珠江河口澳门机场周边水域洪枯季潮流动力环境分析

基于对澳门机场周边水域往年同步实测水文资料的分析,对该水域涨落潮流速流态、余流和涨落潮历时等因子的变化规律进行了探讨。研究显示,该水域洪季涨潮流向以N～NNE向为主,枯季则呈现整体向西偏转,以NNW～WNW向为主;落潮流则以S～SW向为主,洪枯季和表底层变化不大;从余流分布来看,余流流向与落潮主流向基本一致,机场南侧水域余流大于北侧,洪枯季表层余流相差不大,但洪季底层余流显著大于枯季;从涨落潮历时之比来看,该水域整体涨落潮历时之比小于1、表层涨落潮历时之比小于底层以及机场南侧水域涨落潮历时之比小于北侧,显示水域整体涨潮历时小于落潮历时、北侧水域涨潮历时大于南侧水域以及表层涨潮历时小于底层的规律,该规律结合澳门机场周边水域平均落潮流速大于涨潮流速的实际情况形成了水沙向口门外的净输运,与该水域余流的分布形态和流向一致。     

MIKE3软件模拟温差异重流的网格划分比较研究

当温度分层型水库发生突发污染事故时,掌握水体的水动力和水温分布特性对判断污染事件的发展和指导决策具有重要意义.MIKE3软件可用于水库水动力和水温的三维数值模拟,为探讨该模型水平向网格剖分和垂向坐标系选取对温差异重流模拟的影响,基于物理模型实验结果,分别建立了三角形、矩形和三角形矩形拼接网格的数值模型,垂向分别采用σ坐...     

流固耦合方法在农业工程中的应用

利用流固耦合方法解决农业工程中物料与其所处流场间相互作用及质量、动量和能量的相互转换对作业效果的影响是现代农业机械设计及优化环节中的研究热点和难点。从流固耦合方法的基本原理出发，阐述在农业工程各典型环节流固耦合方法的应用现状和发展趋势。对基于流固耦合的数值模拟仿真及其应用推广所面临的主要问题进行分析和总结，指出农业物料颗粒模型还原度低和网格模型验证方法缺失是流固耦合方法在农业工程领域中进一步发展的制约因素。加强颗粒模型和网格绘制的基础研究工作，将促使流固耦合方法在农业工程领域得到较大范围的推广与应用，并且向多元化方向发展。与此同时，推动更适合农业物料建模的软件平台开发，提高计算机计算能力，提升模型计算效率和准确性是今后的研究方向和工作重点。     

叶轮口环间隙对农用离心泵汽蚀性能的影响

通过对农用离心泵的汽蚀性能进行介绍,建立了离心泵汽蚀余量的理论计算方程,并分析了汽蚀余量与叶轮口环间隙大小之间的关系.在此基础上,选用RNG k-ε湍流模型,局部网格加密技术和有限体积算法对LZA50-3400离心泵在Fluent软件中进行数值模拟,探讨了在改变叶轮口环间隙大小情况下液体进口处流场的流态特征.通过流场比较分析可以看出,离心泵叶轮口环间隙越小,则过流面积越大.这有利于改善入口流态,所以汽蚀性能也就越好.最后,在试验机上对CFD模拟的结果进行试验检测,试验数据与数值模拟分析的结果基本一致,可靠的研究结论可以为农用离心泵口环结构的研究和设计提供一定的理论依据.     

基于滑移网格的垂直轴风力机非定常数值模

采用滑移网格技术对直叶片垂直轴风力机进行了非定常数值模拟,得到尾流速度、特定过流断面的速度分布规律,并与经典的多流管理论计算出的尾流速度、特定过流断面速度进行了对比,数值模拟结果与理论计算值吻合较好。结果表明,采用滑移网格技术对直叶片垂直轴 风力机进行非定常的数值模拟能够较好地反映流场特性。     

