不同流速及压力对加压注水管孔口水力特性的影响

加压注水管的孔口压力和流量分布是该装置的主要水力特性,探究这一问题对注水灌溉设备的优化和大田管理及实施具有非常重要的意义。为了实现在不同注水工况注水管内部高雷诺数条件下孔口水力特性的数值模拟,本文采用标准k-ε模型,在不同进口流速和压力条件下,对加压注水管内部流场进行数值模拟计算,得到了流场的速度等值线图、速度矢量图和压强等值线图。结合加压注水管物理模型及注水管孔口速度大小与方向的成因、孔口压力的数值变化进行分析,获得了不同进口流速及压力条件下的加压注水灌溉的孔口流量均匀系数、水流流速值、压强值及水流场对外部介质的影响,为加压注水灌溉设备的结构优化设计提供了参考。数值模拟计算结果表明:采用标准k-ε模型结合注水管内部及孔口水流流场,可以有效模拟高雷诺数下紊流的水力特性;当注水管的进口流速为0.82m·s-1,进口压力为0.06MPa时,得到较为适宜的孔口流量均匀系数为0.919,孔口平均压强为0.071Pa,孔口1、孔口2和孔口3的水流流速分别为0.283m·s-1、0.268m·s-1、0.329m·s-1,其水力性能较为优良。     

全射流喷头内部流场计算流体动力学数值模拟

建立了全射流喷头内部流场的CFD数值模型,并对喷头的流量压力关系、喷头附壁情况下附壁点的位置进行了数值模拟计算。CFD计算值与实验测量值对比结果表明,CFD计算得到的3种喷头流量值与实验测量值的平均偏差小于5％,附壁点计算值与实验测量值平均偏差小于5％。说明采用CFD方法能较好地反映喷头的内部流动情况,根据数值模拟最终得到全射流喷头内部流场在直射和附壁状态下的速度矢量图。     

迷宫滴头CFD分析方法研究

利用计算流体动力学CFD软件对3种不同流道结构的迷宫滴头进行了水力特性的数值模拟,得到了滴头流道内部的压力和流速分布,预测了滴头压力流量关系,同时将预测值与实测值进行比较。分析了现有CFD方法在预测迷宫滴头水力性能方面的优势,以及导致预测结果存在一定偏差的原因。对比了不同湍流模型、不同网格密度等因素对滴头内部流场计算结果的影响,提出了今后开展滴头CFD研究的发展方向。     

新型微压侧翼迷宫滴灌带设计方法研究

利用计算流体动力学(CFD)技术对设计的一种新型微压滴灌带的水力特性进行了数值模拟,得到了灌水器内部的压力和流速分布,预测了压力流量关系。研究结果表明:该滴灌带灌水器的流量系数为0.4858,说明流道内为全紊流状态,有利于灌水器的消能,并可提高其抗堵塞性;灌水器进口及出口的压力变化很小,流道内沿水流前进方向压力均匀下降,流道单元相同时,压力变化幅度相同;流道内的流速可分为流道齿尖附近的主流区及齿脚附近的旋流区二个区,每二个单元之间的速度分布基本一致。采用CFD技术进行微压滴灌带结构设计是一种新方法,可快速准确地获得灌水器的水力特性,为其结构设计提供理论指导,同时大大缩短了研制周期,降低开发成本。     

基于CFD-DEM油茶果负压吸附系统数值模拟及试验研究

针对研发的负压吸附系统在对油茶果进行气力收集时有阻塞及能耗高等问题,从输送管道的管径、弯径比及输送气速3个方面对系统收集性能进行研究,开展管道内油茶果气固两相流的数值模拟。数值模拟通过离散元素法(DEM)和计算流体力学(CFD)耦合求解,组成离散元模型与计算流体力学模型,以CFD求解连续气相流场,以DEM求解离散颗粒运动及受力。仿真结果表明:对吸附性能的影响因素从大到小为管径、输送气速、弯径比,在输送气速为38m/s、弯径比为1及管径为80mm时,系统质量流量达到最优。同时,对此参数下管道内不同阶段颗粒平均动能及不同位置处颗粒速度进行分析,并进行了样机吸附性正交试验,结果表明:管径对吸附性能影响最大,其次为输送气速、弯径比,与数值仿真结果一致;管径为80mm、弯径比为1及输送气速为38m/s时,负压吸附系统质量流量的试验值最优为0.66kg/s,同一条件下的仿真值为0.902kg/s,两者之间相对误差为26.8%,试验与数值模拟结果基本吻合。     

基于CFD三维数值模拟的新型蠕动式滴灌灌水器水力性能研究

灌水器是滴灌系统中的核心部件。滴灌技术在农业节水灌溉系统中发挥着举足轻重的作用。针对传统滴灌灌水器流道易堵塞,结构较复杂,流量不稳定等缺点,提出一种新型蠕动式滴灌灌水器。该灌水器以转轮为核心部件,水流推动转轮间歇挤压具有较好弹性的软管,达到定时定量输水的目的。基于CFD三维数值模拟技术,对该滴灌器内部流道结构进行模拟,得到流量-压力关系式。蠕动滴灌器提高了滴头流道的抗堵性能,具有"自清洗"功能;装置结构简单,便于使用和安装。     

泵站出水池整流措施数值分析

为了改善泵站出水池内的不良水流流态,基于CFD软件,采用RNG模型和VOF方法对原设计方案及4种修改方案的出水池水流进行全流场数值模拟,得到泵站出水池内部的水流流态、流速、水位、水头损失及水头损失系数.计算结果表明,原方案出水池内流态紊乱,隧洞进水条件差,水流偏斜较为明显;纵向水面差为0.33～0.48 m,水头损失和...     

