-湍流模型及其在FLUENT软件中的应用

由于流体湍流运动机理和规律的复杂性,目前尚未找到对各种流动情况都十分有效的模型。不过,工程上应用最广泛的是-两方程模型。应用-两方程模型通过对某管道湍流稳态的模拟并与理论分析比较,以及对某空气管道非稳态的流固耦合问题进行数值模拟,结果证明-湍流模型对于内部的稳态或非稳态的充分发展湍流都很适用,再结合在壁面附近区域采用有效的壁面函数法,可以得到令人满意的结果。     

障碍物管道中湍流火焰发展的数值模拟

应用湍流马赫数修正的非稳态可压缩性K－ε-f-gr四方程湍流模型，模拟了半开口狭长管道中重复布置的障碍物引起的湍流火焰加速现象。结果表明，障碍物产生的扰动对加强燃烧和湍流输运的影响很大。随着火焰向前传播，火焰穿过障碍物时发生变形，反应区越来越长，且火焰速度逐渐上升。同时，火焰速度和管内压力的计算结果与实验测量值吻合良好，修正后的湍流模型能较真实地模拟障碍物管内预混火焰的发展过程。     

内燃机缸内几种湍流流动涡粘度模型的比较

将几种湍流涡粘度模型 ,即压缩修正的 k-ε模型、RNG- k-ε模型和修正的非线性三方程模型用于计算内燃机缸内的湍流流动 ;对计算结果进行了分析 ,并与实验数据作了对比。结果表明 :RNG- k-ε湍流模型的计算结果较 k-ε模型有所改进 ,而修正的非线性三方程模型则克服了涡粘度模型不能反映平顶活塞压缩上止点处雷诺应力各向异性的缺点 ,在定量和定性上明显优于各种 k-ε模型。     

用RNG k-ε模型计算内燃机缸内湍流流动

应用快速畸变假设对RNG k-ε湍流模型进行压缩性修正后,将其应用于内燃机缸内湍流流动的数值模拟,计算采用任意拉格朗日-欧拉法.给出了用RNG k-ε模型算得的结果,并与标准的k-ε模型算得的结果和实验结果进行了对比.结果表明,用RNG k-ε湍流模型算得的结果比k-ε模型算得的结果有所改进,此模型适合于计算内燃机缸内湍流流动.     

不同湍流模型对水平轴风力机三维粘性气流特性的影响

对某水平轴风力机叶片附近的三维湍流流场进行了数值模拟,其中在7、15、25m/s 3种不同工况下分别采用S-A、Standard k-ε、RNG k-ε和SST k-ω4种湍流模型。计算结果表明:随着来流速度的逐渐增大,叶片吸力面的分离流沿叶根向叶尖方向逐渐发展,且由于三维旋转效应使得展向流动逐渐增强。和相关实验结果比较,选择不同的湍流模型对数值模拟结果有明显影响,其中RNG k-ε和SST k-ω两种模型可以获得较好的压力分布计算精度。综合考虑压力分布、功率系数和推力系数在不同工况下与实验结果的比较,选择SST k-ω湍流模型较适合模拟该水平轴风力机周围复杂的三维湍流流动。     

轴对称湍流冲击射流场的数值预测

应用标准k-ε模型和一种重正化群（RNG）k-ε模型，对半封闭轴对称湍流冲击射流场进行了数值模拟。通过两种模型计算结果的比较以及与参考文献中LDV测量结果的比较，评价了RNGk-ε模型对冲击射流场的数值预测能力。最后，根据数值模拟的结果，从流体动力学角度分析了冲击射流场的结构特性。     

受浮力作用的湍流扩散火焰的数值模拟

应用浮力修正的k-ε模型和EDC湍流燃烧模型对旋流燃烧室内具有较低燃料/空气初始动量的甲烷湍流扩散火焰进行了数值模拟，得到了两组工况下的气体时均速度场、温度场、组分浓度场和湍流脉动速度均方根值分布等．并与实验数据进行了比较，二者基本相符．同时，还将计算结果与标准k-ε模型的模拟结果进行了对比，揭示了浮力对具有较低初始动量的湍流扩散火焰的影响．     