磁流变减振器多场耦合仿真分析

研究了磁流变减振器电磁-流和流-固耦合的建模方法及求解方法。基于电磁-流和流-固耦合有限元方法,利用Adina软件建立高精度的流-电磁有限元网格模型和固体有限元网格模型,并在Adina软件后处理中进行求解分析,分别得到了磁流变减振器非控状态和通电状态的阻尼力-速度特性、示功特性、磁场分布特性、核心区域流场压力场和速度场特性。仿真结果表明:在高速磁流变液的冲击下,核心区域流场压力场变化明显;根据磁场分布特性,说明设计的单筒磁流变减振器结构能增大阻尼力调节范围。在电磁-流和流-固耦合计算中考虑了流体湍流流动,尽量使仿真模型与物理模型保持一致,试验结果与仿真结果吻合较好。     

霞浦海堤工程对福宁湾潮流泥沙的影响分析

基于FVCOM三维水动力模型,模拟霞浦县海堤工程建设前后福宁湾海域潮流场及冲淤环境的变化,分析结果表明:工程实施后,由于岸线改变,在工程海域流向发生逆时针偏转,新流向大致保持与岸线平行;工程的实施对工程海域的流速带来局部影响,涨潮时在岸线南侧流速明显增加,增幅可达0.024 m/s,落潮时在岸线东南拐角处流速增幅可达0.025 m/s;部分海域存在轻微冲刷以及轻微淤积,强度均小于0.012 m/a,海堤工程的建设对该工程区外海大范围海域的潮流场和冲淤环境影响甚微。     

农机发动机叶片复杂零件的有限元网格生成方法研究

随着现代农机体积的不断增大,发动机的功率和散热问题成为制约农机发展的主要因素之一。为了提高农机发动机的散热效率,提出了一种基于有限元仿真的发动机风扇优化方法。由于发动机风扇属于复杂零件,引入了一种复杂零件的三维六面体网格划分方法,主要采用有限元模型和网格规划的原理,对复杂模型进行网格分块,最后通过网格整合有效地提高了有限元网格划分的效率和精度。为了验证网格划分方法对复杂机械零部件有限元网格划分的可靠性,以重型农机发动机散热风扇叶片的有限元网格划分和仿真模拟为例,对网格划分方法的可靠性进行了验证。有限元仿真表明:采用这种网格划分方法可以有效地实现复杂零件的三维网格划分。同时,将生成的网格代入到有限元软件中进行了仿真计算,将计算结果和实验测试结果进行了对比发现:仿真结果和实验结果基本吻合,从而验证了网格划分的可靠性。     

基于滑移网格的垂直轴风力机非定常数值模拟

采用滑移网格技术对直叶片垂直轴风力机进行了非定常数值模拟,得到尾流速度、特定过流断面的速度分布规律,并与经典的多流管理论计算出的尾流速度、特定过流断面速度进行了对比,数值模拟结果与理论计算值吻合较好.结果表明,采用滑移网格技术对直叶片垂直轴风力机进行非定常的数值模拟能够较好地反映流场特性.     

焦油渣切割泵内部流场分析

随着槽中槽氨水焦油分离工艺在现代焦化工业中的广泛应用,对该工艺的核心设备--焦油渣切割泵进行研究.介绍了该切割泵的工作原理和物理模型,采用三维造型软件Pro/E建立计算模型并进行网格划分,通过网格无关性检验确定最优网格数.应用计算流体动力学CFD技术对焦油渣切割泵进行内部流场模拟及性能预测,通过试验对预测结果进行验证.结果表明:修正切割泵的设计方法及边界条件,使其更具有实际的可操作性及准确性.根据对网格内部流场、旋涡进行分析,得出较准确的预测切割泵性能.因此,通过对网格无关性处理,得出切割泵的吸入口和泵腔体内产生大量旋流,有利于泵的切割,同时也将加剧切割泵过流部分的磨损,必须采用耐磨材料来提高泵的可靠性.该研究对焦油渣切割泵的设计及制造具有一定的参考价值.     

