双曲线型薄壁堰泄流规律的数值模拟

【目的】推求双曲线型薄壁堰堰流的基本方程式,确定双曲线型薄壁堰的流量系数,为实际工程中流量的控制和测量提供参考。【方法】根据双曲线构建了双曲线型薄壁堰,通过能量方程式推导其流量的计算公式;数值模拟了4种不同堰顶水头的过流能力,根据模拟的流量数据利用最小二乘法拟合流量与堰顶水头的关系式,与理论推求的堰流基本公式相结合确定双曲线型薄壁堰的流量系数,辅以RNGk-ε湍流模型数值求解气液两相流时均方程;使用半隐式SIMPLE(Semi-implicit method for pressure-linked equations)算法求解速度与压力耦合方程组,并用VOF(Volume of fluid)法模拟自由水面。【结果】理论公式计算的流量与数值模拟的流量相差甚微,相对误差在0.3%以内,证明本研究推求公式正确。【结论】双曲线型薄壁堰的流量与堰顶水头成正比关系,该关系为流量的控制和测量提供了便利。     

溢洪道明渠进口泄流能力实用计算

水库工程设计中溢洪道的水力计算相当重要。我国尤其是山地、丘陵地区现有的各种中小型水库中,溢洪道进口形式多样,其中不乏明渠进口溢洪道。结合山地丘陵地区工程设计经验并参照《溢洪道设计规范》提出利用能量守恒原理计算明渠进口泄流能力计算方法,并在工程实践中得到检验,是合乎规范规定的,是科学合理的。     

大海波水库溢洪道泄流能力试验研究

 溢洪道控制段是控制水流下泄的关键部位。因此,溢洪道控制堰的体型设计,要求尽量增大其流量系数,以提高溢洪道的泄流能力,保证枢纽工程安全。通过水工模型试验研究,对溢洪道控制堰体型作出修改,从而改善大海波水库的泄洪能力。     

湿天然气管输瞬变流模型及数值模拟技术研究

湿天然气浊经输技术的应用可减少海洋,沙漠,戈壁,滩海等条件恶劣的凝析气田的操作作人员和降低开采费用。在实际运行中,湿天然气在输送管道中的流动总是处于慢瞬变状态。     

尾矿库排洪系统中泄流能力和溢流流态的分析探讨

前言 本文以本溪钢铁公司南芬选矿厂二期尾矿库为例对排洪系统中泄流能力和溢流流态进行分析探讨。 南芬尾矿库库址在卧龙沟内的平拓山处。尾矿库的汇水面积为26平方公里,总库容为2.6亿立方米,坝高140米,是目前国内少有的大型尾矿库。它采用高浓度筑坝,又将坝堆筑得很高,这在国内尚属先例。为保证坝体安全稳定,并给设计及今后生产管理提供依据,本钢公司委托大连理工大学土木系进行系统实验研究工作。现就本实验研究中的一部分工作——排洪系统中泄流能力和溢流流态进行分析探讨。     

尾矿库排洪系统中泄流能力和溢流流态的分析探讨

<正> 前言 本文以本溪钢铁公司南芬选矿厂二期尾矿库为例对排洪系统中泄流能力和溢流流态进行分析探讨。 南芬尾矿库库址在卧龙沟内的平拓山处。尾矿库的汇水面积为26平方公里,总库容为2.6亿立方米,坝高140米,是目前国内少有的大型尾矿库。它采用高浓度筑坝,又将坝堆筑得很高,这在国内尚属先例。为保证坝体安全稳定,并给设计及今后生产管理提供依据,本钢公司委托大连理工大学土木系进行系统实验研究工作。现就本实验研究中的一部分工作——排洪系统中泄流能力和溢流流态进行分析探讨。     

幂律流体偏心环状管流的数值模拟

根据流体力学N-S方程对层流的描述,结合力学理论,对幂律流体偏心环状管流的界面提出了严密而科学的界面耦合条件,得到了完整描述幂律流体偏心环状管流的适定的偏微分方程组.通过计算机数值模拟,发现了幂律流体偏心环状管流的流动规律,具有重要的工程应用价值,可为管道设计提供参考.     

气液两相流瞬态数值模拟

多相流动的瞬态数值模拟最常用的是双流体模型,由于受技术垄断的影响,其相关求解资料较少.为此,通过采用有限体积法,将SIMPLE算法推广到两相流形成SIMPLE-MF算法,用于双流体模型的求解效果较好,并开发了两相流瞬态模拟程序.     

混凝土劈裂实验及裂纹开展过程的数值模拟

通过混凝土劈裂实验和氯离子渗透实验,得到了微裂隙对氯离子渗透性能影响的相关结论。为验证和解释实验现象,采用有限元数值模拟方法模拟混凝土劈裂及裂纹扩展的全过程,探讨裂纹扩展趋势及其分布规律。数值模拟再现了微裂纹萌生、扩展、贯通直至失稳的全过程,其破坏位置、形式均与实验结果一致,验证了数值模拟的可行性;同时,通过对横向位移、微裂纹扩展以及等效应力分布变化过程的模拟分析,验证并解释了试验中的相关结论。可见,数值模拟方法对混凝土耐久性研究具有一定的指导价值。     

