管道内水流冲击滞留气团的二阶Godunov数学模型

长距离输水、城市供排水等工程管道系统中常存在水流冲击滞留气团的现象,极可能产生异常压力波动,严重时甚至发生爆管事故.对此,提出将一种准确高效的非恒定摩阻模型引入水流冲击滞留气团的计算中,建立了考虑非恒定摩阻的二阶Godunov模型;并采用“虚拟单元”处理上游入口边界及下游水气交界面,实现了边界通量和内部单元通量的统一计...     

考虑水电站水力瞬变流特性的水轮机选型

针对不同的水轮机比选型式对长引水式水电站水力—机械系统的水力瞬变流分析与控制存在不同程度影响的问题,基于水力瞬变流计算和稳定性分析仿真模型,从水电站水力—机械系统瞬变流特性角度探讨了水轮机选型中的关键技术问题和研究方法,以全面掌握不同水轮机比选型式的水力特性及其对水力瞬变流的影响。结合长引水式水电站,考虑两种不同的水轮机比选型式,分析了同一水轮机在不同工况点及不同水轮机在相近工况点运行对调节保证参数和运行稳定性分析的影响程度,为水轮机的优化选型提供了可靠依据。     

考虑水平井井筒摩阻后的产能研究

与直井相比,水平井与油藏有更大的接触面积.因而水平井开发技术在低渗透及特低渗透油藏中的应用越来越广泛.在井筒内流体层流的前提下,考虑水平井水平段摩擦压力损失,提出了新的产能预测公式,从而更加精确地预测水平井产能.     

基于环境影响的热力管道比摩阻优化

集中供热作为一种能源服务,具有显著的经济效益和社会效益。然而,目前的集中供热系统主要以化石燃料为主要燃料,会对环境产生不利影响。供热系统可以通过优化减少其对环境的负面影响,集中供热系统的年环境影响主要受供热管网的影响。比摩阻在供热管网的设计中有着非常重要的作用,当比摩阻增大时,管道直径和管网的热损失逐渐减小,而水泵会消耗更多电力。相反,比摩阻的减小会导致管道直径和管网的热损失的增大,而水泵所需消耗的电力会减小。因此,热力管道的比摩阻存在一个最优值,此时供热管网对环境的影响会得到最大化降低。通过文献调查发现目前的研究主要是从经济的角度去优化热力管道的比摩阻以减少供热系统的年费用。最后,提出基于环境影响的比摩阻优化方案,这有利于指导今后科研工作者对比摩阻的研究和管网的优化设计。     

板翅式换热器表面传热与流阻特性数值模拟

本文将计算流体力学应用到换热器领域,对具有相变换热混合工质低温板翅式换热器表面传热与流阻特性进行数值模拟,得到沿长度方向一定温度下传热系数、压力梯度的变化曲线,并将数值模拟结果与目前国际上通用的换热器设计仿真软件MUSE计算结果相比对,证明了本文所用数值模拟方法的正确性,为具有相变换热混合工质的换热器设计和优化提供一定参考。     

考虑气固单向耦合作用的燃气轮机流场数值模拟

基于颗粒随机轨道模型,将烟气看成连续相,将颗粒视为离散相,采用气固单向耦合方法,应用Fluent软件对某船用增压锅炉燃气轮机级多叶片流道内的气固两相流动特性进行了数值模拟,重点分析了不同直径固体颗粒在动静叶栅通道中的运动轨迹分布特点、颗粒对叶片表面的碰撞作用。研究结果可为燃气轮机叶片抗磨损能力的优化设计提供理论依据。     

管内水流冲击滞留气团的CFD模拟方法验证

在输/排水管道的快速填充过程中常会出现含滞留气团的复杂气—水两相瞬变流,极有可能引发异常的压力波动,从而导致严重的水力过载甚至爆管事故。目前,对于这种特殊瞬变流现象的研究基本采用一维方法或观测视角,无法准确反映气团的动态特性。为此,基于计算流体力学(CFD)模拟方法,采用5种湍流模型对该瞬变流问题进行了二维(2D)数值模拟,并将其瞬态压力、水气耦合分布模拟与试验结果进行比较。结果表明,CFD模拟方法能有效模拟水气分布及压力动态变化;标准κ-ε和标准κ-ω模型计算的最大压力误差较小,RNG模型的压力波动周期吻合度最好,两种κ-ω模型的气团模拟效果欠佳。     

充流管道单向流固耦合数值模拟自动化研究

针对充流管道单向流固耦合数值模拟过程复杂、数据在耦合传递中存在偏差的问题,采用C＋＋语言编制了充流管道单向流固耦合数值模拟程序,实现了从模型建立、流体计算到结构分析过程的自动化,确保了从流体计算到结构计算过程中数据传递的准确性．利用参考文献中的试验数据验证了此程序计算结果的正确性,以实际发电厂的一段疏水管道为例进行单向流固耦合数值模拟,描述了程序自动建立管道模型、模拟管内流体压力分布以及将流体压力数据导入管道结构中进行管道应力计算的过程．结果表明：该充流管道单向流固耦合数值模拟程序具有结果准确、操作简便的特点,可应用于多种充流管道的设计改造和风险预测中．     

H型鳍片管束传热及流阻特性的数值模拟

在对H型鳍片管束的鳍片肋效率、流体物性以及管外壁温度与肋基温度差异分析的基础上,采用数值模拟技术研究了H型鳍片管束各结构参数对管束传热特性、流阻特性及综合性能的影响.结果表明:Nu随鳍片节距和厚度的增大先减小后增大,随鳍片开缝宽度和纵向管间距的增大而增大,随横向管间距的增大而减小;Nu随鳍片高度的增大,在低Re时与鳍片高度成正比关系,在高Re时与鳍片高度成反比关系;Eu随鳍片厚度、高度以及纵向管间距的增大而增大,随鳍片节距、开缝宽度以及横向管间距的增大而减小;综合因子j/f随鳍片高度、开缝宽度的增大而增大,随鳍片厚度、横向和纵向管间距的增大而减小,随鳍片节距的增大先减小后增大.     