涌泉根灌灌水器螺纹流道水力特性研究

针对涌泉根灌灌水原理,提出了一种新型的螺纹式涌泉根灌灌水器,并运用Pro／E三维造型、CFD数值模拟、快速成形及试验验证等方法对该新型灌水器的水力性能进行了研究,得到了不同长度流道的压力流量关系曲线和内部压力、速度分布图。结果表明,该流道水力性能良好,流态指数约为0．5,处于紊流状态,消能形式以局部水头损失为主,试验验...     

基于CFD方法的温室散热系统结构优化模拟研究

为保证温室作物在北方寒冷季节正常生长,在温室中设置了太阳能墙体辅助加温系统,而散热系统是加温系统的重要组成部分。为研究影响散热系统性能主要结构参数的主要因素,简化模型并选取该散热系统的管径、管间距、流体温度为研究对象,各采用3个水平参数,采用正交法进行实验,基于CFD进行数值模拟,初始条件为:内部温度10℃,外界空气温度-15℃,2m深土壤温度13℃。结果表明,1土壤500mm深处温室地温变化不明显,气温和土壤表面温度变化比较大;2加温之后90min内温度急剧上升,随后的30min内温度呈缓慢上升趋势,温度场逐渐均匀,温度大约提高了6℃,与不加温温室相比空气温度提高了5~6℃,土壤温度提高了3℃左右;3在选用同样管数条件下,影响室内温度的主次顺序为:温度、管间距、管径,最佳结构参数确定为管径22mm、管间距200mm。     

开放式奶牛舍扰流风机扩散器性能参数优化

为了提高奶牛舍夏季扰流风机的降温效果,在不改变扰流风机外形尺寸以及叶片形状的条件下,通过数值模拟以及现场实验的方法,优化扰流风机扩散器性能参数来提高风机性能。选取扩散器的开合角为90°、120°、150°和180°,以及扩散器的长度为150、250、350、450、550、650 mm,利用CFD数值模拟建立了24种扩散器扰流风机的几何模型,以扰流风机性能、距扰流风机轴心0.5~1.0 m处的流场速度分布以及气流不均匀系数为评价指标,优化了扰流风机扩散器开合角和长度。结果表明,150°/250 mm扩散器使得扰流风机的风量提高了3.80%,能效比增加11%,轴心速度较大,且气流均匀性较好。     

轴流泵装置运行工况对肘形进水流道水力性能的影响

为研究肘形进水流道的水力性能与泵装置运行工况的定量关系,采用CFD(Computational fluid dynamic)方法对轴流泵装置进行全流道的数值计算,在考虑了轴流泵与肘形进水流道内流相干条件下定量地分析了肘形进水流道水力特性各参数与泵装置运行工况的关系,并给出了相应的数学模型,对比了物理模型试验与数值预测结果的差异性。结果表明:在高效工况范围内,流道出口流场水流稳定性及均匀性均较好;在大流量工况时,流道出口流场水流稳定性及均匀性较差。流道出口流场的偏流角受泵装置运行工况的影响较小,极差为0.91°。肘形进水流道均化效率为99.215%,流道断面的均匀性主要受弯肘段几何边界条件的约束,在弯肘段时压能与动能的转换率较高,对于肘形进水流道结构尺寸设计及优化的关键在于弯肘段。     

农业节水灌溉球阀水流流动特性分析

利用试验测量球阀稳态流动时的总压变化,通过数值模拟对试验球阀流场变化进行展示,数值模拟与试验吻合较好。数值模拟获得球阀在不同开度时的稳态局部阻力系数和流量系数,揭示球阀流场从小开度到大开度的湍流特征与局部阻力系数、流量系数变化的相互关系,归纳得到4种规格球阀的局部阻力系数及流量系数在不同开度下的数学表达式,结论可为节水灌溉管网的水力计算提供理论参考。     

轴流泵动静部件轴向间距对内部流场的影响

基于标准k-ε湍流模型,采用ANSYS Workbench中的自适应网格技术,对轴流泵叶轮出口与导叶进口轴向间距值为10、20、30、40mm时进行多工况数值模拟,研究改变轴向间距对轴流泵性能的影响,得到了不同轴向间距下叶轮出口轴向速度分布。数值计算所得的扬程、效率与试验结果接近。计算结果表明,轴向间距的变化对轴流泵内部流场有明显的影响,适当增大轴向间距有利于改善小流量工况下泵运行性能。     

旋风分离型谷物清选器内流场数值模拟

介绍了一种利用CFD软件-Fluent进行旋风分离型谷物清选器内流场数值模拟的方法,采用雷诺应力模型(RSM)模拟了清选器内部气相流场,展示了清选器流场中对谷物清选影响最重要的模拟结果—压力、速度及其矢量分布.模拟结果分析发现:清选器内部气流的强旋流动,产生壁面附近的高压和低速、中心处的负压和高速,压力和速度的分布对谷物清选的影响是有利的.结果表明,运用CFD技术可以为清选器的改进设计提供可靠的理论依据.     

