流程,完成了某种螺旋桨桨叶的初步的设计过程.提出一种预变形策略以改进复合材料螺旋桨的综合性能.计算结果表明,该复合材料螺旋桨能够满足预定设计指标的要求,在达到传统金属螺旋桨水动力性能要求的同时,减重30%,运行效率增加.研究结果充分说明了所采用设计方法的可行性.