梯形渠道圆柱形量水槽水力特性数值模拟

采用RNGk-ε紊流模型及VOF方法处理自由水面,数值模拟了梯形渠道圆柱形量水槽三维水流运动。通过对多个流量情况的计算,获得了驻点水深、水面位置、三维水流流态等圆柱形量水槽水力特性。数值模拟的自由水面位置、三维水流流态与试验结果基本一致,驻点水深的计算值与实测值的最大相对误差为4.11%,最小相对误差为0.53%。研究表明,采用的数值模拟方法,能够有效地模拟圆柱形量水槽水力特性,模拟精度能够达到量水设备要求的精度。     

U形渠道半圆柱形量水槽的数值模拟

通过室内试验,利用Flow-3D软件,采用True VOF法和RNGk-ε紊流模型对U形D40渠道半圆柱形量水槽进行了三维数值模拟。试验设置了4种不同收缩比(ε=0.27、ε=0.32、ε=0.36、ε=0.52)的半圆柱形量水槽,获得了18种工况下量水槽内的水面线及流量等水力要素,与实测值进行对比分析,得出了水位与流量曲线,并拟合出了其流量公式。结果表明,数值模拟的自由水面线与试验结果基本一致,模拟值与实测值最大相对误差均小于5%。因此,采用数值模拟方法能够有效模拟半圆柱形量水槽的三维水流特性。     

矩形渠道半圆柱形量水槽数值模拟研究

采用RNGk-ε紊流模型封闭时均雷诺方程,VOF方法追踪自由表面,对矩形渠道中两种不同收缩比(0.49、0.67)的半圆柱形量水槽进行三维数值模拟,得到量水槽全域内的流速分布规律、水面线、过槽流量等水力参数,并与实测值、公式计算值进行对比,结果表明,模拟值与二者吻合度较好,从而证明所选紊流数学模型是合理可靠的,为半圆柱形量水槽的设计选型提供了新的方法和依据。     

基于VOF法的坡面薄层流水力特性数值模拟

应用Fluent计算软件,采用VOF方法对坡面薄层流进行自由表面追踪,结合标准k-ε紊流模型模拟了不同粗糙度床面条件下流速、雷诺数、弗汝德数以及阻力系数的沿程变化,并验证了数值模拟方法的正确性。结果表明,数值模拟方法具有可行性,坡面薄层水流表面张力作用不可忽略。     

U形渠道直壁式量水槽水力特性的研究

灌区的水费改革有利于我国节水制度的加强,这就需要推广一种切实、有效的量水设施,而U形渠道直壁式量水槽由于具有与U形渠道自然衔接,不抬高底坎,过沙能力较强,工程量较小,量水精度较高的优点,是U形渠道理想的优化选择。对U形渠道直壁式量水槽进行试验,并对实验数据进行分析,得出U形渠道直壁式量水槽的基本水力特性。     

U型渠道平底抛物线形无喉段量水槽流量公式的改进

Ｕ 形渠道已在我国广大灌区大量应用,针对适用于Ｕ 形渠道量水的平底抛物线型无喉段量水槽流量公式计算复杂的问题,文中通过理论分析推导出了简化的量水槽流量计算公式,计算结果与原流量迭代公式比较相对差值＜ ０．５％ ,便于采用抛物线型量水槽的生产单位应用     

基于VOF模型的倒虹吸进出口流场数值模拟

通过采用标准k~ε模型模拟湍流,利用VOF法追踪自由水面,对新疆北部小洼槽倒虹吸在不同流量下进行三维流场数值模拟,并将Q=14.00m3/s和Q=16.35 m3/s两种情况的倒虹吸进出口水面高程与原型观测数据进行对比,结果表明数值模拟结果和实测资料基本吻合。倒虹吸进口处有立轴漩涡,为了避免出现这种情况,应尽量在高水位情况下运行,可以减小进口处的水流流速,降低水流的紊动动能。     

U型渠道平底抛物线形无喉段量水槽流量公式的改进

Ｕ形渠道已在我国广大灌区大量应用,针对适用于Ｕ形渠道量水的平底抛物线型无喉段量水槽流量公式计算复杂的问题。文中通过理论分析推导出了简化的量水槽流量计算公式,计算了结果与原流量迭代公式比较相对差值〈０．。５％,便于采用抛物线型量水槽的生产单位应用。     

矩形无喉段量水槽水力特性数值模拟研究

利用Fluent软件,采用VOF法和κ-ε紊流模型对矩形无吼段量水槽水力特征进行三维数值模拟,得到沿程水面线及其流速分布规律,并将模拟结果与实测结果以及公式计算结果进行对比验证,结果显示,模拟结果与二者的吻合度较好.在确定模拟准确性的前提下,对其水力特性进行分析,为矩形无喉段量水槽的设计和优化提供一定依据.     