灯泡贯流泵装置内部流动数值模拟

基于三维雷诺平均Navier-Stokes方程、RNGk-ε紊流模型和SIMPLE算法,对一灯泡贯流泵装置模型的内部三维流场进行了全流道数值模拟.对同一转速下流量为20~35 L/s范围内的7个工况点的扬程、轴功率和效率等性能参数进行了预测,分析了泵装置内部速度场的分布.计算结果表明：在最优工况点,泵装置内部水流流态较好,压力分布也比较均匀;而在小流量和大流量工况下,包括灯泡体在内的出水流道内流态紊乱,出现偏流、脱流和旋涡等不良流态.为了验证计算的准确性和可靠性,对该装置模型进行了性能试验,并将数值模拟计算结果与模型试验的数据进行了对比,两者在高效区附近吻合较好,但在小流量和大流量工况下存在偏差.     

外啮合斜齿轮高压泵的CFD数值模拟

为研究流量脉动系数对外啮合斜齿轮高压泵内部流场的影响,通过理论推导流量脉动系数的计算公式,分析螺旋角对流量脉动系数的影响,并结合计算流体力学(CFD),对外啮合斜齿轮高压泵的流场进行数值模拟,得到高压泵在不同转速、不同径向间隙下的压力脉动和流量特性.结果表明:增大螺旋角会减小流量脉动系数,有利于改善出口流量的品质,降低齿轮泵泄漏;另外,转速和径向间隙在一定范围内增大时,脉动系数逐渐减小,泄漏涡强度也会减小.当转速和径向间隙继续增大时,脉动系数趋于平稳波动;转速增大时,啮合区域的压力变化较大,但是靠近泵腔壁处的齿轮压强变化较小;径向间隙增大时,泄漏流动和泄漏涡强度会降低,在设计中适当增大转速和径向间隙可以改善出口流量品质.研究高压泵内部流场的运动规律和流量脉动特性对于外啮合斜齿高压泵的设计和优化具有一定的参考价值.     

柴油机螺旋进气道三维数值模拟

运用CFD软件STAR-CD对某拖拉机用柴油机螺旋进气道进行了三维数值模拟。通过模拟计算可以比较准确地得到直观的进气道和缸内流场。模拟计算的涡流比及流量系数与试验结果具有较好的一致性,并对偏差产生原因进行了分析。     

变容积密集烤房的CFD分析与试验研究

为保障密集烤房装烟密度,降低烘烤的能源消耗,研发一套适用于密集烤房的变容积系统。在完成变容积装置的设计后,基于CFD方法模拟分析装置与烟叶的不同距离对烤房内部气体分布均匀性的影响。通过烘烤试验获取实际烘烤数据,对模拟值加以验证。试验结果表明：当隔板与烟叶距离为0 cm时,流速不均匀系数Kv为0.40,温度不均匀系数Kt为0.41,距离为10 cm时,Kv=0.41,Kt=0.43;距离为20 cm时,Kv=0.42,Kt=0.49。装烟区9个测量点的温度模拟值与实测值基本吻合,误差在6%以内。变容积烤房在装烟量为一半时,相比常规烤房的燃料消耗可节约13.4%。研究结果表明：当隔板与烟叶距离为0 cm时烤房内部的气体分布最均匀;CFD模型与数值模拟结果具有可靠性;变容积装置具有较好的保温效果,可保证装烟密度,降低烤烟能耗。     

斜式进水流道流场的可视化与模拟

讨论了斜式进水流道流场可视化与模拟的过程及实现环境,基于CFD计算结果的网格图形显示方式,分析了斜式进水流道多断面流场可视化的表达及色彩处理问题．在AutoCAD环境下,利用ObjectARX开发平台较好地实现了斜式进水流道多断面流场的三维显示、基于流线表达方式的流场整体可视化及基于计算机图形学中经典算法的实时流场的模拟．采用OpenGL色彩处理功能展示了多断面流场的特性．结果表明,流场可视化可直观形象地展示斜式进水流道内流场的分布,检验其数值模拟计算的流场特性,便于工程技术人员对数值模拟计算结果的理解,为进一步优化计算流场提供依据．     

基于FLOW-3D的薄壁堰泄流能力三维数值模拟

验证数值模拟技术对矩形薄壁堰泄流能力的模拟准确度,基于FLOW-3D软件,采用三维湍流模型、TruVOF法自由面捕捉技术,对整个流场进行数值模拟计算,得到整个流场的流态分布图、泄流量、 自由水面等水力参数.将模拟结果与实测值及计算公式进行对比,发现吻合较好,说明所选数值模型能够准确模拟矩形薄壁堰的流场特性,可以为相关水...