雷诺应力与流场旋度的关联分析

基于雷诺时均方程导出了含有雷诺应力的涡量微分方程。对于充分发展湍流流动在高雷诺数弱非定常条件下,从平衡角度分析雷诺应力与时均流场涡量及速度的关系,得出雷诺应力与时均流场的涡量和速度的耦合作用是相关联的,反映流场结构的涡量的演化能够间接表示湍流动能的输运和耗散过程。在标准κ-ε模型中,对其本构方程加入涡量张量和变形速度张量使其非线性化后,改善了对正应力的计算,并能预示二次流的存在。     

含有涡量张量的非线性雷诺应力本构方程

根据Donald]son提出的湍流计算模型应满足的条件,将一个对称的且迹为零的涡量张量二次项加入到雷诺应力和流场时均量的本构关系中,建立了一个新的非线性雷诺应力本构方程.应用该方程对具有方形截面的直管湍流流动和圆管湍流流动进行计算,结果表明:这种新的雷诺应力本构方程可以正确地预示二次流的存在,明显改进对雷诺正应力的大小及各向异性的计算.     

汽车外流场DES/RANS模拟研究

汽车外流场具有非定常、大分离和涡结构复杂的特点.采用分离涡模拟（DES）方法对某汽车外流场进行了数值模拟分析，将压力分布、摩擦因数分布、尾部速度和湍动能分布等结果与雷诺平均模拟（RANS）方法进行了比较.计算结果表明：在时均结果上，DES和RANS结果差别不大，但DES方法在处理非定常流动和捕捉含能结构方面优势明显，更能真实地反应汽车外流场的复杂特征.DES方法计算量较大，RANS方法在获取流场的时均信息方面显得更加经济.     

平面COUETTE流动的湍流斑研究

湍流斑是近壁剪切流动中的重要现象,它们的生成和发展与流动转捩和湍流的形成密切相关.采用Navier-Stokes方程直接数值模拟和壁面脉冲模型研究平面Cou-ette流动中湍流斑的生成和演化.高精度高分辨率的三维耦合紧致差分格式被用于数值计算.探讨了平面Couette流动中湍流斑的重要特征,包括高频脉动的形成、雷诺应力的产生、扰动的急剧增长和湍流斑形状的变化,特别是流向涡的复杂演化过程.结果表明层流流动中的湍流斑具有湍流流动中一些基本特征.     

旋转栅对脱油型旋流器流场影响的数值分析

根据计算流体力学方法,利用雷诺应力湍流模型和多相流模型中的混合物模型,对采用叶片式、螺旋式和通式3种不同旋转栅的脱油型动态旋流器流场分别进行数值模拟,以揭示旋转栅流道结构对动态旋流器流场的影响。结果表明:旋转栅结构形式对动态旋流器内湍流强度和湍流耗散的影响非常大;螺旋式旋转栅可以降低动态旋流器内旋转栅附近的湍流强度,但对旋流器内整个流场湍流的改善并不明显;与叶片式和螺旋式旋转栅相比,通式旋转栅所产生的切向速度和轴向速度较大,具有更强的分离能力和更宽的高效分离域。     

基于FLUENT割前脱粒联收机惯性分离室内流场模拟

为了深入研究4ZTL-1800割前脱粒联合收割机惯性分离室内气流的运动规律,通过建立惯性分离室物理模型,结合流体力学雷诺时均N-S方程,运用FLUENT软件对惯性分离室内流场进行数值模拟,得到不同后壁倾角下惯性分离室内流场特征,包括速度矢量图、压力分布图以及压力、湍流动能变化,通过对模拟结果的分析,得到了较好的后壁结构...     

