户用太阳能辅助加热沼气池动态传热仿真

针对态变温差条件下螺旋管换热器传热系数计算复杂,而螺旋管换热器传热系数是户用太阳能辅助加热沼气池系统设计中的重要参数.为确定沼气池内加热盘管的传热系数及合理的搅拌叶轮旋转速度,采用全三维Navier-Stokes方程和多重参考系法(MRF),根据标准k-ε湍流模型及相应的计算网络及边界条件,对沼气池内传热及流动进行三维非定常数值仿真,分析系统的传热系数,随着旋转叶轮转速提高,螺旋加热盘管传热系数也随之增加,但旋转叶轮所需电机功率也将随之增大.通过数值仿真,可以大大缩短系统的研制和改进设计周期,结果与现场实测传热系数有较好的吻合.证明提高了沼气池内螺旋盘管的加热效果,并为系统设计提供参考依据.     

双层桨搅拌浸出槽固液两相流场的数值仿真

在石煤提钒搅拌浸出槽的研究中,针对双层桨搅拌浸出槽固液悬浮特性以及混合浸出效果进行了研究.由于实验成本大、操作困难,提出了数值仿真的方法.运用计算流体力学(CFD)软件FLUENT对石煤提钒搅拌浸出槽进行流场仿真,用GAMBIT建立流场实体模型,采用k-ε湍流模型以及多重参考系法(MRF)处理搅拌桨区.探讨了双层桨同向旋转和双层桨异向旋转两种情况下的搅拌效果,结果表明在相同的情况下,双层桨异向旋转时湍动能分布更为合理,并且能够缓解底部沉积,搅拌混合效果更好.仿真结果对于研究搅拌反应容器内部流场规律,进而对搅拌反应容器的结构优化和浸出率的提高具有一定参考价值.     

缩合反应喷射混合器的数值模拟与验证

采用Fluent软件数值模拟缩合反应制多胺系统的喷射混合器,根据不同几何尺寸喷射器内的速度、压力、组分浓度分布情况,提出优化的喷射器设计并中试装置验证,表明物料的混合效果良好,喷射器压力变化的实验值与模拟值几乎相符,本文所建模型可为工业规模的喷射混合器设计、放大提供依据和参考.     

超音速扩压器喷雾冷却数值仿真研究

为了探讨研究喷雾冷却中冷却水流量、喷射速度及喷嘴轴向分布位置等因素对超音速扩压器壁面温度的影响,借助CFD计算软件FLUENT,采用标准k-ε湍流模型,对喷雾冷却下超音速扩压器内流场进行了数值仿真。通过计算,得到了扩压器内压强分布及壁面温度分布。分析了喷雾冷却中冷却水流量、喷射速度及喷嘴轴向位置对超音速扩压器壁面温度的影响。研究表明：随着冷却水流量的增大,扩压器壁面温度降低。同时,扩压器入口处静压升高,对应仿真高度降低;减小冷却水喷射速度,可以有效降低扩压器入口处壁面温度;喷嘴的轴向分布位置对扩压器壁面温度有较大影响,仿真结果证明,喷嘴沿轴向呈对数分布有利于降低扩压器壁面温度。     

液-固-固三相流搅拌槽内流动特性研究

采用计算流体动力学方法,通过欧拉多相流模型对螺杆-挡板搅拌槽内的某液-固-固三相流进行速度场、密度场和各相体积分数分布进行研究。结果表明,在原始的螺杆-挡板式搅拌桨作用下,多相流整体流动性和湍流特性均不太明显,近壁区易形成高密度聚集现象。增设辅助螺杆桨后,湍流现象明显增强,促进了各区域流体的混合对流;近壁区各相体积分数偏离设定值较小,偏差为±5%;中间区域各相体积分数相对稳定,且与设定数值更接近,偏差为±2%,整体而言,混合均匀化效果更好,有效避免了搅拌死角。研究结果对多相流流动特性分析和搅拌装置优化设计具有一定的参考意义和理论价值。     

基于CTM快速路可变限速标志投资优化

针对快速路可变限速标志投资缺乏系统的定量分析、位置模糊问题,基于改进元胞传输模型构建了阶梯形限速投资模型。首先,对限速控制的改进元胞传输进行了描述;接着,为实施阶梯形限速控制,引入了0-1整数规划算法和限速约束条件;最后,利用遗传算法优化了投资额一定时可变限速标志位置以及动态限速值。算例结果发现：随着投资额增大,平均临界密度标准差、饱和度会减小,车辆运行速度会提高,但同时效益生产量会随之降低,系统平均延误会随之增大。结果分析表明,该模型能够有效解决可变限速标志投资优化问题。     

单颗粒旋转对气体湍流变动影响分析

基于Realize k-ε湍流模型对圆球绕流进行数值模拟分析。改变颗粒雷诺数和旋转速度系数,获得单颗粒旋转作用所引起的气体湍流变动规律:颗粒旋转速度系数越大,颗粒对尾迹区的湍流削弱作用越大,尾迹涡流区湍动能越小,气体湍流变动相应越小;单颗粒旋转湍流变动与颗粒雷诺数、颗粒旋转速度系数呈二次多项式。     