基于VOF模型的倒虹吸进出口流场数值模抡

通过采用标准K-ε模型模拟湍流,利用VOF法追踪自由水面,对新疆北部小洼槽倒虹吸在不同流量下进行三维流场数值模拟,并将Q-14．00m^3／S和Q：16．35m^3／S2种情况的倒虹吸进出口水面高程与原型观测数据进行对比,结果表明数值模拟结果和实测资料基本吻合。倒虹吸进口处有立轴漩涡,为了避免出现这种情况,应尽量在高水位情况下运行,可以减小进口处的水流流速,降低水流的紊动动能。     

导流洞数值模拟计算研究

物理模型试验是研究导流洞水力特性最普遍的方法,但存在缩尺效应等缺点。为了探索采用数值模拟的方法来研究导流洞水力特性的可行性,用Fluent商用计算软件,对某工程的单条导流洞进行了数值计算,得出了压强沿程分布、流速和流态等水力特性,选取典型断面的计算结果与模型试验结果进行对比,两者符合较好,验证了数值计算方法的可行性。数值计算方法可作为模型试验的辅助手段,并为Fluent软件在导流洞体型优化设计中的应用提供了参考依据。     

三种紊流模型数值模拟明渠弯道三维水流的比较

采用不同的紊流模型:标准k-ε模型、RNGk-ε模型、Reynolds应力模型,结合VOF方法跟踪处理自由表面,数值模拟了明渠180°弯道水流的复杂流动状态。将数值模拟的结果与试验资料进行比较,分析了不同紊流模型的计算精度。研究表明,标准k-ε模型无法准确地预测具有复杂二次流特性的紊流流动,Reynolds应力模型和RNGk-ε模型,能够有效地预测具有强曲率影响的明渠弯道三维水流运动。     

开式离心泵全流场数值模拟

介绍了开式叶轮的设计方法,确定了泵的主要设计参数。详细论述了开式离心泵全流道模型的建立方法,采用FLUENT软件对轴向间隙分别为0.5,0.75,1,1.25和1.5mm的开式离心泵进行全流场数值模拟,计算时采用雷诺时均方程和标准k-ε湍流模型,应用SIMPLE算法,对比分析泵内部静压力和速度,分析轴向间隙对开式离心泵内流场、空化性能、扬程及效率的影响,得出随着轴向间隙的增大,开式离心泵的抗空化性能、扬程和效率降低的结论,为开式离心泵的优化设计提供了有价值的参考。     

轴向间隙对纸浆泵性能的影响规律

为研究轴向间隙对纸浆泵水力性能的影响,应用计算流体动力学软件Fluent,采用标准k-ε湍流模型及SIMPLEC算法,分别以清水和悬浮液为介质,对半开式离心纸浆泵在3种轴向间隙下,0.7Q0～1.3Q0流量范围内进行三维湍流数值计算,得到浆泵的性能曲线.计算结果表明：介质为清水时,随着间隙的增大,泵扬程和效率下降;对于不同体积分数的介质,离心泵叶轮、间隙内速度分布与介质为清水时的分布基本一致;当浆料体积分数为2%时,流道内存在大量的低速区,流动混乱,提出了适当增大叶片出口安放角的改进方法;随着间隙的增大,间隙的刚性作用消失,泵整体性能下降.由于轴向间隙的作用,叶片吸力面与压力面间的压力、速度变化较大,对于一定体积分数的浆料,小的间隙值能增加泵的输送能力.通过试验和数值计算进行对比分析,结果表明间隙为1.0 mm时泵整体性能较好,试验结果与模拟结果相一致.     

液控智能转换接头的数值分析及优化设计

为了验证液控智能转换接头设计的合理性,优化其内部流道结构,利用Pro/E构建了该智能转换接头的三维模型,划分了非结构网格,根据该装置工作原理和特点,采用标准k-ε模型及壁面函数法,确定了控制方程及边界条件,利用有限元分析软件对装置内部的单向阀在4个不同开度下的内部流场进行了数值模拟,分析了4个不同开度下内部流场的速度分布图及湍动能分布图,并搭建了试验台对装置在4个开度下的出口流量及进出口压差进行了测试,通过数值分析及试验数据的对比确定装置水力损失较小的最佳开度.试验结果表明,智能接头基于液压控制原理可以实现采油状态和测试状态的智能转换,满足功能要求;单向阀在50 mm开度下内部流动损失较小且流速较大,内部流动状态最佳.数值分析与试验结果基本吻合,该结果为改进装置内部结构、提升装置采油作业生产效率提供了依据.