一种新型射流式自吸泵进口流场的数值模拟

介绍了一种新型射流式自吸泵的结构与特点.对于泵的进口射流流场,首先建立流体运动方程作为控制方程,应用k-ε湍流模型来封闭运动方程,进而采用贴体坐标变换技术,利用Fluent软件对该复杂流场进行求解.得到了进口流场内部的流动情况,以及流线、压力和速度的分布,为射流式自吸泵的理论研究和优化设计提供了依据.计算结果与现有理论、试验结果吻合较好,精度满足工程实际要求,可进一步改进自吸泵的性能.     

旋涡发生器三维流场的数值模拟

采用标准k-ε湍流模型,对纵向旋涡发生器(longitudinal vortex generator)引起的流场扰动进行了并行数值模拟.控制方程使用有限元法离散,采用改进的Uzawa法将速度与压强耦合,网格划分使用了非结构化网格技术.计算得到空气绕过旋涡发生器后产生了一对下洗纵向涡,动量的输运使得涡间壁面边界层变薄,而旋涡外侧边界层变厚.随着流动向下游发展,涡的强度不断变小,但涡形在很远的地方依然存在.将计算所得旋涡发生器后两个横断面上的流向和纵向速度与试验数据进行对比,结果表明,在近壁处计算结果与试验结果吻合良好,标准k-ε模型基本能够模拟旋涡发生器引起的三维湍流流动.     

引黄滴灌斜管式重力沉沙池流场特性数值模拟

针对引黄灌区一种新型重力式沉沙池开展研究,这种沉沙池通过在沉沙池中布置斜管缩短泥沙沉降距离,进而提高沉沙池沉沙效率.基于数值模拟技术,利用Star-ccm+软件中的Realizable k-ε模型模拟了河套灌区斜管式重力沉沙池的水流运动过程.数值模拟计算结果与实测数据吻合良好,表明数值模拟计算的结果可以较好地反映斜管式重力沉沙池流场特性.模拟结果表明沉沙池斜管区域流态比较稳定,有利于泥沙稳定沉降;沉沙池首部与斜管区前部底端与后部顶端存在的旋涡区不利于泥沙的稳定沉降;池尾溢流堰的吸水作用影响了斜管区域的流态稳定,降低了泥沙沉降效率.研究表明,该型沉沙池下一步需要对调流板孔洞布置形式、斜管布置高度、溢流堰位置进行优化.     

潜水轴流泵全流道三维湍流数值模拟及性能预估

为了提升潜水轴流泵的性能,研究其内部流动规律,采用标准κ-ε双方程湍流模型和压强连接的隐式修正SIMPLEC算法对国产ZQ2870C-4潜水轴流泵全流道进行了CFD分析,得出流道内叶片、导叶表面速度、压力分布规律,依此分布规律指出了该泵轴面流道及叶片设计存在的不足,应对叶片、导叶型线以及导叶部分轴面流道形状进行适当的调整.根据泵进出口速度、压力分布规律,预测了泵的能量特性曲线,实验表明:预测的结果较为理想,但在偏离设计工况下的湍流模型还需要做进一步的研究.     

泵站出水流道三维不可压缩湍流流场数值模拟

泵站出水流道的设计是整个泵站设计的重要组成部分。为了优化泵站出水流道的水力设计，对其三维正命题的求解采用了雷诺平均N—5方程，并以标准k—ε湍流模型使方程组闭合。在以压强连接的隐式修正法(SIMPLE—C)算法建立的压力速度校正方程上，求解流道内三维不可压缩湍流流场，揭示泵站出水流道内部的流动形态，进一步对数值模拟的结果分析，由此找出水力设计过程中存在的问题并提出相应的改进方法。     

空气滤清器内不可压缩三维湍流流场的数值模拟

应用通用CFD软件STAR-CD,采用SIMPLE算法和高雷诺数κ-ε湍流模型。对某一型号空气滤清器内的不可压缩湍流流场进行了三维数值模拟,其中使用了多孔介质模型对滤网进行了模拟。给出了空气滤清器内的速度场和压力场。着重分析了进气角度不同时的空气滤清器内速度和压力分布。计算结果表明：空气滤清器内存在涡流：改变入口的进气角度,可以使涡流的大小及位置发生改变;气流在多孔介质区域产生了很大的压力损失。     

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。     

轴流泵装置三维非定常湍流流场的数值模拟

为了分析轴流泵内部流场的瞬时特性,结合非定常不可压牛顿流体的控制方程和RNGk-ε双方程湍流模型,考虑各过流部件之间的相互干涉作用,在Fluent软件中应用SIMPLEC算法和滑移网格技术,在一个完整的转动周期中对4000ZLQ53.5-6.6 JS型立式轴流泵全流道内的三维湍流流场进行了数值模拟.给出了在叶片角为0,°设计流量工况为53.5 m3/s时叶轮进出口干涉面的压力、速度与涡量云图,直观地显示了一个转动周期内叶轮干涉面的干涉情况.对干涉面物理量云图进行对比分析,得出了轴流泵内部流场瞬时特性的数值模拟计算结果.引入动态特性预测方法,对瞬时计算结果时均化,将动态特性预测结果与泵站的现场测试数据进行对比,证明了该数值模拟方法的可行性.这表明,计算所采用的轴流泵装置非定常三维湍流流场的数值模拟方法,是人们认识轴流泵流场流动与干涉机理的有效理论手段.     