泵站进水池吸入口涡旋结构及湍流特性的大涡模拟

进水池是泵站工程的重要组成部分,其流态及水力特性对水泵性能有着重要的影响,不良的流态往往伴随着涡旋等水力现象的出现。采用流体体积(VOF)方法及大涡模拟(LES)对进水池中的流动和相关涡旋进行数值模拟,系统分析LES湍流模型所采用的网格,对网格进行收敛性验证,并将数值模拟结果与PIV实验结果进行比较,数值模拟结果与PIV实验结果吻合,说明本模拟方法可以用来进一步深入探讨二阶湍流参数。通过LES模拟结果对进水池中表面涡和底涡的形成和演化的基本机制进行探讨,揭示了涡旋周围的各向异性湍流结构以及动量的传递过程。     

基于结构化网格的离心泵全流场数值模拟

采用计算流体力学(CFD)方法对全流场模型下离心泵的性能进行了分析。阐述了离心泵计算区域的拓扑块生成和结构化网格划分方法;分析了全流场模型和非全流场模型的数值模拟结果,并比较两者产生差异的原因。证实了腔体的存在对模拟结果的影响,得到的全流场数值模拟性能预测精度优于非全流场数值模拟,其流态分布也存在显著的差别,并获得了口环泄漏量与离心泵流量和扬程的关系。将离心泵全流场模型的模拟结果与试验值进行了对比:设计工况点(Qd),离心泵的扬程相对误差为0.79%,效率相对误差为0.9%,模拟结果和试验结果比较接近;在0.2Qd时,扬程相对误差为6.24%,效率相对误差为9.61%,极小流量点的数值模拟精度有待提高。     

银湖湾A区围垦规划潮流泥沙数值模拟研究

采用边界拟合坐标系下的潮流基本方程和泥沙连续方程及河床变形方程, 建立二维动边界非恒定潮流泥沙数学模型,并在模型中考虑了波浪对水流挟沙能力的影响。在模型验证的基础上,对银湖湾A区滩涂围垦规划方案进行了潮流泥沙数值模拟研究。研究结果表明,银湖湾A区滩涂规划方案实施后,对黄茅海整体流速、流态、冲淤影响不大。从潮流泥沙角度考虑,该围垦规划是可行的。     

基于经验相关的城陵矶日流量模拟模型研究

基于洞庭湖水量平衡和长江干流对洞庭湖顶托作用,建立了一种经验的洞庭湖出口城陵矶流量逐日预报模型。首先建立了长江干流宜昌-枝城、枝城-监利流量的相关关系,推求枝城和监利流量;然后根据枝城站流量推求了三口分流量,根据鹿角水位或多输入单输出线性系统模型推求螺山流量;最后根据洞庭湖区鹿角水位以及长江干流监利站和螺山站的顶托作用求得城陵矶流量。模型计算结果与实测资料比较表明,不同水平年下城陵矶流量模拟的确定性系数均超过0.8,能为洞庭湖水文模拟提供新的方法。     

长江江苏段岸线及岸线资源综合评

通过长江江苏段河道的演变，评价了江苏长江岸线的确定性及岸线资源条件,分析了长江江苏段岸线资源开发利用现状及存在问题，提出了岸线利用原则。在长江江苏段岸线利用过程中，还存在河势不稳定，布局不合理，重大岸线开发工程缺乏足够的科学论证和水污染严重等问题，提出遵照河道演变规律开发岸线，保护河岸工程的安全，制定权威的岸线功能区划和开发利用规划，实行岸线有偿使用。根据河岸水质污染与河床特点合理布置引水口和排污口，提高引水质量。     

搅拌机布置方式对生化池流场的影响及优化

针对某缺氧池混合液搅拌效果的好坏不仅与设备自身设计有关,更受到搅拌机布置方式影响的问题,研究搅拌机布置方式对生化池流场的影响.基于Star-ccm+虚拟仿真平台,对缺氧池及搅拌机区域进行多面体网格划分,采用K-Epsilon湍流模型进行全流场数值模拟,剖析池内流场物理结构.根据搅拌机搅拌形成的环流布局,设计整体推流和分布推流2种布置方式,最终获得最佳安放角度和位置.计算结果表明:该缺氧池采用整体推流能有效减小低速区域面积,提高平均搅拌速度;当2台搅拌机与壁面呈一定角安放时,更利于推流的扩散和死角区域的改善.根据优化结果对现场进行布置,试验结果与数值模拟接近.因此,采用多面体网格计算,具有较好的收敛速度和计算精度,可为生化池流场中搅拌机布置提供参考.     