天然气长输管道泄漏工况数值模拟

针对无风和有风情况下埋地天然气管道的管状扩散和渗透扩散泄漏过程建立了物理数学模型,使用Gambit软件对模型进行网格划分,运用计算流体软件Fluent进行数值模拟,研究了两种泄漏过程在不同时刻的扩散区域和安全避让区域,以及土壤渗透率对天然气泄漏扩散区域和浓度分布的影响。结果表明：天然气泄漏在有风情况下对地面扩散的影响更大,当风速增大到一定程度时,仅在泄漏口上风向存在安全区域;泄漏天然气穿过土壤层后剩余速度的大小决定了扩散高度、范围和气流形态,相对低渗透土壤,穿过高渗透率土壤层的天然气在空气中形成的扩散区域更大,扩散高度更高,但后期两者扩散范围基本相同。（图8,参10）     

水合物浆液流动特性数值模拟

考虑水合物颗粒体积分数对水合物浆液粘度的影响,应用CFD／FLUENT模拟得到了设计工况下水平管中水合物浆液流型、床层高度,颗粒体积分数分布,管道压降、平均粘度等数据,同时基于DoronP等提出的适用于固液两相流动的双层流动模型,编程求解各工况下的流动参数。通过对比模拟结果、计算结果和实验结果可知,数值模拟方法可以对水合物浆液在水平管中的流动压降进行准确预测,而通过编写UDF,将水合物颗粒流动过程中的粒径分布考虑其中,可以更好地描述水合物浆液的流动状态。因此,数值模拟方法可以作为研究水平管中水合物浆液流动特性、分析流动参数影响因素的有效手段,但尚存不足,有待完善。（图7,表4,参10）     

田间便携式短喉槽的数值模拟

为进一步研究田间便携式短喉槽过槽的水流特性及测流精度,基于临界流原理和RNGk-ε三维湍流模型,利用FLOW-3D软件对喉道宽度为76mm的田间便携式短喉槽在16种工况下的水力特性进行全流场数值计算,获得了时均流场、槽内水流流态、断面流速分布及佛汝德数,并与试验实测值进行对比分析。结果表明:1)模拟流场分布及流态与模型试验情况具有一致性,量测流量范围宽,最大可达40L/s,能够满足田间量水的流量要求;2)水深、断面流速、佛汝德数模拟值与实测值基本吻合,相对误差均小于10%;3)该短喉槽最大水头损失占总水头的12.89%,小于长喉槽最大水头损失占总水头的13%;4)通过回归分析得到了田间便携式短喉槽的上游水深-流量计算公式,其最大测流误差为9.95%,满足灌区量水精度的要求。     

液-固旋流器分离过程的数值模拟

航空煤油在使用过程中,要求洁净度高、无机械杂质等有害物质。探讨了旋流器用于煤油-杂质二相分离情况,对煤油一杂质在液一固旋流器内的分离过程进行了数值模拟,并研究了杂质粒径、入口处理量对分离效率的影响。计算结果表明：旋流器底流口阀门在适当时间内开启和关闭,可以避免被分离出的杂质再次污染液体和防止液体的流失;当杂质粒径大于一定值时,才能被有效地分离;旋流器的处理量存在着较优区间。这些结果可为旋流器在实际工程应用中的操作提供指导。（图7,参15）     

新型卧式组合分离器的数值计算

以中国石油设计公司西南分院设计的新型卧式组合分离器为研究对象,采用基于Euler方法描述的气、液两相流体的漂移流动模型模拟分离器内部的两相分离,针对其分离元件的最优组合工况,基于CFD方法,对其内部的气、液两相流动进行数值计算,分析了气液分离过程和分离效率,并将结果与试验结果进行对比.结果表明：该新型组合式分离器分离效率较高,能有效脱除天然气中的液相成分,同时针对积水槽、排液管及积液高度控制提出了优化建议.（表1,图6,参5）     

边梁效应的数值模拟

应用数值方法模拟了边梁的效应 ,给出了一个边梁的弯曲刚度与扭转刚度的配置公式 ,从而消除了板的挠度、弯矩、剪力等随边梁刚度的增大而增大的不合理现象 ,并对忽略边梁的抗扭能力所导致的误差进行了定量研究。     

水肥一体化中水肥混合效果数值模拟研究

为研究水肥一体化技术中的水肥混合特性,以流体力学中的两相流理论为基础,针对水肥混合过程中混合时间、混合区间长度、流速及管径对其混合效果的影响进行相应的数值模拟研究。结果表明,混合时间及混合区间长度越长有利于提高水肥混合效果及最终水肥混合均匀性;水肥流速比较低时管内水肥混合的均匀性较好,且水肥流速越大则其混合效果及均匀性越好;水肥流速较低时输水管及输肥管的管径比对水肥混合均匀性的影响较大,两者管径比越小则混合效果越好,随着流速的提高两者管径比对其混合效果的影响逐渐减弱。     

基于Fluent的射流式增氧装置的数值模拟与试验研究

利用κ—ε双方程湍流模型对自行设计的射流式增氧机内部流场进行了模拟,得到了流场内部各个参数的分布图,揭示了混合管内部的流动状态,为射流式增氧机的参数优化和性能预测提供了可靠的手段。通过对射流器仿真数据的分析,得出混合管与喷嘴截面积比的最佳值为2．33,并通过增氧试验验证,证明仿真结果与试验结果相吻合。