具有轴向温差的封闭转静系盘腔流动和换热特性研究

采用数值模拟探究了具有轴向温差下封闭转静系盘腔的流动和换热特性。通过改变热罗斯比数,探究不同工况下盘腔的流动结构、温度分布以及转静盘努塞尔数的径向分布规律。结果表明：具有轴向温差的封闭转静系盘腔与等温封闭转静系盘腔的基本流动结构一致,属于典型的Batchelor流型;与等温封闭转静系盘腔相比,核心区内无量纲周向速度增大,且随着热罗斯比数的增加核心区无量纲周向速度逐渐增加、转静盘边界层内流体的无量纲周向速度也增加;具有轴向温差下,盘腔的温度沿径向逐渐降低,沿轴向先降低、经过核心区温度保持不变、靠近转盘侧继续降低;在热罗斯比数一定时,转静盘的努塞尔数沿径向逐渐增大,随着热罗斯比数的增加,转静盘的努塞尔数有所减小。     

绕流波动特性对不同区域流动传热影响

为研究换热设备后向台阶内置圆柱模型的强化传热机理,采用Fluent进行数值模拟,并通过PIV粒子图像测速方法验证模拟结果的可靠性.研究雷诺数为700后向台阶内置圆柱(Xc/S=0.6,Yc/S=1, d=6 mm)时,后向台阶流道不稳定流动的周期性,以及周期波动对流道不同区域传热的影响.研究结果表明:在过渡流状态下,流道周期速度波动受两基波频率影响,即台阶影响的频率f_s=7.25 Hz和受圆柱影响的频率f_c=14.10 Hz; f_c主要作用在流道上游局部区域,上游回流运动被破坏,努赛尔数瞬时峰值提高2.52倍; f_c促进台阶振动频率f_s提前产生,下游温度梯度减小,瞬时努赛尔数逐渐减小;台阶分离流体与圆柱尾流共同作用使得流道换热效果整体提升,同时壁面摩擦系数也增大.     

微尺度燃烧过程中传热准则数分析

在微尺度条件下,由于对流传热和燃烧过程耦合发生在很小的范围内,因此微燃烧室内部的对流换热问题比较复杂.根据微燃烧室内部流动、传热和燃烧过程模拟计算的结果,采用无量纲分析方法,计算出表征距入口x处各通道截面平均对流换热强度的努塞尔数Nux,并分析入口参数对Nux的影响.对多组计算结果进行多元回归拟合,最终得到各截面平均Nux与雷诺数Rex、普朗特数Prx和无量纲变量θ之间的函数表达式.     

微尺度内流流场数值模拟方法及实验

以Micro-PIV实验测量的微尺度流场为基础,利用Fluent数值计算软件设计最佳微尺度流动数值模拟方案.针对微尺度特性,采用设定壁面粗糙度和多孔介质模拟粗糙元的微尺度效应处理方法,利用Fluent软件提供的realizable k-ε模型和标准k-ω模型,分别在Reynolds数为100和300情况下对边长600μm的矩形断面的微通道内流场水流流动进行数值模拟,通过各种数值模拟方案下计算出的速度场与Micro-PIV实验结果的对比,得出以多孔介质模拟壁面粗糙元、配合realizable k-ε模型进行数值计算的方案是微尺度流场CFD的最佳方案.     

螺旋弯管内流动与传热特性的数值模拟

针对螺旋弯管内的流动与传热特性,以螺旋弯管传热试验中试验件模型为研究对象,基于Realizable k-ε湍流模型、第一类热边界条件下的薄壁热阻模型,对不同进口来流条件下,采用Fluent对螺旋弯管内水的流动与换热进行数值模拟.计算得到了螺旋弯管内速度场与温度场的分布,通过数值模拟结果与试验结果的比较,验证了数值模拟方法的正确性.结果表明:随着进口来流雷诺数的增大,螺旋弯管内的二次流迪恩涡核心向弯管管壁扩张;在螺旋弯管小曲率比、来流雷诺数2 280~6 000内,螺旋弯管的强化换热综合性能最佳;对模拟结果数据利用多元线性回归法,推导出螺旋弯管内换热努赛尔数、进出口压力降的准则关系式.研究结果可为螺旋管式换热器设计与优化提供一定的参考依据.     