水泵站底坎二维绕流湍流数值模拟

采用基于RNG方法的湍流模型对水泵站底坎绕流流场进行了数值模拟．在笛卡尔坐标系下，采用交错网格的有限体积法求解二维不可压Navier-Stokes方程，计算结果与试验数据以及与采用标准的K-ε两方程湍流模型计算的结果进行比较，结果表明基于RNG方法的湍流模型对于有强漩滚回流的尾流的详细结构，能够给出真实的模拟．     

流固耦合作用对离心泵内部流场影响的数值计算

采用双向同步求解的方法对离心泵内流场和叶轮结构响应进行联合求解,研究了叶轮流固耦合作用对离心泵内部流场的影响.流场模拟基于Reynolds时均化N-S方程和标准k-ε两方程湍流模型,采用多重坐标系法;结构响应基于弹性体结构动力学方程.并将计算所得的流道网格变形、流场静压和速度的分布以及径向力等结果与非流固耦合计算的流场进行对比分析.分析结果表明,流固耦合作用使得流体和固体区域计算网格发生微小变形,这不仅会改变流体对固体载荷的分布,而且会影响结构对流体的做功作用,从而影响流场的分布;叶片相对隔舌不同位置时,叶轮出口处和蜗壳流道内流场的静压分布变化趋势不同;流场速度变化主要出现在叶片和叶轮出口附近;各时间点上径向力的大小和方向变化较明显.     

基于重叠网格的水轮机导流罩水动力特性

为了研究复杂海流环境条件下导流罩对水轮机非定常水动力特性的影响,提出了一种采用基于重叠网格的DFBI(动态流体固态相互作用)数值仿真方法,利用重叠网格解除物体与网格之间的拓扑结构约束.六自由度运动模型DFBI模拟刚体在流体作用下的被动运动,实现了对水轮机在动态来流作用下被动旋转的非定常水动力特性仿真模拟,针对不同来流条件下导流罩对水轮机水动力特性影响进行了对比分析.研究结果表明:采用基于重叠网格的DFBI数值仿真方法,可以精确地监测水轮机由于周围流场变化导致的加速和自适应转动等过程,实现对水轮机非定常水动力特性研究;在设计流速范围内,加装导流罩可以将水轮机周围流场的流速提高约1.35倍,水轮机的转速提高1.2倍,获能效率提高约35%;加装导流罩有助于提高水轮机的平均转速,将水轮机平均获能效率提高约30%.     

齿型迷宫流道灌水器水力性能数值模拟研究

【目的】定量探究流道结构参数与灌水器水力性能之间的互馈关系。【方法】研究齿角度(a)、齿底距(b)、齿高度(c)和流道深度(d)4个关键因素,选用L18(37)正交试验设计方案,通过室内测试与数值模拟,定量分析了流道结构参数对其水力性能的影响。【结果】采用四面体含边界层网格或混合多面体网格的模拟精度最高,采用标准k-ε计算模型,流量偏差率可控制在6.00%的误差范围内,可推荐作为齿型流道结构灌水器数值模拟时的参考设置模式;按显著性水平α=0.1检验,流道深度和齿高度对流态指数存在显著影响;此外,研究构建了流态指数与齿型灌水器关键结构参数之间的定量多元线性回归方程为;X=4.67×10-4a-0.005 4b-0.016 1c+0.041 7d+0.442 2,流量系数的回归方程为:K=0.211 1a+2.822 4b+1.796 5c+8.247 8d-11.584 9。【结论】齿型流道结构滴头的网格划分宜采用四面体含边界层网格或混合多面体网格型式,且流态指数和流量系数与齿型灌水器关键结构参数之间的关系可以通过多元线性回归方程表示。