基于SST-SAS方法的水射流数值模拟

水射流在工业生产中广泛应用,具有重要的研究价值。本文采用数值模拟方法,使用CFD软件对水射流的流场进行了模拟和分析。研究对圆形喷管进行了简化,建立了二维轴对称模型,流体介质为甘油水溶液,湍流模型基于SST-SAS模型,并与实验结果进行对比。研究发现,k-ε湍流模型在冲击射流低雷诺数区域的模拟能力不足,而SAS湍流模型在不同位置处的计算值与实验值吻合良好,表明该模型可以很好地模拟低雷诺数区域的冲击射流流场,可以为下一步研究冲击射流中冲击高度、喷嘴形状、雷诺数等因素对流动特性的影响奠定了良好的工作基础。     

卡瓣分离后气动特性数值研究

为了研究穿甲弹卡瓣分离后的气动性能,采用计算流体力学方法结合k-ε二方程湍流模型,建立卡瓣分离后翻转过程数值模型,在与相关实验结果对比验证的基础上,研究了不同翻转角度下卡瓣的气动系数变化规律.结果表明:卡瓣的气动参数变化符合周期性变化规律;卡瓣的升力系数、阻力系数和力矩系数与翻转角度密切相关.研究结果为卡瓣结构设计和运动轨迹预测提供基础.     

自然循环蒸汽发生器二次侧流动与传热特性数值模拟

为研究与传热管破损紧密相关的二次侧横流能量等流动与传热特性,使用Fluent软件中的多孔介质模型,模拟传热管束、汽水分离器和支撑板阻力.一次侧向二次侧的放热以内热源的形式加载到模型中,基于k-ε湍流模型,并结合两相漂移流模型计算,得到了立式自然循环蒸汽发生器二次侧流体温度、空泡份额、速度沿轴向高度的变化规律,同时分析了...     

电站锅炉燃烧器的数值模拟与应用

本文以电站锅炉旋流燃烧器为研究对象,应用大型商用软件FLUENT,基于结构化网格的有限体积法,采用标准RNG k-ε湍流模型,研究了二次风速在40m/s、50m/s、60m/s三种不同工况下燃烧室内的速度场、温度场、湍流强度的分布及变化规律,并进行了对比分析。结果表明:随着二次风速的增大,燃烧室内的温度场分布均匀,但局部区域存在空气剧烈流动现象,将对燃烧器的内壁造成磨损。此结论可为电站燃烧器的实际运行调整工作提供参考依据。     

水电站溢洪道流场三维数值模拟

利用标准k-ε双方程湍流模型,采用VOF法追踪自由水面,应用瞬态PISO算法求解压力-速度耦合的方法,采用结构化网格并在溢流坝顶进行网格加密,模拟计算了七孔溢洪道流场的三维水力特性,得到了设计工况的泄流能力、水面曲线、速度场。通过物理模型试验验证,两者结果吻合较好。     

小型垂直轴风力机叶片气动特性模拟与分析

针对NACA4412翼型风力发电机扰流流动特点,建立了二维和三维不可压缩湍流模型,并对基于流体连续性方程和N-S方程及k-ε湍流模型的二维流场进行数值模拟计算。采用多参考系计算（MRF）模型,用FLUENT模拟了流场内翼型截面的受力情况和速度分布情况,得到了NACA4412翼型风机的气动特性。     

不同边界条件下交叉三角形波纹流道传热与流动的数据处理

为准确量化交叉三角形波纹流道的强化传热性能,除了需要进行数值模拟,还需要对所获得的数据进行正确计算处理.针对两种构造不同的交叉三角形波纹流道A和流道B,在模拟时选取不同的壁面给热条件,将恒热流密度壁面与等效恒温壁面的数值模拟结果进行了对比,并借助合适的数据处理方法,得到各自条件下的平均摩擦系数fL和平均努塞尔数NuL.结果表明,高热流密度时流道B的传热强化明显,低热流密度时流道A的传热减弱明显.对任何一类流道而言,边界给热条件的变化对流动摩擦阻力影响很小,但流道内的流动和传热之间其实是具有复杂的相互关联性的.     