CFD在水力机械湍流分析与性能预测中的应用

为了研究水力机械运行特性，将最新发展的计算流体动力学（CFD）理论与方法应用于水力机械湍流分析，给出了水力机械湍流流动控制方程，分析了求解湍流流动的Reynolds时均法和大涡模拟法的适用性，建立了通过湍流流场分布预估水力机械能量特性和空化特性的数学模型。通过基于k-ε双方程湍流模型的轴流泵全流道三维定常湍流计算，获得了与实际情况相符的流动细节。根据计算结果对轴流泵的能量、空化性能所做的预估．与试验结果基本一致。CFD理论和方法为探寻水力机械流场流动特性与结构动力特性间的复杂关系提供了一种新手段，为研究和开发高性能、大流量、高水头的水轮机和水泵提供理论和实际应用参考。     

茶园风力除虫机通风管道三维数值模拟

为改进和优化茶园风力除虫机通风管道的结构,结合流体力学雷诺时均N–S方程、 Simple流场求解算法、к–ε湍流模型,利用Fluent软件对茶园风力除虫机通风管道进行了数值模拟计算,得到了风量为16 m3/min的中亚风机在空载状态下通风管道内部流场的特征.通过数值模拟计算分析,两进风口由相距400 mm缩短至280 mm时,出风口风速分布较均匀     

用雷诺应力模型计算旋风分离器中气-固两相流动

针对分离器内部的复杂的三维强旋转、气-固两相湍流运动,采用雷诺应力模型(SSG),利用贴体网格技术,模拟计算了分离器内部流动,并将计算结果与实验数据进行分析、比较。分离器内的固体颗粒运动采用涉及湍流扩散影响的随机轨道模型和确定轨道模型,在流场计算的基础上,模拟了不同直径的颗粒在分离器内的运动规律及颗粒分离效率,并同理论和实验得到的数据进行了比较。     

扁管管片式散热器中马蹄形涡的数值模拟

本文通过数值模拟的方法对扁管管片式散热器中的流场、涡量场、速度环量、 Nu数、马蹄形涡进行了模拟。在Re=1450时,对马蹄形涡的形成、发展、衰减进行了模拟。对在Re=1050时平均Nu数在流动方向的分布,与横断面上速度环量在流动方向的分布进行了比较分析,得出在扁管管片式散热器中决定换热能力的物理量-速度环量。     

关于多场耦合问题的几个概念探讨

从湍流脉动的高阶关联项以及湍流的雷诺方程出发，指出了动量场、能量场、质量场等相互耦合现象可以湍流脉动关联项和时均项中同时存在，并提高了脉动合和时间均耦合的概念，指出了在引入湍流模型即对雷诺时均方程使用湍流统计矩方程进行了封闭后，动量，能量及质量之间的耦合现象可由时均耦合来描述。介绍了多相耦合的概念及求解耦合问题的基本思路和方法。     

斜板式气液分离器流场的数值模拟

基于计算流体动力学(CFD)方法,应用ANSYS-CFX软件,分别应用标准k-ε模型和RNGk-ε模型,对斜板式气液分离器内部流场进行数值模拟计算,得到了在两种湍流模型下的分离器内部流场速度矢量分布规律、气体体积分数分布规律以及流体轨迹规律。对比两种湍流模型的分析结果表明:在流体流动快速畸变时,RNGk-ε模型的ε方程中增加的附加生成项会迅速增大,由此改善了对旋转流、浮力流等较复杂湍流的预报能力;与标准k-ε模型相对比,RNGk-ε模型更能合理地模拟斜板式气液分离器的内部流场分布。     

海底管道立管局部冲刷数值模拟

基于κ-ε湍流模型,建立了海底管道立管与海洋平台桩腿相连接、海流流经海洋平台桩腿发生绕流现象的三维流场模型,模拟了冲刷过程中不同条件下立管附近流场及压力的变化,研究了海底管道立管局部冲刷机理.模拟结果表明:随着与立管连接的横管悬空量增大,立轴漩涡越来越密集,海底管道局部冲刷速度加快;在一定范围内,随着桩腿与立管间距的增大,冲刷速度加快,但是当该间距增大到一定程度时,冲刷速度逐渐减慢;增大桩腿的直径,可以减少海流携带泥沙量,冲刷作用得以减缓.     

