旋流除砂器流场特性分析

本研究设计了一种旋流式除砂器,此除砂器依靠液流流动进行除砂,不需要其它辅助装置,可以实现强制旋流,从而去除油水混合液中的砂粒,分离出来的砂粒直接沉入油井底部,不发生堵塞现象,此除砂器可以减少砂粒对抽油泵的磨损,延长修井周期,提高采油效率。根据所设计的旋流除砂器实际结构与尺寸,建立旋流除砂器的有限元模型。对旋流除砂器的内部流场进行数值模拟计算,得出旋流除砂器的速度及压力的分布规律及不同时刻沉降情况。对所得到的结果进行处理与分析,可以对旋流除砂器的工作情况进行深入的分析,证明此旋流除砂器结构简单、能耗低、除砂效率高,对油井井底除砂行之有效。     

管柱式气液旋流分离器速度分布数值模拟

用计算流体力学原理和方法,以SIMPLE算法为基础,对分离器内部两相流速度分布进行了数值模拟,计算得到了管柱式气液旋流分离器内流体流动的速度分布。计算结果、理论分析及实验现象相吻合,证明了模型和计算的正确性,在两相模拟中,模拟出了分离器下方速度反向区与理论分析相一致。把切向速度作为径向位置的线性函数、旋流强度作为分离器截面位置的函数是可行的。这对评价分离器的分离性能和结构设计具有重要的意义。     

管柱式气液旋流分离器速度分布数值模拟

用计算流体力学原理和方法,以SIMPLE算法为基础,对分离器内部两相流速度分布进行了数值模拟,计算得到了管柱式气液旋流分离器内流体流动的速度分布。计算结果、理论分析及实验现象相吻合,证明了模型和计算的正确性,在两相模拟中,模拟出了分离器下方速度反向区与理论分析相一致。把切向速度作为径向位置的线性函数、旋流强度作为分离器截面位置的函数是可行的。这对评价分离器的分离性能和结构设计具有重要的意义。     

旋流燃烧室内流场PIV测量误差修正方法的研究

对微型燃气轮机旋流燃烧室内湍流流动PIV测量中产生的非轴对称性误差的原因进行了分析,提出了基于CFD技术的旋流燃烧室内湍流流动PIV测量误差的修正方法,将修正后的实验数据与数值计算结果进行了比较,结果表明,该修正方法可以有效地减小旋流燃烧室内湍流流动PIV测量中产生的非轴对称性的误差。     

波荡器磁场的数值模拟

推导了菱形磁块体外磁场分布的表达式,并编制了计算程序对波荡器的磁场进了数值模拟,得出了横向磁场的轴向分布和横向分布,计算了横向磁场的均匀度。为实验方案的设计提供了理论依据     

圆柱周围湍流场的数值模拟

In practical problems, the variation of the free surface around a circular pier is severe. For the Fluent CFD, the multiphase flow models cannot be used together with the LES model to calculate the free surface. Present paper provides a two-step method which joints the 2D compressible ideal-gas equations and the LES model to calculate the 3D flow field with free surface around the pier. The effects of the free surface on the flow structures are studied in detail.     

城市道路交叉口气流运动的三维数值模拟

采用数值模拟的方法,探究了城市道路交叉口内的气流运动规律。基于德国汉堡大学风洞试验中的交叉口物理模型,采用耦合湍流模型的N-S方程,数值求解了交叉口处的三维气流场。数值模拟结果与风洞实验结果基本符合,达到了相互印证的效果。数值模拟结果表明：对于有纵向偏移（偏移量等于建筑物高度）的道路交叉口,在与来流风向垂直的纵向街道的水平面上形成三个旋涡;在远离交叉口中心并与来流风向垂直的交叉口街道峡谷内垂直面上形成一个顺时针旋涡;由于存在建筑物偏移,交叉口处的空气交换表现为来流从左方和上方街道导入,而从右方和下方街道导出,该空气交换特征与对称交叉口的空气交换规律截然不同。     

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。     

冰下分层采水器模型的数值模拟与优化设计

使用CFD(Computational Fluid Dynamics)软件Fluent对冰下分层采水器模型采水过程中仪器内部的水体流动进行二维数值模拟。计算模拟结果显示采水器模型内的速度场、压力场等,通过Fluent后处理软件Tecplot得到采水器内部的流场图。该流场图可真实反映冰下分层采水器内部的复杂流动,在此基础上进行分析计算,可得到改进冰下分层采水器的理论依据。     

