温排水数值模拟软件综述

随着计算机技术的发展,温排水数值模拟研究也在不断深入。对温排水数值模拟领域常用的商业软件FLUENT、MIKE21以及DELFT3D进行了简要介绍,对各自模型的优缺点及适用范围进行了分析研究,并对今后的温排水数值模拟的发展趋势提出了一些看法。     

喷射泵湍流场及外特性数值模拟

对于喷射泵湍流场,采用k-ε湍流模型,在不同喷嘴入口流速条件下进行了数值模拟,给出了流场的速度分布、压力分布以及湍动能分布曲线。对流场特性分析表明,湍动能在喷嘴出口处和扩散管初段出现峰值,喷嘴出口处无量纲湍动能峰值位于不同的的径向位置,而扩散管初段的无量纲湍动能峰值则处于同一径向位置上。分析外特性结果表明,湍流场数值模拟结果与理论值吻合较好。最后分析了影响喷射泵的效率的因素,提出了在低流量比范围内的主要因素为流体混合损失,而在高流量比范围内的主要因素为喉管和扩散管摩擦损失。研究结果对进一步数值模拟以及工程应用有指导意义。     

纯水锥阀式先导阀阀口流场的CFD分析及结构优化

介绍一种纯水锥阀式先导阀的结构,并用FLUENT软件对其内流场进行仿真分析。得到流场压力,速度及湍动能分布云图,根据仿真分析结果对锥阀结构进行两种结构的优化和改进。分析结果显示,改进后的结构明显地减小了阀内的静压力和湍动能的损失,降低了阀口气穴产生的几率,减小了振动。     

粘性流中船舶自由横摇衰减运动数值模拟

以计算流体力学(CFD)理论为基础,基于商业CFD软件FLUENT平台经技术上一系列的二次开发,对某一无航速驳船的二维横剖面在静水中作自由横摇衰减运动进行了数值模拟,分析得到了船体剖面的横摇阻尼系数及固有周期,并与相关试验结果进行了比较,相对误差均小于3%.研究结果表明,数值方法能够对船舶自由横摇衰减运动进行有效地模拟,为预报船舶横摇运动特性提供了一条既有效又便捷的数值手段.     

基于小扰动理论的低频脉冲压力波在井筒内传播规律分析

脉冲压力可以提高驱油效果,为了研究低频脉冲压力波在注入井筒中的传播衰减规律及影响因素。本文基于线性小扰动理论,建立脉冲压力波动在井筒中传播的数学模型,通过数学模型找到影响低频脉冲驱油的关键因素,用Fluent的UDF（user define fumction）接口模拟脉冲压力波在井筒中传播的过程,采用因素分析方法进行岩心实验,结合低频脉冲器—井筒—地层的一体化实验验证方法。结果表明：频率为0.03～0.04Hz,波长45～60m,振幅为0.8MPa为适合井筒和地层的最佳驱油参数。     

7075铝合金搅拌摩擦焊模拟与实验研究

搅拌摩擦焊解决了7075铝合金难焊接问题,但焊接过程中复杂的温度、流场变化容易造成焊缝缺陷.本文利用FLUENT软件模拟研究了7075铝合金焊接过程温度场与流场的变化规律,并对模拟结果进行了验证.结果表明:前进侧焊接温度高于后退侧,但其材料流速低于后退侧,焊缝最高温度出现在轴肩边缘内侧.搅拌头转速越大,焊接速度越小,则焊接温度越高;搅拌头转速越大,材料流速越快,焊接速度对材料流速影响越小.在本文实验条件下,在转速-焊接速度为800r/min-100mm/min 时,可得到无缺陷焊缝.     

基于MATLAB/SIMULINK与FLUENT的协同仿真方法研究

以水下机器人的动态行为仿真为背景，针对单一环境下仿真水下机器人动态行为和流体动力学问题存在的局限性，提出了基于MATLAB／Simulink与FLUENT协同仿真的解决方案．首先介绍了MATLAB／Simulink与FLuENT的运行机制，分析了两个仿真环境实现协同仿真的技术可行性并提出了三种可行的接口方式。以此为基础，重点研究了FLUENT中嵌入MATLAB／Simulink与MATLAB／Simulink中嵌入FLUENT两种嵌入式协同仿真方式以及并行协同仿真方式的基本思想和具体实现方法．此协同仿真方法不仅对于研究流体环境中物体运动与流体动力紧密耦合的问题提供了有效手段，也为研究其它与流体紧密耦合的物理现象提供了解决思路。     

基于FLUENT对涡街流量传感器流场仿真及特性研究

运用FLUENT数值仿真软件成功的模拟出流体流经涡街流量传感器时所产生的卡门涡街现象.通过将仿真得到的涡街脱落频率与实验结果比较,两者之间的最大误差不超过10%,表明了FLUENT用于涡街流量传感器流场仿真,进而对传感器进行改进和优化的可行性.基于仿真结果与实验的比较,利用FLUENT数值仿真得到了目前最常用的梯形旋涡发生体后的最佳取压位置为距发生体尾部2.8倍的截流面宽度处,并将梯形发生体与T形发生体进行了对比研究,研究表明T形发生体产生的旋涡信号要优于梯形发生体.     

搅拌设备的CFD分析与软件对比

对搅拌设备CFD分析的特点和分析方法进行了阐述，论述了不同方法适用的场合。此外，通过对一简单案例进行计算，对比了两大CFD软件包STAR—CD和FLUENT应用于搅拌设备的异同。     

多孔介质内预混气体燃烧稳定操作范围的研究

为优化多孔介质燃烧器设计,考察了多孔介质的物性参数对稳定燃烧速度极限的影响.建立了甲烷/空气预混气体在多孔介质内燃烧的二维数学模型,在FLUENT软件中加入自定义编程,用求解瞬态控制方程的方法对多孔介质内的稳定燃烧进行计算,考察了当量比、多孔介质的辐射衰减系数及导热系数对速度极限的影响.结果表明,当量比从0.55增加到0.9时,速度的最小和最大极限值有明显增加,稳定燃烧的最大与最小速度极限差从0.12增加到0.72;与参考算例相比,当下游区域导热系数增加5倍而上游导热系数保持不变时,稳定燃烧最大与最小速度极限差增加到0.47;上游多孔介质的辐射衰减系数增加而下游辐射衰减系数保持不变,可以达到相对最大的稳定操作范围.