淬火过程流动与传递现象数值模拟

根据淬火过程中多相流动与传热的特点,提出了简化模型。基于两相流体动力学及流固耦合传热建立了流动与传热方程。推导出了计算模型并结合大型软件Fluent进行了用户子程序（UDF）设计,利用此方法对影响流动与沸腾传热的几个因素进行了数值研究,数值计算结果与理论分析吻合。最后对金属铝块的淬火过程进行了计算,计算得到的金属表面测点温度随时间变化历程与文献中实验数据误差在15%以下,表明计算方法可行并且把握了物理过程的本质。     

船用柴油机增压器压气机高效工况气动噪声预测

为了研究船用低速柴油机涡轮增压器离心压气机在高效运行工况下的气动噪声特性,本文采用数值计算方法对多工况下的压气机噪声进行了数值预测。通过非定常流动数值模拟对比分析了不同运行转速下脉动压力的时、频特性,进而以非定常脉动压力为声源计算了压气机基频离散单音噪声和宽频噪声。结果表明:非定常脉动压力呈现出强周期性,经FFT变换后在叶片基频及倍频处出现明显的压力幅值峰值;且随着转速的增大,非定常脉动压力增强。以叶轮进口面作为声源可以在获取基频离散单音噪声峰值的同时得到宽频噪声谱;随着转速的增大,压气机气动噪声总声压级增大;压气机噪声自管口向外辐射时存在声学指向性,但指向性随着频率和转速的变化而变化。     

生物柴油(菜籽油)与柴油的喷雾燃烧特性研究

为了对比生物柴油与柴油在喷雾、燃烧方面的差异,本文在GTEA程序的基础上,建立了燃油雾化和燃烧数学模型,建立了柴油与生物柴油的物性库。通过液核长度和火焰浮起长度实验值与计算值的对比验证建立数学模型的准确性,同时讨论了燃油物性对燃油雾化和燃烧过程的影响,对比了柴油与生物柴油不同的雾化和燃烧特征。计算结果表明:生物柴油较大的表面张力抑制了液滴的破碎,较差的蒸发特性延缓了蒸发速率,使得液滴直径和动量较大,导致液核长度大于柴油的液核长度。尽管生物柴油与柴油的燃烧特性相似,但物性和雾化特性的差异,导致生物柴油火焰浮起长度较长。计算参数的研究表明:喷嘴直径对生物柴油液核长度和火焰浮起长度的影响更大。减小喷嘴直径可以缩短生物柴油液核长度和火焰浮起长度,有利于生物柴油在现有柴油机的应用。     

改进最小二乘法的非结构网格梯度重构算法

为了解决格心型有限体积法中,传统的加权最小二乘法(WLSQ)在大长宽比弯曲三角形/四边形网格存在较大梯度重构误差问题,本文研究了非结构化网格梯度重构方法.针对边界单元,在格林-高斯权重最小二乘法WLSQ(G)基础上采用共点型计算模板的距离反比加权的最小二乘法重构边界单元梯度,提出了BWLSQ(G)法.在自主开发的多物理...     

内燃机工作过程三维两相反应流数值模拟

针对内燃机缸内工作过程三维两相反应流动问题开发了一套数值模拟程序.对气相流动采用Euler方法求解,用有限体积法离散控制方程组,采用SIMPLEC算法求解压力速度耦合.而对液滴相采用离散液滴模型(DDM),通过Lagrange方法求解.对液滴追踪采用了一种快速的颗粒追踪方法,考虑了液滴相与气相的完全双相耦合情况,采用Spalding模型描述液滴蒸发,同时采用涡破碎(EBU)模型计算化学反应速率.对TBD620发动机工作过程进行了数值模拟,数值计算结果分别与理论值和实验值吻合良好,压力峰值处误差在2％以内,验证了程序的可行性,并通过不同网格模型证明了程序的网格独立性.     

非结构化改进差分法在波动方程中的应用

在计算声学领域中,有限差分法是一种比较传统的数值模拟方法.差分法简单易行而且效果突出,然而此方法只能在结构网格中使用,很难计算几何边界较为复杂的区域.基于高斯定理构造单元梯度的方式,在二维空间上,提出了一种改进的有限差分法(Improved Finite Difference Method,IFDM).IFDM可以使用...     

多物理场耦合软件GTEA开发及应用

围绕多物理场耦合问题,基于连续介质假设,采用非结构化网格和有限体积方法开发多物理场耦合并行计算软件GTEA。该软件包括计算流体力学、结构应力波传播、流 声耦合和声 固耦合等4个功能模块。介绍GTEA前处理网格读取、网格格式转换、求解器开发等关键技术。通过柴油机缸内工作过程模拟、船舶水动力计算、自然对流与辐射传热耦合作用、流场动力噪声计算和结构 声耦合计算等5个典型应用展示该软件的应用能力和适用范围。     

一种颗粒追踪算法在内燃机中的应用

在固定网格颗粒追踪算法基础上,提出了一种非结构化动网格中颗粒追踪的算法。将追踪过程分为2步:第1步计算网格移动后颗粒所处单元,第2步按固定网格颗粒追踪算法进行追踪。针对复杂网格中非平面问题应用了虚拟三角化的处理方法,并与文献中算法进行对比,结果显示出明显的高效性,并通过贯穿度的对比验证了其准确性。将此算法用于内燃机缸内过程,并将计算的压力缸内压力的计算值与试验值进行对比,最高压缩压力处误差为1.7%,验证了程序的可行性。     

一种气动声源的数值研究

将CFD技术研究引入对一种气动声源的流体数值模拟研究,利用Navier-Stokes方程和RNG湍流模型,并在转动部件与静止部件间用滑移网格技术建立交界面,进行数值模拟,再采用时域和频域分析方法对流场内压力脉动的强度和频率进行分析,并将该结果与该气动声源的试验值进行对比,证明该数值计算的可靠性。     

基于PC集群并行CFD算法实现

计算机与数值计算技术的迅猛发展催生了计算流体力学这门交叉学科．单机性能的提高使得计算流体力学得到迅速推广，成为一般工业过程基本设计分析工具．然而对于流动机理的细节研究以及工业应用大规模设计计算问题，PC机几乎无能为力．因此，尝试进行并行计算具有重要意义．提出了一套基于PC集群和消息传递界面的并行CFD算法，用高性能PC机组建计算网络来提供大型计算能力；搭建了一套双节点的集群系统，并设计了SPMD并行CFD计算程序，同时实现了计算域自动分解及子区的重新编号，结果重构和输出．对典型的后台阶流动进行计算以此来验证算法的正确性，计算结果表明：结果与顶级商业软件Fluent串行计算结果吻合较好．对不同长宽比和网格数目的后台阶流动进行了并行计算，计算结果显示该算法具有较高的并行效率．