不同湍流模型对强旋流动的数值模拟

在径向浓淡旋流煤粉燃烧器单相冷态试验的基础上，充分考虑旋转对湍流流场的影响，有用k-ε双方程及其修正模型和二阶矩雷诺应力模型（DSM），对流旋煤粉燃烧器出口强旋流场进行了数值模拟。数值计算结果表明：k-ε双方程模型定性上可以预报出强旋流场的主要特点，但回流区的预报区域偏大，轴向速度的预报结果与试验值有一定差距，预报的回流速度偏低，速度衰减过快，这是由于k-ε湍流模型采用了较多的简化和未考虑旋转对湍流的影响。采用基于旋转体系使湍流脉动加强和削弱两种作用的修正方法对k-ε双方程的湍流耗散率方程进行修正。计算结果表明：从旋转体系可使湍流能量加强出发的Bardina涡量修正方法，预报回流区范围较标准k-ε湍流模型缩小，更加接近于试验值。其计算结果优于使湍流 脉动削弱的Richardson修正。DSM模型对轴向回流速度和切向速度后期分布预报结果较上述模型有较大改善，可体现出湍流雷诺应力非均匀各向异性的特点，虽然此模型仍有收敛速度慢、计算时间长的缺点，但对预报强旋流动是一个精度较高、极具潜力的方法 。图9参11     

基于RNG湍流模型的泵站进水流道三维数值模拟

运用基于壁面律的RNG k-ε湍流模型对新型空心桩式水泵站进水流道进行数值模拟,采用交错网格的有限体积法求解三维不可压Navier-Stokes方程,提出优化进水流道目标函数并依据数值模拟结果预测进水流道水力损失.根据经验公式计算的水力损失与预测的进水流道水力损失较为接近,表明采用RNG k-ε湍流模型能较好地预测进水流道的水力性能,对进水流道内特性数值模拟和外特性预测研究有较高的推广价值.     

非线性双方程湍流模型用于翼型分离流动模拟

采用非线性k-ε和q-ω双方程湍流模型，利用高收敛率、高精度和高分辨率的数值算法，对二维NRELS809翼型在0～18°攻角范围内的低速绕流进行了数值模拟，将翼型的升阻特性的计算值与实验值进行了比较。与采用线性k-ε和q-ω双方程湍流模型的计算结果对比表明，当翼型流动发生分离时，采用非线性双方程湍流模型可以明显地改进计算精度。本文采用的数理模型与数值方法可有效地用于风力机翼型大尺度分离流场的预测。     

亚网格湍动能及湍流弥散效应对燃油喷雾特性的影响

采用大涡模拟方法和不同的雾化模型对定容弹中燃油喷射和雾化过程进行数值分析.着重探讨亚网格尺度湍动能,特别是燃油喷雾所诱导的亚网格湍能源项对液滴运动和喷雾特性的影响,并进一步探讨了亚网格气相湍动能对液滴弥散速度乃至喷雾场的影响.通过对不同的工况条件的模拟计算对喷雾的影响因素进行了讨论并与相关的实验进行了比较.计算结果表明,KH-RT破碎模型要优于MTAB模型,湍流弥散效应和亚网格湍动能喷雾源项对燃油喷雾有着重要的影响,其作用均是减少喷雾贯穿距,使模拟结果更接近于实验.其中,湍流弥散效应的影响更为显著.     

