旋转修正的k-ε湍流模型在转子发动机三维流场模拟中的应用

以商业软件FLUENT为平台,采用考虑转子发动机旋转修正的k-ε湍流模型,编制并加入自定义UDF程序.通过对FLUENT软件进行二次开发,实现转子发动机工作区域网格的动态更新.考虑转子与缸体间漏气,对冷拖动工况下转子发动机内部三维湍流流动进行了数值模拟.计算结果揭示了转子发动机内部流场的分布特征和规律,为转子发动机的性能预测及优化设计提供了技术依据.     

基于CFD的离心泵内部流场数值模拟与性能预测

计算流体动力学方法可以用来模拟和预测离心泵性能。基于三维雷诺时均的navier-stokes方程和标准的k-ε湍流模型,采用三维无结构网格及隐式修正SIMPLEC算法,利用Fluent 6.1软件中提供的多重参考系模型,对某一离心泵内部流场进行了数值模拟,并分析了离心泵内部流动现象和规律。将该离心泵性能预测值与实验值进行了比较,结果表明此种方法具有很高的精度,能为离心泵结构优化和性能预测提供理论基础。     

CFD软件在宾馆礼仪大厅空调系统设计中的应用

Airpak是用于模拟室内气流组织的计算流体动力学(CFD)的专用软件.利用Airpak软件,采用N-S方程和RNG(κ-ε)湍流模型对某宾馆礼仪大厅的温度场、速度场、气流组织进行计算模拟分析,以实现在设计阶段了解室内空调效果,进而通过不断调整通风口的个数、位置、开度、进风风量、温度等参数,达到对该宾馆礼仪大厅空调系统优化设计的目的.     

近壁面网格尺寸对风力机翼型数值计算结果影响研究

采用3种不同的网格划分策略,在雷诺数Re=3.0×106的条件下,基于雷诺时均方法对NACA4415翼型进行了数值分析,研究了不同攻角下采用k-ωSST(Shear Stress Transport)湍流模型时近壁面网格尺寸对翼型气动性能的影响,并将数值计算结果与实验结果进行了比较。研究表明:翼型近壁面网格的y+值和网格纵横比对翼型升阻力系数和表面压力分布有较大影响,且大攻角下,网格纵横比的影响更加明显。     

低温泵内空化流动特性数值研究

低温泵是天然气、液氢、液氧等低温介质产业链的核心动力装备,空化的发生严重制约着其运行的稳定性、可靠性和高效性。为了探究低温泵运行在空化状态下的内流特性,采用标准k-ε两方程湍流模型和Sauer-Schnerr空化模型对低温泵内空化流动进行了数值模拟。结果表明：临界空化发生时,叶轮叶片上开始出现空泡,导叶内涡核体积明显增加,整泵扬程下降3%。     

变容式多腔森林消防泵的内部流场仿真分析

在森林消防以水灭火装备领域,传统离心式消防泵输水距离近、扬程低,而基于三角转子发动机设计的容积泵较少,国内外在相关容积泵的研究上也很匮乏。容积式泵作为新的结构形式泵,具有体积小、输送距离远、扬程高等特点。对基于三角转子发动机进行设计的森林消防泵进行了内部流场仿真分析。建立该消防泵的三维模型,运用UDF编程实现该消防泵三维动网格仿真,选取双方程模型RNG k-ε湍流模型。进水口设为标准大气压,进水口边界条件设置为press-inlet,出水口边界条件设为press-outlet,并在该泵流场内部设置相关参数监测点、监测面,对该森林消防泵进行内部流场模拟,分析其内部流动特性。研究了森林消防泵在进出口管径相同的情况下,不同转速对该森林消防泵内部流场的影响,以及对泵的流速、流量、扬程等性能参数的影响,分别对不同转速下泵的压力场、速度场进行分析可知,在出入口管径不变的工况下,随着转速的提高,泵的出口压力、出口流量均有明显提升。在整个吸水排水过程中,进水排水流畅无滞留现象,泵的工作状态良好。选取流量和扬程作为评价泵性能优劣的指标,并对相关参数进行数值分析可知,提高转速可以提高泵的流量和扬程。当转速为5000 r/min时,最大出口流量为0.0127 m^3/s,最大出口扬程可达494.65 m。本研究成果对变容式多腔森林消防泵的设计具有一定的参考意义。     