仓内谷物通风干燥孔道网络数值模拟与验证

利用前已建立的仓内谷物通风干燥孔道网络模型,对玉米热风干燥实验过程进行了数值模拟,并将模拟结果与实验数据进行了比较.结果表明:该模型可有效模拟谷物的干燥过程;干燥时玉米颗粒平均温度与玉米堆孔隙气相平均温度之间存在明显的差别,后者始终比前者温度要高,故以往将谷物与孔隙气相温度不加区分,视为同一值的做法是不妥的;配位数对干燥的影响十分显著,其值越大,物料干燥越快;当物料含杂、配位数值较小时,干燥仓内会出现"湿团"现象.     

圆柱桥墩波环对斜交桥墩前冲击高度影响的研究

通过物理模型试验对斜交桥前的壅水及冲高进行了观测,并建立三维水槽数值模型,采用SIMPLE算法耦合k-ε素流模型求解N-S方程组,应用VOF法追踪自由表面,计算了单个圆柱桥墩的绕流流场及冲高,得到了圆柱桥墩产生的斜激波波环与水流Froude数之间的关系,结合单墩产生的斜激波波环分析了斜交桥上游桥墩产生的干扰水流对下游桥墩的墩前冲高的影响.     

开式叶轮高速离心泵叶形对泵内流场的影响分析

采用多块贴体网格技术、壁面函数和S-A湍流模型,对开式辐射形叶轮、开式弧形叶轮结构的高速离心泵叶轮内部流场进行了数值模拟,并对模拟样机进行了试验研究。通过数值模拟与试验结果比较分析,得出该数值模拟结果与试验结果相符。证明了该数值模拟的方法可以较好地模拟离心泵叶轮内流场,揭示了不同叶形的叶轮内流场的变化规律。     

基于流场计算的离心泵性能预测比较

简述了基于流场计算法预测离心泵能量性能的研究现状。为了详细研究各种基于流场计算进行离心泵性能预测方法的精度,采用RANS定常数值计算、RANS非定常数值计算和大涡模拟分别对2台不同比转速的离心泵设计工况下的内部流场进行了数值模拟。根据数值模拟结果预测了2台离心泵的外特性并将各模型扬程和效率的预测结果与试验结果做了详细比较。同时对非定常流场计算所需要的周期数进行了研究。研究结果表明,离心泵非定常数值计算至少要进行5个周期的计算才能获得稳定的预测结果;离心泵能量性能的脉动周期与叶频相同;RANS非定常数值计算与I．ES模拟的外特性平均预测精度基本相同,都高于RANS定常数值计算的外特性预测精度。     

基于装甲车空调舱内气流分布的热舒适模糊综合评判

对装甲车空调舱内气流组织三维稳态温度场、速度场进行了数值模拟，获得舱内三名乘员周围的平均温度和流速。由于人体热舒适受多种因素的影响，是一种模糊随机变量，采用热舒适性模糊综合评判模型对三名乘员的热舒适性进行评价，对装甲车辆空调舱内气流组织的优化设计和空调舱内的热舒适送风控制提供理论依据。     

深井离心泵数值模拟与试验

以150QJ20型深井泵为例,利用CFD软件Fluent快速准确地预测深井离心泵的性能,分别用不同网格数、不同残差收敛精度、不同湍流模型、不同流场计算方法进行了数值模拟,分析了不同设置方法对数值模拟结果的影响;对不同级数深井离心泵模型的数值模拟结果进行了讨论。在此基础上,选择出适合深井离心泵的数值模拟设置方法。将数值模拟结果与试验结果对比,分析了两者的差异,表明了利用Fluent软件预测深井离心泵性能的可行性。     

单圆柱桥墩冲刷的三维数值模拟

桥梁防护中由于桥墩周围的绕流冲刷极其复杂,迄今对该绕流流态及其与河床冲刷关系的认识仍不完善。为了深入分析圆柱桥墩周围的三维水流结构及冲刷现象,利用Flow-3d三维模拟软件对不同流速下的圆柱绕流流态进行数值模拟并和模型实验对比另对圆柱桥墩周围的冲刷做了初步的模拟分析。结果表明,Flow-3d可以清楚地反映桥墩周围的水流流态并通过了模型实验结果验证。说明Flow-3d可以准确模拟单圆柱绕流并获得流场的三维瞬时流速和冲刷现象,本研究可为河床中桥墩附近的冲刷计算和防护设计提供重要的参考。     

生物柴油掺烧率对柴油机燃烧特性影响的数值模拟

采用数值模拟和试验研究相结合的方法,分析186FA柴油机掺烧不同比例生物柴油后的燃烧特性。在全负荷和50%负荷下,对比分析不同掺烧率时的放热率,模拟燃油浓度场、温度场的发展情况。结果表明:掺烧生物柴油后,燃烧持续期延长,存在较低平均温度和局部较高的燃烧温度。     

气液两相流工况下泵内气相特征数值计算

为研究叶片泵内气相的分布、运动规律,应用计算流体动力学方法对气液两相流工况下叶片泵内流场进行数值模拟,并通过试验进行验证.基于MUSIG模型对泵内气液两相流动进行了数值计算,同时采用Prince-Blanch模型和Luo-Svendson模型描述气泡聚并和破碎过程,揭示了压力分布、不同尺寸气泡分布和气泡平均直径分布.研...     

