超声波换能器安装方式对渠道水流特性的影响

换能器安装形式的不同会导致同一声道上流速分布不均匀，从而影响超声波流量计的测流精度。为解决这一问题，基于流速—面积法，通过实测与模拟相结合的方法，在矩形渠道上设置换能器V型和Z型2种安装形式，分析换能器安装角度为30°～60°（梯度为5°）超声波流量计的测流精度。试验结果表明，换能器安装形式为V型，安装角度为40°～45°时，流量相对误差值为-0.06，安装形式为Z型，安装角度为40°～45°时，流量相对误差值为-0.09，换能器V型安装形式的测流精度较高。对矩形渠道建立三维模型，通过CFD模拟不同工况下渠道水流流态与速度分布情况，模拟结果表明，换能器安装角度为60°时，产生直径为5.6 cm漩涡，安装角度为30°时，进水口到流速均匀分布的距离为0.5 m，安装角度为45°时，进水口到流速均匀分布的距离为0.3 m，产生直径为3 cm漩涡。换能器安装角度为45°时测流段的流速对称且分布均匀，对涡流和流速分布影响较小。     

MOCVD反应器的数学模型及其数值模拟

以垂直金属有机化学气相沉积(MOCVD)反应器沉积GaN为对象，建立了反应器内部数学模型。模型中包括了流动、传热和传质方程。通过应用非结构化网格划分复杂模型，在此基础上，计算了反应器中流场和温度场的分布。计算结果对于分析轴向对称立式MOCVD反应器中热量和动量输运现象均有普遍指导意义，为优化设计MOCVD反应器提供了理论依据。     

厌氧发酵反应器内温度场的数值模拟

厌氧发酵反应器是沼气发酵工程的重要装置,由于其内部反应十分复杂,因此发酵反应器内的局部流动和传热过程的研究一直是一个颇具研究价值的问题。掌握反应器内的温度分布是厌氧发酵过程控制工艺优化的基础,对反应器的温度控制起着至关重要的作用。为此,采用CFD(计算流体力学)的数值模拟方法对发酵料液内的温度场、速度场进行模拟,分析了反应器内料液的流动和换热情况。由于发酵料液的流动速度非常微小,基本可以忽略不计,因此反应器内部料液与反应器侧壁和地面之间热量传递方式以导热为主,可以忽略对流换热作用。由此为今后进一步研究提供理论依据。     

双叶片泵内非定常流动的数值模拟

为研究双叶片泵内非定常流动特性,采用RNG k—ε模型对由叶轮水体、蜗壳水体及叶轮进口延伸段水体组成的三维计算区域在设计工况下进行了非定常计算．比较了不同时刻泵内静压和相对速度的分布情况,同时分析了双叶片泵内压力脉动的时域图与频谱图以及瞬时扬程的变化．结果表明,在不同时刻同一流道的静压及相对速度分布并不相同,同一时刻不同流道的静压及相对速度分布也不相同,这主要和流道与隔舌的相对位置有关;双叶片泵内存在明显压力脉动,其中隔舌处的压力脉动最为剧烈．随着与隔舌距离增大,压力脉动强度逐渐减弱,压力脉动的主频等于叶轮转频与叶片数的乘积．该模拟对掌握双叶片泵内的流动规律、减少水力损失、提高泵效率提供了一定的理论依据．     

日光温室湿度分布的数值模拟

以山西晋中地区日光温室作为研究对象,通过在温室内部布点测量温、湿度的试验和采用CFD进行数值模拟的方法,研究了冬季晴朗天气状况下,采用畦灌方式的日光温室在自然通风条件下内部湿度的分布规律。结果表明,冬季晴朗天气状况下,日光温室在08:00左右湿度达到最高值,14:00左右温度达到最高值;室内温、湿度显著负相关,温度每升高1℃,湿度降低3.31%;温室内部温度实测值与模拟值误差在±3℃以内,湿度实测值与模拟值误差在6.8%以内,整体拟合情况较好,证明了所建立模型的准确性;温室湿度在南北走向、东西走向变化不太明显,垂直方向上分层比较明显。太阳辐射所提供的热量足以维持温室所需,草帘的保温效果显著,无需对温室进行加温,但是温室夜间湿度较高,甚至接近饱和,需要对湿度进行控制。     