高粘度金属漆搅拌器流场数值模拟

金属漆粘度值高,含金属颗粒,长时间放置出现液体分层现象,影响配色准度。为对搅拌器内金属漆进行充分搅拌,使金属漆达到较高均匀度,采用k-ε湍流模型和多重参考系模型(MRF),基于CFD(计算流体动力学)技术对不同搅拌桨组合下的金属漆搅拌器进行数值模拟。数值模拟结果表明,上层搅拌桨选择错位45°折叶涡轮桨叶,下层搅拌桨选择错位平直桨叶的搅拌器搅拌桨组合,与普通双层平直桨叶搅拌器相比搅拌效果更好,混合效率提高20.99%。     

行星式搅拌釜内高黏固液两相流的数值研究

行星式搅拌装置适用于固体颗粒与高黏度聚合物熔体的混合,搅拌釜内高黏度流体的流动状况非常复杂,实验方法很难获得搅拌釜内流场细节.利用FLUENT软件数值模拟了新型行星式搅拌釜内高黏固液两相流的流场,分析了不同转速条件下搅拌釜不同截面的速度场和浓度场.计算中采用欧拉模型,使用动网格技术,利用FLUENT的用户自定义函数确定...     

行星式搅拌釜内固液混合时间的数值计算

行星式搅拌装置内搅拌桨的运动轨迹复杂,对固体颗粒与高黏度聚合物熔体的混合效果较好。混合时间是表征搅拌釜内流体混合状况、评定搅拌釜效率的重要参数之一。利用FLUENT软件数值模拟一种行星式搅拌釜内高黏固液两相混合过程,采用传统混合时间定义方法和体积分数法2种方法计算搅拌桨不同自转转速的混合时间,并将2种方法的计算结果进行比较;采用体积分数法计算搅拌桨不同安装高度时的混合时间。计算中采用欧拉模型,使用动网格技术,利用FLUENT的用户自定义函数确定搅拌桨的速度。数值计算结果表明,采用选取监测点计算混合时间的方法,不同监测点的混合时间有较大差异,为保证全釜内混合均匀,应选取混合时间最长的监测点;选取监测点和体积分数2种混合时间计算方法得到的混合时间基本相同;随着搅拌桨自转转速的提高,混合时间明显缩短;采用釜底加料方式,搅拌桨安装高度从20mm提高到60mm时混合时间缩短。     

燃气侧喷固冲发动机补燃室流场三维数值研究

采用标准κ-ε二方程模型和涡团耗散模型对固体火箭冲压发动机补燃室内流场进行了三维数值模拟研究.考虑燃气喷射角度,补燃室出口反压对燃烧流场的影响.得出了反应物和产物组分、温度等发动机参数的变化趋势.其中燃气喷射角度分别为30°,45°,60°.结果表明:增加喷射角度,补燃室头部温度升高,燃料完全燃烧所需补燃室长度减少;增大出口反压有利于补燃室内燃烧的进行.该结论对固冲发动机补燃室的理论设计和实验优化有重要作用.     

双电层对纳米流体润滑与摩擦影响的MD模拟 (2.东南大学MEMS教育部重点实验室 南京 210096）

采用分子动力学方法对带电和不带电两硅板之间的水分子润滑薄膜进行模拟研究,通过加双电层的水分子薄膜润滑与未加双电层薄膜润滑摩擦属性的对比,发现摩擦系数在存在双电层的情况下比未加双电层时要小,两板相对滑动速度对摩擦系数的影响与未加双电层时相似,相对滑动速度越大,摩擦系数在一定的速度范围内平稳增大.当速度大于某个数值时,摩擦系数增大变快.两板之间水分子以及离子密度或数目分布在靠近壁面的地方较大,中间密度相对较小.     

多介质ALE方法流固耦合影响因素及参数分析

为了探究LS-DYNA程序流固耦合关键字PFAC参数大小以及网格大小对数值模拟结果的影响,同时得到适合大口径弹体入水数值模拟的参数,应用LS-DYNA程序ALE方法对大口径弹体以速度200m/s垂直入水进行数值模型.研究了网格密度以及控制流固耦合关键字中PFAC参数大小对结果的影响.从能量以及理论角度对结果进行了分析.对参数变化从理论及数值模拟结果的角度进行解释.得出了网格密度对此数值计算模型的影响,得到了合理的网格密度.对比了不同PFAC数值对平头和钝头弹体入水的影响.     