脉动燃烧干燥换热特性分析与实

利用Helmholtz型脉动燃烧器,进行了脉动气流与黄铜球间的对流换热实验,应用集总热容法确定了不同频率脉动气流与黄铜间的对流换热系数,探究了脉动频率对脉动燃烧干燥过程中气流与物料间对流换热系数的影响,建立了努塞尔数与脉动频率间的关联式,并对耐火土颗粒在脉动燃烧气流中的干燥过程进行了预测,实验结果与预测值吻合较好.     

不同出水口位置下全自动鱼雷网式过滤器内部流场的数值模拟

采用多孔介质模型,对全自动鱼雷网式过滤器的清水流场进行了数值模拟,并将计算结果和物理试验结果进行了定量对比,同时对全自动鱼雷网式过滤器不同出水口位置下的流场进行了数值模拟。结果表明,数值模拟计算结果和物理试验结果吻合较好,数值计算结果是可靠和准确的,进而采用多孔介质模型对全自动鱼雷网式过滤器的结构进行优化。通过对比分析速度场和压强场,出水口位置位于X=0.45~0.65m处是最合理的。     

猕猴桃冷库内流场的CFD模拟

以一间实际装配式猕猴桃冷库为研究对象,建立了该冷库的三维物理模型和标准k-ε湍流数学模型。应用SIMPLE算法求解微分方程,对冷库进行三维数值模拟,获取冷库内部三维温度场、速度和压力场的信息,通过分析特定截面,模拟结果与实测值大致吻合。另外,通过改变冷风机条件和货物堆放方式,模拟其温度场的变化,讨论了这些因素对冷库温度场变化的影响情况。研究表明,CFD数值模拟在猕猴桃冷库内流场设计中的应用是切实可行的。     

风筛式清选装置离心风机气流场仿真分析

利用Gambit软件建立了四种风机模型。四叶片有倾角模型、四叶片无倾角模型、六叶片有倾角模型和六叶片无倾角模型,并通过FLUENT软件对四种模型风机内部气流场进行了数值模拟。模拟过程中滑移网格采用了非定常计算,通过改变风机叶片数和叶片倾角,讨论了风机叶片数和倾角对风机特性的影响。比较了四种模型下出风口中层沿风机轴方向的风速值,得出风机叶片数为六片且无倾角时,风速的变异性系数最小,即该层上横向气流分布相对比较均匀。     

沟槽壁面对泰勒涡流稳定性影响的数值模拟

利用CFD数值模拟方法对光滑壁面与沟槽数量为18的2种同心圆柱模型内的泰勒-库艾特流动进行计算,在对比光壁模型的PIV试验与CFD数值计算结果后,发现两者吻合良好,验证了文中采用数值计算方法的准确性;针对泰勒涡流流态,定量分析了光壁模型R-Z平面上径向速度以及轴向速度的周期波动性,讨论了环隙中不同径向位置的径向以及轴向速度分布规律,获得了泰勒涡胞尺寸随着Re数增大而减小的变化规律;在相同的Re数下,沟槽数量为18的模型内也出现了泰勒涡流,通过比较2种不同结构模型内流场以及涡量场,发现沟槽的存在显著改变了流场分布,增大了环隙内涡量的大小及泰勒涡胞的尺寸,环隙中部指向外圆柱方向的径向速度也较光壁模型增大了20%,同时,计算获得R-θ平面内沟槽区域的流场分布表明该区域存在着明显的旋涡运动.     

旋风除尘器磨损的CFD数值模拟和试验对比

利用CFD软件的数值计算方法分析气固两相流体对旋风除尘器的磨损.运用欧拉法对气流场进行模拟,采用拉格朗日法对颗粒进行跟踪,并通过试验对计算结果进行验证,结果表明:数值模拟旋风除尘器磨损在磨损的分布、磨损速率和实验值都有较好的吻合,说明数值模拟是有效的,能为最终解决除尘器的磨损问题提供有力的条件.