无压流-有压流综合实验平台设计及应用

为了克服水力学实验装置测试内容单一、占地大、成本高等缺陷,在研究传统水力学实验装置和流体流动基本原理的基础上,自主研制开发了一套无压流-有压流综合实验平台。该实验平台采用旋转方式创造性地将多种明渠流实验和有压流实验集为一身,实现了在同一平台上开展多种水力学实验、测定多种水力参数的目的,能够节约大量实验空间、实验成本和实验用水。该实验平台应用表明:该平台可供学生自行设计实验内容、确定实验目标和调整测试项目,能满足综合性、设计性和创新性等实验需要。     

风速时程数值模拟研究

随着结构的大型化、复杂化,对于风荷载更加敏感,风荷载常常起主要甚至决定作用.时域分析法是对结构进行抗风分析的较好方法,而时域分析首先要有时程样本,利用已知的频域信息通过计算机数值模拟重现时程样本是比较好的解决办法.本文利用谐波叠加法模拟了风速时程样本.通过算例表明,该方法模拟精度较高.另外对部分参数的合理选取进行了讨论,并给出了取值的建议.     

激光3D打印过程温度场数值模拟

通过对激光能量输入的数学处理,建立激光3D打印过程中的温度场模型.利用ANSYS对不同工艺条件下的温度场进行数值模拟,温度场云图的圆形高斯分布符合激光光束截面上的光强分布.采用热像仪对激光3D打印过程的温度场进行实测,对实测结果与模拟结果进行对比分析,两者的温度场分布互相吻合.所建立的温度场模型可实现激光3D打印工艺的计算机分析和优化.     

板材热轧过程速度场与温度场的耦合数值解法

板材在国民经济各部门都有着广泛的用途.板材轧制是一个非常复杂的金属变形过程,主要体现在轧件变形区域的速度场与温度场之间的相互作用.为达到模拟轧制变形区真实速度场与温度场的目的,文章探讨了板材轧制过程速度场与温度场的二维耦合数值求解.做了如下工作:(1)分列咬入单元,实现耦合,并编程计算;(2)分析轧制变形区的温度场;(3)分析轧制力.     

冻土区埋地输油管道周围土壤温度场数值模拟

在建立埋地输油管道周围土壤温度场的物理模型时,大多数人认为温度分布是关于管道中心对称的,因此只考虑对称的一侧,且都为二维计算,简化了很多方面,这是不精确的。结合横向、纵向建立了三维运算模型,使土壤温度场的模拟更接近现实,所以模拟的结果将会更加精确,对现实生产也具有指导意义。     

激光焊接不锈钢的温度场数值模拟

采用有限元方法,建立了激光焊接不锈钢的三维瞬态温度场的计算模型,考虑了材料的热物理性能、相变潜热与温度的非线性关系以及表面对流换热和辐射散热等影响因素,使用SYSWELD软件对激光焊接过程中的温度场进行了分析。结果表明:在激光焊接的开始阶段和结束阶段温度快速上升,中间阶段温度变化较缓慢;沿激光束扫描方向和与扫描方向垂直的方向都存在较大的温度梯度,温度梯度的存在引起较大的热应力,而热应力的存在是焊接过程中易产生裂纹的主要原因。     

基于Matlab PDETOOL的水电模拟实验电场数值模拟

在水电模拟实验过程中,为了减少实验及数据处理的工作量,节约实验的时间和器材成本,更直观的显示实验过程中的电场分布情况,在水电模拟实验测量电势分布的环节引入数值模拟技术:以拉普拉斯方程为基础建立了描述实验过程中电场中电势分布的数学模型,并介绍了基于Matlab的该模型的求解方法,得到了较好的可视化仿真效果。通过与实验测得的电势分布比较,说明了数值模拟方法的可行性、准确性以及相对于实验方法的优势:可视化效果好,操作简单易行,节约大量实验材料及实验时间,有利于对电场分布的整体把握,具有广阔的推广前景。     

介质球在均匀外场中的电场数值模拟

针对均匀电场作用下介质球周围电场分布情况,建立了二维电场数学模型,采用有限差分法,对场域内的Laplace方程和边界条件进行离散化,得到了均匀电场作用下介质球周围及其内部的电势及电场分布的数值解,并从理论上验证了该数值解的准确性。     

旋转电磁场的理论解析及数值模拟

本文运用电磁场的基本理论,对在时变磁场中的旋转半固态浆料受力状态进行了理论解析,并建立单极对旋转电磁搅拌器数值模型,应用有限元软件ANSYS进行数值模拟,模拟了电磁搅拌器内的电磁感应强度分布和电磁力分布。