液液喷射混合器最佳引射角度的CFD模拟

利用CFD模拟方法,研究了液液喷射混合器中引射流体进料角度的影响行为和优化选择问题。选择7种不同引射角度为考察对象,考察了喷射器内部流体的流动特性与掺混效果。结果表明:不恰当的引射角度将导致引射流体在喷嘴外围环隙的速度和流量分配不均,进而导致流场偏移;随着引射角度的增加,压力降、喷射系数、混合段流体速度和湍流耗散率呈现出先增大后减小的变化趋势;不同引射角度下流体达到混合完全所需要的距离相同,但是质量分数存在差别。综合分析,在7种引射角中,引射流体的最佳引射角度为60°,此条件下喷射器内混合段流体速度大,喷射系数高,混合效果好,同时对管壁的冲击力小。     

超燃冲压发动机燃烧室液体射流雾化数值模拟

为了研究超燃冲压发动机燃烧室中液体射流喷射压力、燃烧室进口总温以及液体物性对射流雾化特性的影响,使用计算流体力学软件对超声速燃烧室中的液体雾化两相流场进行了数值模拟.计算采用欧拉-拉格朗日方法,NG k-ε湍流模型,波致破碎模型.计算结果表明,喷射压力增大,液体射流的穿透深度增加;燃烧室进口总温升高,液体射流的穿透深度减少;表面张力对雾化粒径的影响比动力粘度的影响显著,液体表面张力越大,雾化形成的液滴粒径越大.     

速度对脊状表面减阻影响的数值仿真研究

在管道运输中,流动处湍流状态时,对V型脊状表面和光滑表咏在多个速度下进行了数值仿真计算,发现了脊状表面微观流场的特点和速度对脊状表面减阻效果的影响规律。针对回转体脊状表面的流场特性,为控制减阻,进行数值仿真时合理选择了计算模型、计算流域、计算刚格及边界条件。仿真结果表明：在同一速度下,相对光滑表面而言,脊状表面所受的压差阻力略有增大,但占总阻力份额80％以上的粘性阻力显著降低,从而形成减阻效果;对于同一个脊状表面,速度越大,其湍流边界层能量的交换和转化越强烈,使得低速下的减阻效果明显优于高速。     

基于多阶段特征的人群疏散控制仿真研究

发生突发事件时,在人群密度较小情况下,人群速度和疏散效果是线性关系,然而当人群密度较大时,人群速度和疏散效果是非线性关系.传统的方法针对的是密度较小、平稳的人流密度变化进行疏散控制.当密度较大时,疏散速度不能过快,一旦踩踏事件发生,模型的稳定性被破坏.为解决上述问题,提出了基于突变理论和社会力修正模型的密度较大情况下的人群疏散方法.上述方法定义了速度变化系数和视角变化系数,能有效修正社会力模型,使得疏散模型与实际情况更贴切.通过对首都机场典型场景下的计算,分析和讨论了4类人群的疏散控制问题.结果表明人群疏散包括高效疏散、产生人员踩踏的疏散两个阶段.仿真结果与首都机场的应急救援演练数据相吻合,能够为大型公共场所的人群疏散提供指导.     

基于云模型的入侵杂草优化算法

提出一种基于云模型的入侵杂草优化算法,根据杂草适应度值的大小将杂草种群分为优良子群、普通子群和较差子群。通过CR调整标准差,不同的子群采取不同的标准差进行扩散,优良子群采用较小的标准差进行精细搜索,普通子群利用云模型的随机性和模糊性动态调整标准差,进行自适应搜索,较差子群采用较大的标准差进行全局搜索。由此加快了算法的收敛速度,较好地平衡了全局搜索能力和局部搜索能力,并且在一定程度上避免了算法陷入局部最优。对7个测试函数进行仿真实验,结果表明,该算法具有较高的寻优精度和更快的收敛速度。     

气液两相圆锥绕流的数值仿真

研究锥形物体在气液两相流场中动特性问题,对流场特性的影响和锥形物体自身的承载受力情况;采用CFD流体仿真软件FLUENT,用欧拉双流体模型结合Realizablek-ε湍流模型,对锥体在气液两相流场中的运动进行数值仿真.结果显示,在锥体尾部形成一组对称的回流涡,随着流体含液率的增加,主相空气相在中心轴线上的流向速度明显受到影响,尾涡变短,恢复速度变快;在绕流体的壁面上的流场的速度梯度会增大;同时绕流体周围的流场的压力梯度也会增大,湍动能和湍动能增量都会增大,与实验的结果基本吻合,验证了运用数值仿真的方法来研究气液两相锥体绕流问题是正确可行的.     

带微型涡轮的旋转盘腔内流场的数值仿真研究

对带有反预旋喷嘴的旋转涡轮盘腔内部流动特性进行数值仿真研究.采用Gambit2.10软件创建计算模型,采用Fluent6.1软件计算求解3个转速下(50rpm、800rpm、1300rpm)旋转盘腔内部流场的分布规律.压力速度耦合方法采用SIMPLE算法,各参数的离散采用二阶迎风格式.数值仿真结果表明:在低转速(50rpm)下,主要由进气惯性力控制流场内部结构;在过渡转速(800rpm)下,进气惯性力和旋转效应共同控制流场内部结构;在高转速(1300rpm)下,主要由旋转效应控制流场内部结构.同时得到流场内部切向速度的分布规律.