异形管内水力、传热性能的数值模拟

通过数值计算考察了横纹管、缩放管两种异形管内的流动与传热性能。计算时采用标准k-ε湍流模型：采用控制容积法对控制方程进行离散化；采用SIMPLE算法进行压力修正：代数方程采用超松弛法迭代求解。很出了在充分发展流时的传热努塞尔数、速度、瘴撩系数及湍动能分布，并与光滑管内的流动传热进行了比较，分析了异形管在强化传热方面的机理。计算结果和实验值比较吻合。     

圆管内稳态湍流的速度分布

本文提出一种新的简捷关系式，用于计算圆管内稳态湍流的时均速度分布。将圆管内湍流核心区域的流动看作粘性层流与无粘性理想流动之间的一种过渡形态，因而湍流的速度分布是部分理想流体平推流与层流叠加的结果。其中，粘性层流的权重与雷诺数大小有关。大量计算结果表明，在雷诺数5，000-1，000，000范围内，新关系式所计算速度分布与对数型通用速度分布基本一致，同时新的速度分布式在圆管中心处无数学奇点。     

降膜波动特性的研究

本文提出了一种测定膜厚的新方法－双电导探针法，测定了高湍流降膜的厚度沿降膜管管程的变化情况，探讨了径向平均膜厚及膜厚的概率密度分布沿管程的变化规律，证明降膜的波动特性同时受到液相雷诺数和管程的影响。并对平均膜厚和液相雷诺数作了经验关联，得出NT＝（δ^ )^2/3 [8.92(ReL/4)^5/2 6.0×10^-6(ReL/4)^9/2]^2/15。     

循环流化床提升管气固湍流的计算流体力学模拟——k-ε-kp-εp-Θ5参数双流体模型

提出了用k-ε-kp-εp-Θ5参数的双流体模型来模拟循环流化床提升管中的气固湍流.模型用颗粒动力学理论描述颗粒与颗粒间的碰撞,用低Reynolds数湍流方程分别模拟气相和颗粒相的湍动,并且考虑了气固两相湍动的相互作用.模拟所得颗粒速度和浓度的径向分布与实验结果吻合良好.分析表明:在时间和空间域上,采用颗粒相湍动与颗粒间碰撞分离处理和颗粒相湍能及耗散方程的引入是合理的;颗粒相湍动与两相湍动相互作用的封闭条件是影响模拟结果的重要因素.     

等离子体煤气化反应器内部流动数值模拟及设计优化的初步研究

本文对一种等离子体煤气化反应器内部湍流、两相流动和燃烧化学反应等复杂流动现象进行了三维数值模拟 ,得出了其内部的温度分布、速度分布和组分浓度分布 ,在对计算结果进行分析的基础上 ,提出了等离子体煤气化反应器的一种优化设计方案 ,并对此方案进行了不同等离子体流速下的数值模拟和比较分析 ,以确定气流参数的最佳匹配 ;数值分析结果表明 :改进的设计方案和气流参数匹配提高了等离子体热源利用的效率和煤气转化的效率     

湍流化学反应的分形数值模拟

基于涡串唯象概念和分形理论,建立了能够表达湍流多尺度结构物理特性的分形湍流化学反应模型,针对Steckler室内燃烧过程进行了数值模拟研究.湍流流动采用浮力修正的κ-ε双方程模型来模拟,辐射由Rosseland模型描述,整个模拟过程由ANSYS-CFX10.0实现.将模拟结果与Steckler的燃烧实验数据进行对比,并与EDC燃烧模型及文献中EBU燃烧模型的模拟结果进行对比.结果表明,FM燃烧模型模拟得出的温度、速度场分布与实验数据能够较好地吻合,是一种有前途的湍流化学反应模拟方法.     

鼓泡床内气泡-液体两相湍流代数应力模型的数值模拟

现有的气泡 -液体两相流动的数值模拟中 ,或者不考虑湍流 ,或者仅仅考虑液体湍流 ,但是直接模拟和PIV测量结果都表明气泡由于尾迹的作用有强烈的湍流脉动 .本文首次推导和封闭了同时模拟气泡湍流脉动和液体湍流脉动的二阶矩输运方程两相湍流模型 ,并在此基础上建立了代数应力气泡 -液体两相湍流模型 .用代数应力模型模拟了二维矩形断面鼓泡床内气泡 -液体两相流动 .预报结果给出了气泡和液体两相速度场、两相Reynolds应力及湍动能分布和气泡体积分数分布 .模拟结果与PIV测量结果符合很好 ,表明了模型的合理性 .研究结果表明 ,原先静止的液体在气泡因浮力而产生的上升运动的作用下产生回流流动 ,而气泡则只有上升运动 .气泡速度始终大于液体速度 .在床内气泡湍流脉动确实始终很强烈 .液体则由于气泡的作用以及自身速度梯度产生的双重作用而发生湍流脉动 .气泡的脉动显著地大于液体的脉动 .两相湍流脉动都是各向异性的 ,而且气泡湍流脉动的各向异性比液体的更强烈     

大气湍流中光传播的数值模拟

大气分子等粒子的存在对光的空间传播通常会产生光束的扩展、漂移等的影响.文中在随机媒质中光的传播理论的基础上,分析了构造大气湍流随机相位屏所需要的条件,采用McGlamery算法和Huygens-Fresnel原理,数值模拟给出了Kolmogorov谱下的大气湍流随机相位屏.分析了光波从发射机经湍流大气传播到达接收机平面时的光场变化特征.模拟分析表明:大气分子等粒子的存在,对光的振幅及能量的空间分布均造成很大的影响.     

平板边界层湍流的数值分析

对于不可压缩平板边界层的时间模式的直接数值模拟（DNS）而言,在转捩后继续计算,就可以得到湍流直接数值模拟结果．分析计算结果发现,当湍流充分发展后,其平均流剖面、各种量的脉动均方根值和雷诺应力等沿平板法向的分布都具有相似性．不过,从转捩完成至湍流充分发展之间有一过渡过程,其间上述相似性不成立．这一结果为简化但又较准确地计算工程技术问题中的湍流提供了一种可能性．此外,还分析了其他一些湍流特征,如形状因子和位移排移厚度随时间的演化规律．为了观察到相干结构,须将展向的计算域缩小一半,以增加分辨率,研究结果表明,湍流边界层近壁区存在相干结构,其主要表现是准流向涡或涡对．     

基于湍流自旋理论的二维方腔旋转流动的数值模拟

基于湍流自旋理论对旋转方腔内不可压流体的流动进行了二维数值模拟,用有限容积法在交叉网格上对控制方程进行离散,采用SIMPLEC算法进行计算,对流项的离散方面采用了延迟修正的QUICK格式,最后采用二维的TDMA算法进行迭代求解,并对边界条件处理采用了Block块技术.同时与经典理论即Navier-Stokes（N-S）方程的模拟情况做了比较.得出下列结论：N-S方程表明方腔旋转时内部流体只会作刚体旋转;而自旋模型表明该类流动具有不平凡性和不稳定性：即流体的内聚力不足以使流体跟随固体边界作刚体运动,旋转边界必然在流体中诱导出小尺度耗散涡旋,这些小尺度涡旋在固壁附近组织出正负相间的拓扑缺陷（涡旋场强）,这一流体定向奇性会与速度场耦合,并容易形成复杂的大尺度的涡旋运动.