绕流柱形对层板流阻特性影响的数值模拟研究

利用有限体积法对三维可压缩的N—S方程进行离散，对内部绕流柱形分别为圆形、方形和菱形的多孔层板冷却结构进行了数值模拟。网格划分采用非结构化网格，湍流模型为Realizableκ-ε双方程模型，近壁处湍流采用壁面函数法处理，采用SIMPLE算法求解速度与压力的耦合。计算获得了3种冷却结构内部各气流参数的三维分布和流动阻力特性。结果表明层板内部的流场结构十分复杂，射流冲击后在扰流柱前反卷形成驻涡。3种绕流结构中方形结构流动阻力最小，菱形最大。将计算结果与实验结果进行了比较，两符合良好。     

流动冲击角对流体绕流管束换热的影响

运用计算流体动力学软件FLUENT,对流动冲击角分别为45°、60°、75°和90°,流体绕流6排87根错排管束下的换热进行三维数值模拟.管束的纵向和横向管间距分别为9.5 mm和11 mm.考查管束的平均换热努赛尔数和模型进出口压降,并与茹卡乌斯卡斯的实验关联式进行对比.当雷诺数为5 000~20 000时,给出4种流动冲击角下管束换热努赛尔数的拟合公式,并对管周向局部换热特点进行细观分析.结果表明:湍流边界层在周向夹角为大约105°时从管壁面分离,此时换热最差;流动冲击角越大,管束的平均换热努赛尔数和模型进出口压降越大;流动冲击角为45°时综合换热性能较好.     

方柱绕流的数值模拟

使用计算流体力学CFD软件,模拟方柱在两种情况下的绕流.在第一种情况下,方柱位于流场的边壁,模拟不同雷诺数下流场的流线、压力分布,绘出方柱后面绕流形成的回流区长度随雷诺数的变化曲线并对其进行分析;在第二种情况下,方柱位于流场的中央,模拟Re=200的流场在不同时间步时的速度矢量图.描述了漩涡的生成、成长和脱落的全过程.两种情况下的计算结果与其他文献中的计算数值和试验数据相吻合.     

圆柱体绕流的数值模拟

采用有限元方法离散求解了雷诺平均Navier-Stokes方程。为了提高流场的分辨率,湍流的模拟采用了亚格子模型的大涡模拟模型,对绕单个圆柱体的绕流问题进行了数值模拟。给出了随时间变化圆柱体周围的流动速度矢量图、柱体上的非定常力系数值计算结果与相关实验结果的比较。数值计算结果与相关实验结果具有合理的一致性。     

匀速流体横掠管束的流场数值模拟

采用标准k-ε模型对速度分布不均匀气体流经顺排和错排管束的流场进行了计算机数值模拟,SIMPLE算法求解速度场和压力场的耦合,方程离散采用二阶上风格式,管箱进口处气体速度假设符合二次曲线分布,研究不同排列方式管束对气流的影响.结果表明,对于顺排管束,经过5排管子,流速就可达到比较均匀;对于错排管束,由于对流体的扰动加强,只要经过4排管子,流速就趋于均匀;当管束的横向和纵向节距变大时,对流体的扰动减弱,气流需要经过更多排管束,速度才能达到均匀;在管箱顶部和底部,由于流体速度高,管束容易被磨损.     

高层建筑空气绕流运动的数值模拟

采用Ｋ－ε双方程湍流模型和ＳＩＭＰＬＥ算法，对风作用下高层建筑周围的空气绕流流动进行数值模拟，从而得到高层建筑外表面上的风压分布及其他流场信息。     

掠膜片管束周期性充分发展换热的数值模拟

用ＳＩＭＰＬＥ算法对横掠膜片管束周期性充分发展层流流动换热进行了数值模拟，得到了不同Ｒｅｙｎｏｌｄｓ数下的摩擦阻力系数和Ｎｕｓｓｅｌｔ数。     

横掠膜片管束周期性充分发展流动的数值模拟

本文用ＳＩＭＰＬＥ方法对横掠顺排和叉排膜片管束周期性充分发展层流流动进行了数值模拟，得到了不同Ｒｅｙｎｏｌｄｓ数下的流动阻力系数和流动图象。计算发现，Ｒｅ＞９００，流动已进入自模化。     

建筑绕流风场的并行化数值模拟

本文从建筑绕流风场数值模拟问题的功能并行性出发,依据重新排序的并行化原则。建立了三处理机Ｔｒａｎｓｐｕｔｅｒ并行系统基于ＳＩＭＰＬＥＣ算法的一种所谓方程分离并行策略,对该策略的求解步骤,数据通讯并行效率等进行了分析,并与区域分裂并行策略作了比较。文末给出了计算实例,计算结果表明方程分离策略的并行粒度大,数据通讯简单,收敛性较好,采用该策略可获得较高的并行效率。     

镍基渗层纵肋管束传热与流阻特性的研究

为了给镍基渗层纵肋管束式换热器设计和生产中碰到的问题提供一些依据,本文在实验的基础上对镍基渗层纵肋管束的换热和流阻特性进行了分析,得出肋管结构参数和管束结构参数对换和流阻的影响。采用最小熵产法优化得出最佳肋高。     