离心泵叶轮内部湍流流场的数值模拟

为了进一步探索泵叶轮内部三维流场的参数、为泵的设计提供理论依据，以IB50-32-250离心泵叶轮的设计参数为依据．根据叶轮内部湍流流动的通用方程建立湍流模型，利用ANSYS8．0对离心泵叶轮内部流场的速度、压力进行数值模拟，初步得出了叶轮内部流场主要特征和分布规律．对研究流体机械叶轮部件内部的流动情况具有参考价值。     

厢式货车外部三维流场数值模拟的研究

通过三维数值模拟研究了厢式货车加装导流罩前后的外部流场 ,获得了导流罩的减阻机理。采用RNG kε紊流模型进行计算 ,提高了数值模拟的精度 ,阻力系数的计算采用动量法 ,使计算结果和试验结果更具可比性和科学性。获得的流动图谱为厢式货车外流场的研究提供了可靠材料 ,计算结果为厢式货车减阻节能技术的研究提供了参考。     

辅助消能工联合运用试验研究及数值模拟

通过新疆迪那河五一水库溢洪洞梯形墩消力池物理模型试验,对其梯形墩消力池消能结构形式进行了优化,提出采用悬栅—梯形墩联合运用的综合式消力池,解决了在校核流量下,消力池内单独设置梯形墩水流溢出池外,不能形成淹没水跃的问题.在不同流量下,对悬栅高度进行合理性验证.利用流体力学计算软件FLUENT,得到了悬栅—梯形墩消力池内详细的流场,对悬栅的体型及布置提出具体修改意见,为辅助消能工的结构设计和其他同类工程优化消力池提供参考.     

黄河上游大柳树-沙坡头河段河床变形数值模拟

对黄河宁夏境内具有连续弯道的大柳树一沙坡头河段的泥沙运移及河床变形等进行了平面二维数值模拟研究．建立了修正的平面二维RNGκ-ε紊流泥沙数学模型,其中水流模块采用修正的RNGκ-ε紊流模型,泥沙模块采用全沙模型,考虑了不同粒径组悬移质和推移质运移对河床变形的影响。数值模拟结果与实测结果比较吻合。表明该模型可以用于模拟具有连续弯道的多沙河流泥沙运移及河床演变过程;在4种典型工况下分别进行了数值模拟,研究了不同水沙条件对水沙运移及河床变形的影响;吸取了关于泥沙数学模型中水流模块和泥沙模块的耦合式算法和分离式算法的优点,建立了一种半耦合算法,其计算量比耦合式算法大大减小,计算精度上比分离式算法要高。     

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。     

微灌用砂石过滤器全流场数值模拟与试验

为了充分了解微灌用砂石过滤器内部流场分布情况,利用同CFD相同数学原理的FloEFD流体仿真软件,采用多孔介质模型将砂石滤床的阻力特性作为三维数值模型的边界条件,对过滤器内部全流场进行数值模拟。结果表明:过滤器内部元件和出水口边界条件对过滤器的速度流场和压力场分布规律影响较大,基于多孔介质模型的计算流体力学方法对砂石过滤器的数值模拟精度较高,数值模拟结果与试验结果较吻合,可以准确地预测过滤器水力性能。     

基于FLUENT的离心泵水力性能预测技术

介绍了用数值模拟方法进行离心泵性能预测的研究现状和存在的问题．采用商业软件FLUENT,在双参考坐标系下,利用有限体积法对雷诺时均Navier-Stokes方程进行数值离散,选用标准k-ε湍流模型,SIMPLEC方法求解,对10台离心泵的设计点工况进行了叶轮蜗壳耦合三维粘性相对定常的数值模拟并进行了性能预测．计算了各模型的扬程和效率并与试验值进行了对比和分析．对比分析结果表明,基于FLUENT数值模拟结果预测离心泵水力性能的方法具有比较高的精度。可以应用于工程实践．     

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。     

基于VOF的量水槽流场数值模拟

利用Fluent软件,采用VOF方法与标准k-ε紊流模型相耦合,对U型渠道平底抛物线形无喉段量水槽的流场进行三维数值模拟。通过建立不同渠槽模型,分析不同流量工况下沿程水面线及速度场分布,将数值模拟结果与实测结果、公式计算结果进行对比,结果表明,模拟值与实测值、公式计算值吻合较好。并应用该数值模拟方法对量水槽的流量公式进行了检验,为提高其测流精度提供一定的参考依据,为该量水槽结构设计与优化提供了新的思路。     

L型侧槽溢洪道进口段水力特性试验及三维数值模拟研究

侧槽溢洪道被广泛运行于水利工程,但由于受场地、投资等限制,部分工程采用正堰与侧堰相结合的L型布置,导致槽内水流结构更加复杂。以景宁某工程溢洪道为例,采用Flow3D三维仿真软件模拟了L型侧槽溢洪道进口段的水流结构,并结合水工模型试验,对槽内的水流流态、流速分布、水面线、压强和消能率等水力特性参数进行了对比分析。结果显示L型溢洪道侧槽内正、侧堰两股水流相互作用后,可有效提高过流能力,降低侧槽内水位,增加消能率;其次,数值模拟计算结果与水工模型试验基本吻合,进一步表明三维数值模拟在研究复杂水流结构时的可行性,成果可为类似工程的研究提供参考。     

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。