设置三角形阻流件的通道内流动阻力特性数值研究

为了深入研究设置三角形阻流件的水平矩形通道内传热强化机理,采用k-ε两方程模型以及SIMPLE算法,对Re在1500～35 000范围内,流体流过该通道时的流动问题进行了数值求解.模拟计算的结果表明,当Re＞8 000时,阻力系数,随着阻流件顶角α的增大而减少;当Re≤8 000时,阻力系数,随顶角α和Re数的变化不明显;阻力系数.厂随着阻流件的高度h的增大而增加;在一定的高度范围内,与不设阻流件的光滑通道相比,设置阻流件通道的Webb性能因子田得到了改善.     

管道非恒定流特征线法计算中短管问题的处理

针对特征线法用于管网非恒定流数值计算存在的不足不利于处理短管问题,采用调整波速、刚化短管、隐式差分三种方法处理特征线法计算中的短管,设计了一个带阀门的简单管路,并通过计算非恒定流过程中三种方法对阀门端压力值的影响,分析了精度及适用条件,得出采用隐格式处理短管适用范围最广,精度最高。     

柴油机两级涡轮增压系统不稳定流动模拟计算的研究

对柴油机两级涡轮增压系统不稳定流动过程，采用一维不稳定流动的特征线方法进行模拟计算，主要对串联涡轮所遇到的压气机变入口压力边界条件和串联压气机所遇到的压气机变入口压力边界条件的确定进行了讨论；并完成了柴油机两级涡轮增压不稳定流动过程模拟计算程序的编制，实现了对过程的模拟计算。     

混流式水轮机全流道三维非定常流场数值模拟

基于三维时均N-S方程和RNGk-ε双方程湍流模型,采用滑移网格模型进行了混流式水轮机全流道动静干扰的三维非定常湍流计算,捕捉了水轮机各过流部件内复杂湍流场分布和尾水管内涡旋结构等流动信息随时间的变化情况.计算结果表明,水轮机中的水流处于复杂的湍流运动状态,随时间推移变化剧烈,计算结果更接近实际流场分布.     

转静盘腔中蒸汽/空气瞬态响应特性对比

为对比蒸汽和空气在转静盘腔中的瞬态响应特性,建立了转静盘腔数值计算模型,基于用户自定义函数编程编写了非稳态边界条件,通过CFD非稳态数值模拟方法研究了进口压力以阶跃函数和斜坡函数变化时蒸汽和空气流动的瞬态响应特性。研究表明:蒸汽的瞬态响应特性明显优于空气;同一无量纲跃升幅值下,两种介质瞬态响应过程的总体趋势基本相同;当无量纲跃升幅值由1. 05增至1. 25时,蒸汽总温的超调量比空气平均低45. 9%;斜坡时间由0. 025 s增至0. 16 s时,蒸汽总温的超调量比空气平均低39. 4%;对于同一流动参数,蒸汽的响应时间要明显少于空气。     

马赫数对振荡涡轮叶片非定常流动影响的数值模拟

对影响颤振稳定性关键参数进行研究,并探讨颤振稳定性随关键参数的变化规律,对颤振问题的研究具有重要意义。在进一步完善非定常雷诺平均N-S方程求解程序的基础上,基于影响系数法,在不同振型下就出口马赫数对三维涡轮振荡叶片绕流的影响问题进行了数值模拟。数值模拟结果表明,所发展的程序对振荡叶栅流动模拟具有较好的精度;出口马赫数对振荡叶栅内部非定常流动以及叶片表面的非定常气动力将产生影响;且不同模态下出口马赫数对非定常流动的影响规律表现不尽相同。     

畸变进气条件下风扇三维非定常流动数值模拟

分析畸变进气情况下轴流风扇/压气机三维流场和性能的三维可压缩模型.该模型利用流线曲率法求得叶片对气流做功的叶轮机源项,然后通过求解带源项的三维非定常Euler方程,对风扇/压气机内部三维流场和性能进行模拟.利用该模型对某一跨音速风扇转子的三维流场和性能进行了数值模拟分析,特别是分析对比了在进口无畸变和进口有畸变情况下的风扇内部三维流场和气动性能.研究结果表明,该三维理论预测模型能有效地分析进气畸变对轴流风扇性能及其稳定性的影响.     

土坝二维渗流问题的有限分析法数值模拟

采用一种用于不规则边界的有限分析五点格式的方法，对稳定渗流中的非均质各向异性问题进行了计算，给出了适用于非稳定渗流计算的有限分析五点格式，对均质非稳定土坝渗流进行了计算。与其他方法相比，不规则边界的有限分析五点格式具有良好的数值性能。     

小水电增效扩容改造过渡过程调节保证建模仿真分析

为掌握水轮机调节特性并优选调节保证措施,基于有压输水系统瞬变流特征线求解法,联合Matlab仿真模型库,构建机组甩负荷过渡过程数字仿真模型,对蜗壳末端压力上升值和机组转速上升率进行数值模拟。仿真结果表明,增设调压阀可有效约束水压和转速上升趋势,改善机组过渡过程调节条件,实现与导叶的协联启闭。建立的非线性数字仿真模型,经学习训练生成能反映机组过渡过程调节特性的瞬变值及波动曲线,可为机组调节保证设计及控制决策提供数据支撑。