基于CFD的冷藏车车厢内部温度场空间分布数值模拟

以短距离运输冷藏车为研究对象,建立了求解车厢温度场分布的计算模型。模型以车厢内冷气出风口风速、空气温度、车厢壁面以及货物区温度作为初始边界条件,采用计算流体力学（CFD）非稳态剪切压力传输（SST）k-ω模 型,模拟不同边界条件和货物不同堆栈方式车厢内温度场分布情况;在特定边界条件下,交替改变出风口风速和货物堆栈方式,通过对比分析,确定最佳出风口风速和货物堆栈方式。结果表明当风速为5m/s,堆栈方式为中间及两侧留空时冷藏车厢体内温度场分布均匀性最佳。经试验验证,模拟结果与实测结果基本吻合,温度平均绝对误差不高于1℃。     

丘陵区管网压力分布特征数值模拟的研究

本文根据丘陵区管道水力特征，采用管网非恒定流代数解法，建立了丘陵区封闭及半封闭管网压力分布特征计算的数学模型，提出了相应的简化计算方法及收剑判据，并同传统的计算方法进行了分析比较。     

丘陵区管网压力分布特征数值模拟的研究

本文根据丘陵区管道水力特征，采用管网非恒定流代数解法，建立了丘陵区封闭及半封闭管网压力分布特征计算的数学模型，提出了相应的简化计算方法及收敛判据，并同传统的计算方法进行了分析比较。     

厌氧反应器三相分离器气液分离过程的模拟研究

内循环厌氧反应器有机污染物降解效率高,广泛应用于垃圾渗滤液处理.三相分离器作为厌氧反应器核心部件,其沼气收集转运过程影响三相分离效果.文章建立了含反射板、通气槽、集气室及出气管的三相分离器三维模型,并采用欧拉双流体模型模拟其内部气液流场,发现上层反射板存在气体倒灌现象,并得到实验验证.进一步结合气相浓度分布及压力分布对...     

错流紊动射流速度分布的数值模拟

采用RNG k-ε湍流模型，应用流体有限元方法，对错流紊动射流的流动速度场进行了数值模拟研究。结果表明，错流射流内部有分叉现象，射流喷口背风侧的流动出现了分离并形成尾迹区。分析了分又及尾迹区产生的机理。给出了射流与主流速度比等于3和5的速度场。研究结果表明：射流与主气流速度比直接影响流场特性，其值越大射流对主气流的影响越大。     

双套环测定土壤渗透系数数值模拟分析

针对双套环测定土壤渗透系数试验过程中的主要问题,建立了双套环渗透试验的数学模型,运用数值模拟方法分析了环内水头、外内环半径比、内径和插深4个主要因素对测量精度的影响规律,提出了运用双套环测定不同质地土壤渗透系数时不同水头作用下的修正公式和最优试验方案。     

侧风对螺旋桨气动特性影响的数值模拟

为了研究侧风对螺旋桨气动性能的影响,基于滑移网格技术, 使用CFD软件求解非定常不可压流动的N-S方程和S-A湍流模型,数值模拟不同侧风倾角下螺旋桨的气动特性.数值计算结果表明:在侧风条件下,螺旋桨的瞬时气动力,包括拉力、侧向力和扭矩,在旋转一周的过程中呈现周期性非定常变化,并且这种周期性变化随侧风倾角的增大更加明显.将一个周期内的瞬时气动力时均化处理得到时均气动力,时均的拉力、侧向力、扭矩以及效率均随倾角的增大而增大,由于拉力的增加幅度大于扭矩的增加幅度,螺旋桨时均效率从0°倾角的54.3%增加到30°倾角的64.3%.通过分析桨叶表面压力分布得出,螺旋桨桨叶迎风面和背风面的共同作用导致螺旋桨气动力的非定常变化,在螺旋桨旋转过程中,迎风面压力增大和背风面吸力增大导致气动力增大,迎风面压力减小和背风面吸力减小导致气动力减小.     

