基于铀的激光氮化机理研究和数值模拟

针对工件铀的表面激光氮化工艺,考虑铀的固-液相变过程中各物理参数随温度的变化,结合计算流体软件FLUENT中流体体积函数(VOF)模型计算气-液相界面处的降膜解吸传质过程。进行了铀的瞬态激光氮化传热传质耦合数值仿真,仿真分析研究了不同工艺参数下瞬态温度场和流场的分布,同时获得渗氮量在铀表面和深度上的分布。分析结果表明,因激光局部加热引起的表面张力梯度导致的Marangoni对流对铀表面氮化过程中的传热和传质有很大的影响。其中渗氮量在不同工艺参数下的数值结果与试验结果相吻合,验证了数值模型的可行性,为激光氮化的理论分析和工艺指导提供了理论和方法。     

基于VOF模型的台阶式溢洪道数值模拟

为了深入研究台阶式溢洪道水流特性,通过利用FLUENT软件,采用标准k-ε紊流模型模拟湍流流场和VOF模型追踪自由水面的方法对某水库台阶式溢洪道流场进行数值模拟,得到了台阶式溢洪道的自由水面、水流流场、压强分布等水力特性,并与物理模型试验结果进行对比.结果表明:计算值与实测值吻合较好,数值模拟能够快捷获得更加全面的流场信息;同时发现,台阶内存在漩涡,紊动能和紊动耗散率较大,台阶水平面存在压强峰值,而垂直面出现负压区,可为台阶式溢洪道的优化设计提供可靠的参考依据.     

向下鼓气泡进入水或磁性液体的数值模拟与实验验证

应用数值与实验的方法分析了气泡向下鼓入水和磁性液体的过程,通过数学模型应用PLIC-VOF方法仿真重现了气泡的形成与破裂机理,通过数值模拟获得了气泡的形状与生长周期,用CCD摄像头完成实验测量,实验与模拟达到了数值上的吻合。     

基于VOF法的液舱晃荡数值模拟及载荷计算

建立了液舱晃荡的有限元模型,运用CFD计算软件Fluent 6.3模拟了单激励和耦合激励下不同舱室结构以及不同幅度的液舱晃荡,并计算监测点压力,得到了晃荡在激励下的变化规律。对仿真结果进行讨论分析。     

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.     

阀门开度对环状流结构的影响研究

研究环状流在阀门中流动结构的变化对石油水环运输稳定性具有重要意义。采用VOF模型与CSF模型进行油水环状流在球阀内的流动模拟,比较不同阀门开度对环状流结构的影响,结果表明,球阀的开度越小,对环状流结构影响越大,并容易导致环状流失稳。     

基于VOF法的风暴潮洪水演进三维数值模拟

为了提高风暴潮灾害应急处置能力,确保防潮安全,文章建立了耦合流体体积函数(VOF)法的三维非稳态水气两相流k-ε模型,采用等效糙率的方法处理城市密集建筑群,既考虑了其阻水作用,又考虑了其蓄水作用。针对天津市滨海新区海河与永定新河之间区域的风暴潮洪水演进数值模拟与分析,对100年一遇风暴潮洪水淹没情况进行分析,并对不同频率的风暴潮洪水的严重性进行了比较。结果表明,随着风暴潮发生频率的增加,风暴潮淹没范围逐渐减小,水深随着频率的增加是逐渐减少的,该研究为海堤安全管理、风暴潮灾害的快速科学评估提供了理论依据和技术支持。     

不同多相流模型在航行体出水流场数值模拟中的应用

基于VOF和Mixture两种均相流模型,并结合输运方程类空化模型、k-ε湍流模型和动网格技术,针对圆柱形航行体出水过程进行了数值模拟,获得了无空化、带空泡两种状态下航行体出水过程中的多相流物理景象和表面压力变化历程。根据计算结果分析了VOF模型、Mixture模型在多相流界面捕捉、压力计算等方面的异同,并给出了两种模型的适用范围,在理论研究和工程应用上都具有重要意义。     

基于Fluent的泽尼斯塔混合油滴上升过程模拟

采用泽尼斯法对混合油进行脱酸,可以精炼高酸价油、降低中性油皂化机率、减少皂脚夹油、降低生产成本等。在混合油泽尼斯法脱酸最佳工艺条件下利用Fluent软件,并采用VOF模型对泽尼斯塔内部混合油流动进行CFD数值模拟,得到泽尼斯塔内部流场的混合油相分布、速度矢量分布、绝对速度分布和动压力分布。通过分析模拟结果,可以得到将混合油通过单孔泵入泽尼斯塔时油滴的动力学特性,为泽尼斯塔的优化和油滴分布器的设计提供了新的研究方法和必要的理论依据。另外,通过建立模型进行数值模拟,得到了准确可靠的液—液两相流数据分布。