Numerical prediction of film cooling effectiveness over flat plate using variable turbulent prandtl number closures

Numerical simulations were performed to predict the film cooling effectiveness on the fiat plate with a three- dimensional discrete-hole film cooling arrangement.The effects of basic geometrical characteristics of the holes,i.e.diameter D,length L and pitch S/D were studied.Different turbulent heat transfer models based on constant and variable turbulent Prandtl number approaches were considered.The variabiUty of the turbulent Prandtl number Pr_t in the energy equation was assumed using an algebraic relation proposed by Kays and Crawford,or employing the Abe,Kondoh and Nagano eddy heat diffusivity closure with two differential transport equations for the temperature variance kg and its destruction rate ε_θ.The obtained numerical results were directly compared with the data that came from an experiment based on Transient Liquid Crystal methodology.All implemented models for turbulent heat transfer performed sufficiently well for the considered case.It was confirmed,however,that the two- equation closure can give a detailed look into film cooling problems without using any time-consuming and inherently unsteady models.     

湍流式湿法除尘脱硫装置试验研究及工业性应用

介绍湍流式湿法除尘脱硫装置的基本原理和试验系统，对装置的阻力及脱硫特性的试验结果进行了分析；还介绍了该装置工业性应用的情况和监测结果。     

Numerical analysis of microholes film/effusion cooling effectiveness

Numerical simulations were performed to predict the film cooling effectiveness on the fiat plate with a three-dimensional discrete hole film cooling RSM-AKN turbulent heat transfer models based on variable turbulent Prandtl number approaches were considered.Obtained numerical results were directly compared with the data that came from an experiment based on Transient Liquid Crystal methodology.All implemented models for turbulent heat transfer performed sufficiently well for the considered case.It was confirmed,however,that the two-equation closure can give a detailed look into film cooling problems without using any time-consuming and inherently unsteady models.The RSM-AKN turbulent model was used in micoholes case too.The main target of simulations was maintain the same level of cooling efficiency ratio in both cases and confirm that is possible significantly reduce mass flows of the coolant in microholes case.     

紊流工况下的滑动轴承性能分析

大机组轴承越来越多运行于紊流工况下，采用不同的紊流模型计算分析机组轴承的性能存在差异。该文目的是分析采用不同的紊流模型计算结果之间的差异，为选择紊流下轴承性能分析提供依据。该文对比了采用四种紊流模型对椭圆轴承性能的分析结果，包括最小膜厚、温升，流量、刚度阻尼等，并采用单元盘弹性转子一轴承模型讨论轴承的稳定性。分析结果显示，应该以分析目的和分析范围的不同来选择紊流模型。在稳定性分析中，采用青木弘模型计算结果比其他三种模型更趋保守；在轴承流量分析，对于纯紊流下分析可采用青木弘模型，对于层紊流过渡区可采用Ng-Pan模型。     

应用激光多普勒测速仪研究湍流有旋自由射流

用激光多普勒测速仪对旋流器产生的强湍流有自由射流的速度场和湍流场进行了实验研究。实验结果表明，这种旋流器十分有利于中心回流区的形成，射流的平均速度分布沿轴向快速地衰减，有旋自由射流呈现湍流各向异性，特别是在回流区域中，本文对流场中湍流动量传递的方向进行了讨论。     

Effect of pressure gradient on turbulent spots

Turbulent spots were generated artificially to simulate natural spots in the transitional boundary layer.The spots at the final stage under zero and adverse pressure gradients were measured using conventional hotwire anemometry technique.ensemble averages of the velocity traces were calculated and velocity profiles through the spots and the surrounding region were plotted.The spots are represented by the ensemble average of the velocity perturbations.The integral boundary layer properties are derived and compared through the spots.The effect of the pressure gradient on the turbulent spots is analysed with the structure of the spots and the ‘calmed region‘ following the spots.The information acquired from spot measurement should improve the understanding of the physical properties of the turbulence spots and therefore the modelling of the transitional boundary layer.     

紊流数值模拟的现状及进展

讨论了紊流数值模拟的发展历史、现状及趋势。比较了各类紊流模型的优缺点及适用范围 ,并对特殊效应 (曲率、近壁区 )的处理作了介绍和评述。为了提高模型的预报能力 ,多重尺度和非线性模型正逐步应用于工程计算。随着计算机的发展 ,大涡和直接数值模拟也取得了一些研究成果