基于OpenFOAM的燃烧数值模拟研究

〖JP2〗现有商业计算软件对燃烧室内的燃烧流场进行计算时存在精度不高、非开源、不可扩展等问题,难以满足工程设计需要。在前期完成冷态雾化模拟基础上,开发了基于开源计算平台OpenFOAM的燃油雾化燃烧求解系统,构建〖JP〗大涡求解器,对加州大学伯克利分校测量的液雾两相燃烧实验进行了数值模拟。通过计算得出液滴温度维持在350K左右,表明模拟效果较符合燃烧流场温度变化,系统能较好地展示湍流燃烧流动的反应特性,符合工程研究需要。     

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。     

一种三维数值方法及其应用分析

为了提高包含有交界面的三维复杂流动问题的求解精度，将二维坐标系中的Youngs算法公式推广到三维坐标系应用，根据流体体积分数的定义，在二维直角坐标系Youngs算法的基础上，把介质分界面近似为平面，通过引入修正系数，实现了Youngs算法在三维坐标系中的应用，给出计算方法，并编写程序进行算例验证，数值模拟了具有复杂边界的空中爆炸形成冲击波的形成和传播过程，通过数值试验，证明了Youngs算法在三维坐标系中成功的应用．     

非稳态冲击射流传热特性数值研究

针对冲击射流传热问题,传统的2方程k-ε湍流模型难以准确预测,采用了3方程k-ε-f_μ湍流模型进行射流传热数值模拟。首先,通过将传热的数值计算结果与文献实验数据结果作对比,验证了所建立的数值模型在预测努塞尔数分布及其二次峰值位置的准确性。在此基础上,又研究了低温欠膨胀音速冲击射流流场冲击壁面的传热特性,得出：不同压比工况下,二次峰值的位置随着压比的增大向壁面射流流动方向移动;不同冲击距离工况下,当冲击距离在一定范围内,压比的增大对努塞尔数影响不大,仅使二次峰值的位置发生改变。     

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.     

爆破膜高速射流消能数值模拟研究

爆破膜在现代水电站建设中,特别是中小型水电站中有广泛的应用。但当爆破膜爆破后,高速水流对尾水渠产生巨大的冲刷,如何有效解决高速水流消能成为水电站设计中的关键问题。本文通过加设消能池,使高速水流通过淹没射流的方法安全泄流消能,并通过数值模拟的方法证明其有效性。     

金属粉末轧制的力学模型及数值模拟研究

金属粉末轧制工艺能够生产一般工艺难于或无法生产且成分精确、性能优良的板带材,是制取高性能以及特殊用途材料的粉末冶金成形工艺。在粉末轧制工艺的力学行为研究中,传统的数学模型被证明所提供的作用有限,基于有限元方法的数值模拟为此提供了一种灵活高效的途径。基于把粉末体看作是可压缩连续体的假设,根据椭球面屈服准则推导了金属粉末体变形的弹塑性本构关系。采用了合适的本构关系积分算法,并对摩擦模型进行了分析。基于MSC．Marc平台的二次开发工具编制了相关的用户子程序,对铁基粉末的轧制过程进行了三维弹塑性有限元数值模拟。该程序的准确性已在对粉末闭模压制的数值模拟及实验对比中得到了验证。此外,分析了轧制速度、摩擦系数等对轧制力和相对密度分布的影响。     

大空间室内气流组织的数值模拟与设计应用

本文根据计算流体动力学(computational fluid mechanics, CFD)理论,利用基于控制体积的数值模拟方法对大空间区域的气流组织进行模拟计算,通过比较分析冬、夏两个季节的设备余压、送风风速以及送风角度等参数,获得优化的空调设计条件:选用机外余压为120Pa的VRV空调室内机,风量、风速在一定范围内可调,采用可调式球型喷口作为送风风口,百叶风口作为回风口,侧送上回的气流组织形式.     

基于射流-尾迹结构的无叶扩压器旋转失速数值研究

建立无叶扩压器几何模型,预先给定扩压器入口的射流-尾迹分布函数,改变射流-尾迹强度比,利用Fluent软件通过数值模拟方法,完成多组无叶扩压器旋转失速三维非定常数值计算.结果显示:在射流-尾迹径向平均速度给定的情况下,随着强度比的减小,失速团强度增大,范围有所增加,总体流道内失稳现象加剧;流道内失速团数目不随射流-尾迹强度比减小发生变化,都捕捉到4个失速团;流道内失速团的旋转频率大致相等,约为342.10 Hz,是叶轮旋转频率(约750 Hz)的45.61%.     