机械涡轮流量计流场的数值优化

利用数值计算的方法对涡轮流量计内的三维湍流流动进行建模和基于N—S方程的仿真分析。数值计算采用k-ε模型来模拟湍流流动,得到涡轮流量计的内部流场三维流动形态,并分析其内部的流动规律、流速和压力分布;以三维湍流仿真的仿真结果为依据,对前导流器进行了优化。结果表明：流线型前导流器能降低整个流量计的压损。     

利用FLUENT软件对喷射式布袋风管送风特性的模拟

利用FLUENT软件采用标准k-ε湍流模型对喷射式布袋风管的送风情况进行了数值模拟研究。模拟计算了3种送风孔数和3种送风孔径下喷射式布袋风管的送风情况,得到了不同工况下布袋风管内静压的变化、室内风速的分布情况等。结果表明,沿布袋风管气流走向,风管内静压基本不变;随着送风孔数或孔径的增加,风管内静压显著减小,气流自送风孔喷出后衰减增大。     

高超声速激波/湍流边界层干扰电磁控制研究（英文）

目的:临近空间中下层巡航的新一代高超声速飞行器面临着高马赫数激波/湍流边界层干扰的问题。本文旨在探讨磁场/电弧放电耦合作用因素(焦耳热作用、放电参数、磁场强度、电弧作用流向位置和壁面距离等)对高马赫数工况下激波/湍流边界层干扰控制的影响,并提出激波/湍流边界层干扰洛伦兹力控制能力的参数表征,以揭示电磁控制的原理和能力。创新点:1.建立低磁雷诺数假设下的激波/湍流边界层干扰数值模拟方法,对高超声速激波/湍流边界层干扰进行电磁控制,总结分析控制类型与控制机理,并根据仿真结果提出最佳控制参数建议。2.建立针对激波/湍流边界层干扰的磁控能力预测参数,以指导高超声速飞行器典型激波/湍流边界层干扰的磁控设计。方法:1.建立低磁雷诺数假设下的激波/湍流边界层干扰数值模拟方法,并分别对电磁力控制边界层、激波/湍流边界层干扰和湍流边界层速度剖面进行计算,验证使用方法的可靠性和有效性。2.采用相关实验的电磁激励器的半经验模型,对二维稳态假设下的激波入射平板进行数值模拟,并研究电磁输入参数对分离区大小的影响。3.通过理论分析,建立针对激波/湍流边界层干扰的磁控评价参数,并通过不同磁控强度下的数值仿真进行验证。结论:1.四种电磁控制类型的控制机理和控制效果不同;电磁控制区位于分离泡内的等压区且距离壁面越近对减弱激波/湍流边界层干扰分离的效果越好。2.电磁控制后等压区压力梯度与外加电磁力处于同一量级且呈近似线性关系。3.本文所提出的磁控参数的物理意义更加明确,可进一步应用于对不同工况下激波/湍流边界层干扰分离控制的预测。     

阳极焙烧炉传热过程数学模型的建立与应用

用有限差分法建立有关阳极焙烧炉传热过程的离散方程,采用Ｋ—ε双方程湍流模 型和ＳＩＭＰＬＥ算法讨论气体绕流的扩展Ｋ－ε模型,从而分别得到焙烧炉内主要点的温度场和气 流分布等流场信息．     

固定床式气化炉内部流场的数值模拟研究

以固定床式煤气化炉发展兴起的型煤富氧气化技术是符合我国能源战略政策的新技术。为掌握现有气化炉生产特性,采用计算流体动力学软件进行数值模拟。在建立与实际相对应的常压气化炉几何模型基础上,选用k-ε双方程模型、流体输运模型、SIMPLE方法求解N-S方程、P1模型,模拟出炉膛内的组分浓度场、温度场,为进一步研究炉内的燃烧状况、优化燃烧过程和指导生产工艺改进提供了理论依据。     

北京市传统大学生宿舍室内空气环境的模拟

本文旨在通过流场分布来研究北京市传统学生宿舍里的室内空气环境(包括室内压力场与速度场的分布情况)。文中采用k-ε双方程湍流模型来模拟空气介质，应用计算流体力学(CFD)的方法来求解室内空气流动，运用有限体积法来处理控制方程，并用Fluent模拟流场分布结果。分析结果表明，学生床上的通风情况跟床的位置有很大的关系。     

助推器附近二维激波边界层干扰的数值分析

本文利用二维雷诺平均的Navier-Stokes方程，采用K-ε湍流模式，运用有限体积法，对大型运载火箭的助推器与芯级的激 波边界层干扰进行了二维数值模拟.数值结果表明在助推器激波的干扰下，芯级边界层流场明显出现了分离和再附过程。助推器头 部形状对流场有显著的影响，在半球助推器头形状情形下由于产生丁较强的弓形激波，边界层的分离和再附过程最显著，压力分布 最复杂。助推器与芯级距离对流场也有显著的影响，距离较小时，压力系数较大，激波边界层的强干扰会产生分离区甚至分离泡。     