一种计算机模拟的针阔林木抗风性能分析

自然界中的强风常常对树木造成不可逆破坏,分析强风穿过时树林内部的气流情况有利于评估树木的抗风性,更好地理解如何减轻风的影响。以阔叶树和针叶树为原型,提取了二者叶团簇和枝干构造的特点,建立两种结构不同的树木模型,组合成树林模型,在3个不同叶面积密度下进行风力作用下的仿真模拟实验。分别使用改进的k-ε双方程模型和k-ω双方程模型以设置风环境,并且用龙格-库塔法分析求解湍流模型。k-ε双方程模型下,当叶面积密度分别为1,5和10 m²/m³时,阔叶林背风侧20 m处的最低风速与入口风速相比下降了49.60%,67.23%和80.40%,针叶林分别为55.13%,68.90%和78.29%。k-ω双方程模型展示了阔叶树林内部风场的复杂性。结果表明,叶面积密度与树林挡风能力之间是非线性关系,树林的挡风能力随叶面积密度的上升而增强,增强到一定程度后上升幅度减缓。不同的树木结构会导致风场的变化,影响同等强度风荷载下的受损概率和挡风能力。叶面积密度高、树冠体积大的树木更容易在强风中受到损害。     

燃烧加热污染空气对超燃冲压发动机性能影响研究

针对燃烧加热地面试验设备存在的工质污染问题,采用数值模拟方法研究了燃烧加热污染空气对氢燃料超燃冲压发动机性能的影响。以飞行马赫数Ma=6.5,当量油气比ER=0.6为计算基准状态,分别对纯净空气和污染空气来流下氢燃料超燃冲压发动机的整机流场和性能进行了对比计算分析。燃烧化学反应模拟采用了改进的H₂/O₂七组分八方程模型,湍流模型为标准的 k-ε模型,并采用直连式燃烧室试验数据进行了数值方法的验证。研究结果表明:(1)相对于纯净空气来流,污染空气来流下的超燃冲压发动机推力和比冲均有所下降。(2)采用酒精燃烧加热器的前提下,来流参数匹配静温、静压、马赫数时,发动机性能与纯净空气来流下的结果最为接近,而匹配总温、总压、马赫数时相差最大。(3)来流参数匹配总焓、静压、马赫数的前提下,采用氢燃烧加热器时发动机性能与纯净空气来流下的结果最为接近,而采用甲烷燃烧加热器时相差最大。      

内燃动车组客室气流组织仿真分析

根据设计输入条件及热舒适性指标,建立客室内流场模型,基于标准的k-ε湍流模型及SIMPLE算法对模型内气流组织进行CFD仿真计算分析,得到速度场及温度场分布情况,并提出优化建议.仿真分析得出:格栅送风、侧部及集中回风的形式在空载情况下气流组织较好,但定员情况下因人体散热叠加动力包和湿热环境影响,存在局部区域温度稍高的现...     

一种疏水孔板压降特性试验及数值模拟研究

PY41型柱塞式孔板应用于非核级PORV排放管线,对其水力性能开展了冷态条件下的数值模拟计算,并开展了冷态和热态试验。在冷态工况下,数值模拟计算数据与试验数据相互吻合,表明k-ε RNG湍流模型和Zwart-Gerber-Belamri空化模型可以准确预测柱塞式孔板的冷态性能。热态试验表明：PY41柱塞式孔板冷态和热态工况下的压降性能参数存在对应关系,当其性能参数达到冷态设计要求时,也会满足热态设计要求。