离心泵流场及动力特性研究*

 采用CFD软件在多参考坐标系下,利用有限体积法对雷诺时均N-S方程进行数值离散,选用标准κ ε湍流模型与SIMPLEC方法求解,对某新型离心泵进行了叶轮蜗壳耦合三维定常湍流数值模拟,捕捉到了离心泵叶轮内的压力分布、速度分布等重要流动信息,计算了不同流量工况下水泵叶轮受力特性以及水泵能量和空化性能,并与试验方法进行对比,两者基本吻合,从而验证了计算结果的可靠性,为离心泵泵壳和叶轮的水力及优化设计等研究具有重要的指导意义。     

浑水水力分离清水装置清水流场特性试验研究

利用PIV技术，对浑水水力分离清水装置的清水流场进行了测试，得到了浑水水力分离清水装置内部流场的水流流速场、涡流场、涡流结构。给出了各测试平面的定量流场分布情况以及测试平面内的涡量场分布图、速度矢量分布图、速度分量应变率分布图和流场流线图。根据测试结果，给出了流场的切向速度分布和轴向流速分布。通过对流场的分析，初步探讨了浑水水力分离清水装置内清水流场的分布规律。     

排沙漏斗三维流场的数值模拟

在对排沙漏斗的计算区域作了特殊处理后,选用适当的边界条件,采用VOF方法追踪自由水面,结合RNG双方程湍流模型,对排沙漏斗内三维两相流场作了数值模拟,给出了水面线、静压、速度等参数的分布。将数值计算得到的流速分布与试验实测结果进行了对比,两者吻合较好。计算结果对研究排沙漏斗的流场特性和输沙机理以及优化排沙漏斗设计具有一定的指导意义。     

双层搅拌桨厌氧反应器流场的数值模拟

文章对双层搅拌桨厌氧反应器流场进行了数值模拟,计算采用多重参考系法和标准k-ε湍流方程。模拟结果表明,流体在反应器内形成了循环流动,在整个反应器内的湍流特性比较均匀。     

混流式水轮机全流道三维数值模拟

基于CFD计算软件,以N-S方程为控制方程,采用Sparlart-Allmaras湍流模型和结构化网格,对蜗壳、固定导叶、活动导叶、转轮及尾水管等过流部件进行了全过流部件的三维数值模拟.利用NUMECA自带后处理模块CFView,对原转轮流道内速度矢量分布和静态压力分布的流场进行分析,解释了其设计中的不足及由此产生的过流能力差和效率低等问题.据此在不改变其它过流部件的前提下,提出了只对转轮进行了改造的措施,经验证取得良好的效果.     

基于CFD模拟的输气管道阀门流噪声仿真

将输气管道中的气体流经阀门时的流场在CFD (Computational Fluid Dynamics)软件中进行三维仿真模拟,建立了输气管道阀门流噪声的产生模型.对气体流经阀门的流场进行稳态模拟和瞬态模拟,结果表明:湍流中的流体脉动(如压力、速度脉动)是流体流噪声产生的根本原因.将模拟仿真得到的阀门流场分布通过Lighthill波动方程转换得到偶极子声源,从而对阀门管段进行流体噪声分析,得到阀门流噪声产生、传播、衰减规律.通过试验对仿真模拟得到的阀门声场进行验证,表明了利用Fluent软件对气体流经阀门的流场和声场进行模拟仿真的可行性.研究成果可为输气管道音波法泄漏检测提供技术支持,为输气管道阀门噪声控制方法的制定提供理论依据.     

粒子图像测速仪沟槽减阻特性的试验

利用粒子图像测速仪(PIV)技术,研究了光滑平板中顺流向嵌入V形和梯形沟槽板对湍流边界层的平均速度、壁面切应力分布及阻力特性等的影响.对零压力梯度下的V形、梯形沟槽和光滑平板湍流边界层进行了对比测量.考察了在相同的来流速度下同一位置的平均速度、壁面切应力,并分别利用动量损失法和Ludwieg & Tillman经验公式法计算了沟槽板和光滑平板局部阻力系数.试验结果表明,沟槽能增加粘性底层的厚度,减小壁面切应力,减阻效果明显.