涡环空化的实验研究（英文）

目的:研究涡环空化产生的环状空泡的振荡周期及其冲击壁面溃灭的动态过程。创新点:1.通过实验方法,比较几种不同的速度环量计算模型在环状空泡振荡控制方程中的适用性。2.通过声学方法,得到环状空泡在撞击壁面溃灭过程中的频谱特征。方法:1.通过管内空泡膨胀产生高速射流;高速射流在管口处形成涡环并发生涡环空化。2.基于高速摄像进行流体分析。结论:1.在管内空泡溃灭后,环状空泡以恒定速度沿管的轴向运动,且其振荡周期几乎保持不变。2.环状空泡的振荡周期基本上满足规律:τ~R_0(ρ/ΔP)~(0.5)[ln(8/ε)]~(0.5)。3.在空泡振荡的最小直径为特征直径;根据空心涡核模型,可以计算得到最接近实验结果的速度环量值。4.当空泡冲击壁面时,空泡的环向直径将变大。5.环向直径的最大扩张比α与其截面直径与环向直径的比ε相关:α~ε~(0.25)。     

射流尾焰二次燃烧数值模拟

为了研究固体火箭发动机尾焰的二次燃烧现象,利用带详细化学反应模型的三维N-S方程进行数值模拟.首先,采用超声速H2/O2燃烧算例验证了有限速率化学反应模型的有效性;其次,研究了射流冻结流和化学非平衡流两工况的流动参数对比.结果 表明,二次燃烧主要发生在尾焰的射流边界层和混合区,该区域O2的质量分数显著减小,而H2O和CO2的质量分数明显增大,并与温度增加区域相一致.     

湿式除尘脱硫装置内分散相运动轨迹的数值模拟

利用FLUENT软件对SHG-II-Z型除尘脱硫装置内粉尘、液滴的运动轨迹进行了数值模拟。在计算中选择RNG k-ε湍流模型及离散相模型,数值计算采用SIMPLEC算法。计算结果表明固体颗粒直径及入射方式、液滴直径及喷射方式对除尘脱硫效率有较大影响,其结果对设备运行和设备的优化设计有一定的指导意义。     

侧伸式高浓度厌氧反应器流场的数值模拟

本文对侧伸式高浓度厌氧反应器流场进行了数值模拟,计算采用多重参考系法和标准k-ε湍流方程。模拟结果表明,由于高浓度流体具有牛顿流动特性,流体只在反应器底部形成了循环流动,在整个反应器内的湍流特性分布不均匀。在相同条件下,牛顿流体能够形成整体循环,湍流特性比较均匀。     

波浪形双层微通道流动与传热特性

为了探究不同结构双层微通道内的流体流动与传热特性,在双层微通道的基础上,将微通道的光滑底面结构改进为波浪形结构以形成波浪形双层微通道,并采用数值方法进行研究。结果表明：波浪形双层微通道会使流体在流经波浪形底面时产生涡流,从而增强流体的扰动程度,进而增大流动阻力,而且流体压力沿流动方向呈现出波动下降趋势;在所研究的雷诺数范围内,上下同相的波浪形双层微通道(IP-WMC-WMC)的平均范宁摩擦阻力系数比双层直通道(SMC-SMC)平均高56.47%;波浪形双层微通道较双层直通道有更好的温度均匀性,IP-WMC-WMC的平均努塞尔数比SMC-SMC平均高25.36%;在所研究的雷诺数范围内,IP-WMC-WMC的综合性能评价因子在大部分工况下大于1(最大值为1.15),表明波浪形双层微通道具有较好的综合性能。     

涡轮叶片不同截面换热系数计算研究

随着发动机推力与耗油率指标的不断提高,尽可能降低涡轮叶片表面工作温度成为提升发动机性能的关键。通过给定的某型发动机涡轮工作叶片几何模型,建立了相应的二维计算模型,运用ANSYS系列软件进行建模、网格划分,数值模拟了跨音速工况下该型涡轮叶片沿叶高1/4处、1/2处和3/4处三个截面的流动分析以及换热系数分布和努赛尔数分布,分析了叶高变化对叶片壁面换热系数的影响。