数值模拟技术在采矿工程人才培养中的应用

随着数值模拟技术的不断发展,其在相关专业人才培养中的作用日益凸显。本文针对内蒙古科技大学矿业研究院采矿工程学科特点和人才培养现状,举例分析了数值模拟技术在采矿工程专业不同学习层次学生教学活动中的应用,并探讨了相关的课程体系的建设。     

Numerical Simulation of Shaped Charge Jet Using Multi-Phase SPH Method

Since the jets and detonation gaseous products are separated by sharp interfaces,the traditional smoothed particle hydrodynamics (SPH) method is difficult to avoid the computational instability at interfaces.The multi-phase SPH (MSPH) method was applied to improving the stability,which smoothes the particle density and makes pressure continuous at interfaces.Numerical examples of jet forming process were used to test capability of the MSPH method.The results show that the method remains algorithm stability for large density gradient between the jets and gaseous products and has potential application to both the explosion and the jet problems.The effect of initiation ways of the shaped charge was discussed as well.     

Numerical Simulation of Shaped Charge Jet Using Multi-Phase SPH Method

Since the jets and detonation gaseous products are separated by sharp interfaces, the traditional smoothed particle hydrodynamics (SPH) method is difficult to avoid the computational instability at interfaces. The multi-phase SPH (MSPH) method was applied to improving the stabil-ity, which smoothes the particle density and makes pressure continuous at interfaces. Numericalexamples of jet forming process were used to test capability of the MSPH method. The results show that the method remains algorithm stability for large density gradient between the jets and gaseous products and has potential application to both the explosion and the jet problems. The effect of initiation ways of the shaped charge was discussed as well.     

流体动力学帽状剪切实验数值模拟

钨合金材料由于具有高密度、高强度特性,而且在冲击作用下的破坏模式表现为绝热剪切,所以常被应用于动能穿甲弹的设计。本文采用Abaqus/Explicit软件,对Couque开展钨合金流体动力学冒状剪切实验进行了数值模拟,给出了撞击速度与剪切带尺寸的关系,为更好地认识钨合金的动态破坏提供认识。     

混凝土试件内部缺陷的数值模拟

针对胶凝砂砾石坝内部存在的缺陷问题,以混凝土抗压强度试件为对象,采用数值模拟的方法,分析了在不同缺陷状态下混凝土试件抗压强度的衰减,结果表明,内部缺陷对混凝土抗压强度的影响是不可忽视的.将试验数据作为随机事件的一个样本,借助数值模拟的方法是探究解决胶凝砂砾石坝内部缺陷影响强度问题的途径之一.     

异形支架数控加工工艺设计

本文以异形支架零件为例,在分析零件结构、材料及精度要求的基础上,对其加工工艺进行了设计。从机床及刀具的选择、工件装夹等数控加工方案进行了对比分析．并用通过UG软件画出三维图形,采用图形交换自动编程的方法,快速计算出最佳刀具轨迹,自动生成数控加工程序．保证了工件的加工质量．提高了生产率．     

混凝土三维细观力学模型分析

混凝土的级配及骨料含量对其宏观力学特性有直接影响,选择合适的骨料模型是进行混凝土细观力学数值模拟的前提,在已提出的三维随机凸多面体骨料模型的基础上选择合适的试件模型并进行有限元剖分,利用并行计算技术分别对湿筛混凝土试件三维球形骨料和凸多面体骨料细观模型进行了静载弯拉破坏数值模拟对比计算。计算结果表明,三维凸多面体骨料生成算法是可行的,能够满足混凝土三维细观力学模拟的需要。     

Numerical simulations on rock damage and fragmentation by blasting

1. Introduction In order to study rock damage and fragmentation during blasting, many numerical models have been developed. These efforts have varied from semi-empirical [1,2] to formulations based on shock wave physics [3,4]. Numerical modeling of blasting has been focusing on the complexity of the blasting process. This complexity requires that numerical models be developed in a highly systematic fashion in close coordination with controlled field and laboratory experimentation. This work d…     

CFX数值模拟在冶金工程专业中的应用

目前数值模拟是研究冶金工程问题常用的方法。文中简述了进行数值模拟应具备的基本理论基础,并结合冶金工程问题从前处理、建立模拟文件、求解以及结果分析等方面详细介绍了使用CFX软件进行数值模拟的具体过程。     

曲轴模锻成形弯曲工步数值模拟

本文提出并制定了平面四拐小曲轴锻造戍形工艺,针对曲轴模锻的成形过程,数值模拟研究了曲轴的弯曲工步,并给出了成形过程中需采用的工艺参数值。     

SK型静态混合器的数值模拟

利用专业的多物理场耦合软件COSMOLMultiphysics对sK型静态混合器内的不可压缩层流流场进行了仿真模拟,计算过程中采用软件中的层流流动和稀物质的传递内置模块,得到了静态混合物中流体的浓度场、速度场及压力场分布。由于螺旋混合元件的作用,流体做螺旋运动,通过对流体的剪切、旋转,使流体充分混合,结果在出口处几乎混合完全。利用后处理软件对计算结果进行分析,为其性能测试提供了理论依据。