基于π桥液阻网络的数字式流量阀动态特性仿真

提出了以G型π桥液阻网络作为先导控制网络的数字式流量阀，分析了基于半桥和π桥液阻网络的数字式流量阀动态特性，应用SIMULINK软件对2种类型的流量阀动态特性进行了仿真。仿真结果说明，在先导控制系统压力产生波动时，基于π桥液阻网络的数字式流量阀的振动幅值只是基于半桥液阻网络的数字式流量阀振动幅值的3％。     

气水分离器网垫级阻力特性的数值模拟

将丝网的三维结构简化为二维结构,以周期边界的引入控制计算域的相对尺度,对气水分离器网垫级阻力级进行了二维模型的数值模拟,利用１０个工况的计算结果,给出了相应模型的阻力特性,为气水分离器网垫级的实验研究和设计提供了参考依据。     

新型低阻导线气动特性数值模拟

采用流体力学计算软件FLUENT6．3,对新型低阻导线LP810导线进行雷诺数76000时气动力特性以及流场的数值模拟。计算采用有限体积法和SIMPLEC算法求解均匀黏性不可压缩流体的NaV1er—St0keS方程（N—S方程）,采用三阶精度二次迎风插值（OUICK）离散N—S方程,以降低求解过程的数值振荡。计算区域网格划分采用具有良好形状适应性的非结构化三角形网格,贴壁网格尺寸取为约0．0005倍的导线直径,网格尺寸在导线周围直径4倍于导线直径的圆形加密区内沿半径方向按照1．009的比例增大。计算结果表明,计算方法具有良好的计算精度,与试验结果吻合较好。新型低阻导线LP810导线的特殊截面设计,使得导线在高雷诺数时的分离点显著推后,降低了在高雷诺数时的阻力系数。     

轿车并列行驶湍流特性的数值模拟

为了研究复数车辆并列行驶的湍流特性对交通安全的影响,采用移动地面模拟轿车相对地面的运动和旋转壁面模拟车轮转动的方法,进行了两辆轿车并列行驶外部流场湍流特性的数值模拟研究。以单倍车宽侧向间距的两辆轿车为典型算例,给出了汽车车身表面的速度和压力分布,并讨论了右侧轿车尾部流场3个典型截面的速度分布和尾部流线分布情况。重点对比了0.1、0.3、0.5、1、2倍车宽间距的两车流场的流线分布情况。右侧轿车侧向力系数的对比分析说明:随着两车侧向间距的减小,迅速增大的侧向力将两车压向彼此。为保证行驶安全性和操纵稳定性,两车并列行驶的安全距离应该在单倍车宽与0.5倍车宽之间。     

干式排渣系统流动特性的数值模拟研究

针对某电厂600MW机组的干式排渣系统,运用计算流体力学的方法对其流动特性进行数值模拟研究。将排渣机钢带上的渣层近似简化处理为多孔介质,并合理简化了设备结构。模拟结果表明,数值模拟结果可以较好地反映排渣机内部的流动情况,与现场实际情况较好吻合,为排渣机的传热特性研究和改造选型提供了基础。     

叶栅内部粘性流场的数值模拟

提出了一种求解叶栅内部粘性流场的新方法,并用该方法求解了任意曲线坐标系下的时间相关Ｎａｖｉｅｒ－Ｓｔｏｋｅｓ方程,该方法采用有限体积离散,对无粘通量采用Ｃｈａｋｒａｖａｒｔｈｙ－Ｏｓｈｅｒ的三阶精度ＴＶＤ格式,对粘性通量采用中心差分格式;并且在边界处理上采用直接将边界条件施加于物理边界上的方法,使得边界条件更加符合真实情况,对叶栅内部粘性流场的计算表明,该方法能够反映叶栅内部的流动情况。     

分解炉内气固两相流场的数值模拟及流场分析

针对分解炉内复杂的气固两相湍流运动,建立了几何模型并利用FLUENT软件对其流场进行了数值模拟分析,得出了流场运动的规律,并根据结论对该炉型提出了改进措施.     

汽轮机叶栅内蒸汽流动的数值模拟研究

蒸汽汽轮机叶栅内流动属于变截面管流问题.本文利用力学知识建立了叶栅机翼理论,利用Computational Fluid Dynamics （CFD）软件对蒸汽在汽轮机叶栅内的流动进行了数值模拟研究,包括稳态流动及非稳态流动,并对叶栅内部蒸汽流动的压力和马赫数进行了动态显示,分析研究验证了与流体力学有关机翼和叶栅边界层理论知识.     

风力机流场速度数值模拟

为了研究风力机在不同来流风速下和额定风速下运行时的尾流情况,采用数值模拟计算的方法,对美国可再生能源实验室(NREL)5 MW风力机进行建模并选择不同来流风速进行数值模拟计算.通过模拟计算数据可以看出,风力机下游的风速在0D~4D区域内恢复迅速,在4D~12D区域内恢复缓慢,在12D~16D区域内恢复迅速.其中,在风力机下游6 D距离处,来流风速恢复到接近来流风速的60%,在20D处恢复到来流风速的92.8%.由此表明,初始来流风速越大,风力机下游风速越容易恢复到初始风速,并且可以认为在下游20D处下游风力机不再受上游风力机的影响.