离心泵叶轮内变流量流动特性的数值模拟

对一离心泵变流量时叶轮内部流动进行了数值模拟。计算过程中采用标准κ—ε二方程紊流模型,SIMPLEC算法。结果表明,设计流量时,流道入口段在流道的吸力面附近流体的相对速度比压力面附近大,在流道出口段压力面附近流体的相对速度比吸力面附近大;流量大于设计流量时,在流道入口段中线附近区域流体的相对速度较大,压力面和吸力面附近流体的相对速度均较小;流量小于设计流量时,流道入口段的吸力面附近出现空穴或旋涡,流道出口压力面附近有回流。大流量时流道出口的“射流／尾迹”减弱,小流量时流道出口的“射流／尾迹”增强。     

双进气道柴油机缸内流场三维瞬态数值模拟

利用计算流体力学(CFD)软件Fire对某双进气道柴油机进气-压缩过程进行了三维瞬态数值模拟,获得了进气—压缩过程中气缸内部流场的变化规律,探讨了涡流的形成、发展以及稳定的全过程,为柴油机的改型和优化提供了重要的理论依据。     

双火花塞小型内燃机燃烧过程数值模拟

以某小型汽油发动机为对象,在其基本结构的基础上进行双火花塞改造。建立了三维几何模型,并对进气、压缩和燃烧的过程进行了三维瞬态数值模拟。结果表明,采用双火花塞后放热率增大,缸内峰值压力对应的曲轴转角提前,缸内平均温度增大,提高了燃烧效率;NOx的排放略有增加,但依然满足相关排放法规。采用双火花塞后可在一定程度上抑制爆震,因此可以采用更大的压缩比进一步提高发动机效率。     

东中国海潮汐能分布数值模拟研究

潮汐能是一种可再生、绿色无污染且蕴藏量巨大的可再生新能源,潮汐能资源分布特征的研究对于我国潮汐能的开发利用具有十分重要的现实意义。当前潮汐能资源的调查较多为对离散点资源的分析统计,缺少对潮汐能资源进行连续全海域的计算研究,为了了解全海域资源的分布,本研究建立了东中国海潮波运动数值模型,数模结果与各沿岸测站以及前人基于实测数据给出的同潮图均吻合较好。在此基础上结合数值模拟结果和近年发布的国家标准评估了东中国海潮汐能资源技术可开发等级、潮汐能理论平均功率和年蕴藏量等的空间分布规律。结果表明受月球轨道变化的影响,各验潮站年平均潮差变化周期(约19年)和相位均相等而变幅则各不相同;东中国海大部分海域平均潮差较小,为潮汐能资源贫乏区,但朝鲜半岛西岸、杭州湾和台湾海峡等小部分海域平均潮差达4.5 m以上,为潮汐能资源丰富区或较丰富区,其潮汐能理论平均功率和年蕴藏量可达2×10³kW/km²和2×10⁸kWh/(a·km²)以上;浙江福建和苏北沿海较大部分海域平均潮差达3.0～4.0 m左右,主要为潮汐能资源可利...     

车辆碰撞速度对安全性影响的数值模拟分析

利用有限元原理分析了汽车碰撞变形的节点位移,用变形刚度方法分析了正面碰撞的变形过程,通过分析汽车速度从48km/h提高到56 km/h与刚性墙正面碰撞的模拟车身变形结果,得出随着碰撞速度的增加,车身前端变形加大,驾驶室平均加速度也随着碰撞速度的提高而增加,当碰撞速度增加时应加强汽车车身自我保护区段的刚度,以保证乘员的安全的结论。     

水电站尾调井对通风设备影响的数值模拟研究

通风系统是水电站地下厂房的重要辅助设施。水电站甩负荷时,尾水调压井液面波动对地下厂房内的通风设备会产生较大影响。本文利用数值模拟的方法,建立了水电站通风系统模型,并对某电站的数值仿真。仿真结果表明,只要通风系统设计合理,尾水调压井液面波动对通风设备的影响可以控制在设备允许的范围内。     

气体性质对旋风分离器性能影响的数值模拟

利用计算流体动力学(CFD)软件包FLUENT 6.3对密度ρ=0.612 5~2.450 0 kg/m3、粘度μ=4.473 5×10-6~4.473 5×10-5kg/(m·s)的一系列模型气体在旋风分离器中的流动进行模拟,采用单因素分析法分别研究了气体性质对无量纲切向速度、压强的影响。结果表明:无量纲切向速度随着密度增加而增大,随着粘度的增加而减小;无量纲最大切向速度与密度、粘度均呈对数关系;压降阻力系数不仅与旋风分离器几何结构有关,还与气体粘度相关;压降随粘度呈对数降低。同时,拟合得到了无量纲切向速度与密度、粘度的二元方程式,具有较好的普适性。