垂直轴潮流水轮机流场的三维数值模拟

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。

利用cfd软件fluent对多级导叶式清水离心泵的内部流场进行了数值模拟,得出了叶轮及导叶内部流道的速度和压力分布规律,并发现了叶轮进口回流,出口的二次流动特征等叶轮内部流动的细节,导叶出口区产生了一个低压区等流动特征。然后根据自编计算软件利用计算得到的速度场数据计算出泵的扬程、功率、效率和流量之间的关系曲线,并与试验数据进行了比较。结果表明:在设计工况附近,预测值与试验值吻合较好,在其它工况点,特别是小流量工况点,误差较大。

应用商业软件fluent6.2对600mw超临界汽轮机组的调节阀流场进行了全三维流动分析。利用ug实体建模软件对调节阀进行三维成型,通过gambit网格划分软件对区域进行非结构化网格划分。在三维数值计算中,模拟分析了调节阀在100%、50%和30%三个工况开度下的流场特性。计算结果表明,由阀碟与阀座组成的环型通道是决定调节阀的主控通流能力、流场特性和稳定性三项气动性能的关键部位。文中所研究的调节阀的阀碟采用了内凹型设计,汽流自喉部喷射后,迅速脱离阀碟,并在阀座的曲线收敛段形成附着流,避免了流经阀碟表面的周向流体的过早掺混带来的能量损失。阀碟独特的结构设计使得调节阀在各种工况开度下有着较稳定的流动状态。

采用计算流体力学的方法,对双层六直叶涡轮桨、双层六斜叶涡轮桨以及双层六直斜叶交替涡轮桨搅拌槽流场进行研究。利用laminar层流模型对其在甘油与水的混合物中产生的流场进行数值计算,得到三种不同结构形式的双层桨以恒转速200r/min在搅拌槽内转动时所产生的流场结构,对比分析轴向、径向和周向的速度矢量图、速度云图以及速度分布曲线,为层流搅拌槽的设计和实际应用提供了理论依据。

运用cfx流动软件的滑移网格和标准的k-ε湍流模型对工业中常用的dl型多级冲压离心泵整级进行了全三维瞬态流场的数值模拟,分析泵内叶轮与导叶间的动静干扰问题。滑移网格分别设置在多级离心泵叶轮出口、固定导叶入口与泵内流体之间的交互界面,对每个时间步求解流动方程。在任一个叶轮旋转周期内,分析叶轮入口和出口的总压值出现脉动信号频率与叶轮叶片数的关系。分析了叶轮入口和出口处总压波动的幅度。该三维非稳态模拟结果为多级冲压离心泵的水力优化设计提供了依据。

本文以一个冲击式(切击式)水轮机水斗实例造型为基础,阐述了水轮机水斗的造型思路、方法及步骤,明确了造型中的难点及需要注意的事项。使冲击式水轮机实现流体分析计算、强度分析及数控加工成为可能,为冲击式水轮机的国产化打下基础。

针对同一叶轮配不同导流器,通过试验分析,探索提高潜水泵效率的途径。以250qj125型潜水泵配两种导流器为例,通过cfd数值计算,预测出潜水泵的性能,将解析法求得的潜水泵最佳工况点与模拟试验结果进行了比较,其结果较为吻合。经对两种导流器内部的速度场和压力场分析,提出了增加导流器长度、增大导叶片进口冲角和壁角等方法可提高潜水泵的效率。

运用三维变密度不可压计算流体力学方法对微型y形冲击射流进行流动结构研究.结果表明:入射角度和入射速度是影响流场结构和混合效果的两个重要因素,分别存在有最佳入射角度和入射速度.我们发现在射流角度等于90°、射流速度为中速时,其流场结构最利于混合,因为此时射流的接触面积最大.另外,射流速度越大,其分割强度值也越大,因此混合性能也越差.当速度太大时,会使两股流体的接触面破碎而散落在空间中,使其不再接触,因此对分子间的扩散和混合不利.

二维潮流数值水槽的桩群数值模拟——为了研究二维潮流数值模拟中桩基的影响，导出了二维潮流桩基数模控制方程组，建立了桩基的二维潮流数值水槽，利用物模试验得出的桩基摩阻系数和桩基附加糙率，并经水深修正后，对洋山港一期工程桩基码头的潮流情况进行了模拟...

本文根据支流改道工程河道水流的特点结合通航水流条件研究特性,建立三维河道数学模型,对某水电站支流改道工程对下游通航水流条件影响进行了数值模拟研究,研究成果表明:支流改道后,隧洞出口水流对下游航道的影响范围有限,仅对出口附近局部区域内水流存在一定影响,且其水位、流速、流向变化值较小,支流改道工程对下游引航道及其连接段的水流条件无明显影响,由于数模中支流出口水流采用断面流速不均匀系数来概化模拟隧洞出口水流,所以建议设计在支流出口处加设消力墩等措施使隧洞出流与主河道水流平顺衔接,增加工程安全裕度。

本文采用数值模拟方法预测由近地三维流动风引起的建筑物的表面风压。文中运用一种扩展的ｋ－ε紊流封闭模型，导得了稳态流动风的统一形式的控制微分方程。采用控制容积法对微分方程作了离散，ｓｉｍｐｌｅｃ压力校正迭代算法实现了非线性离散化方程的求解。实例计算与分析比较表明，本文的模拟方法改善了对建筑物侧风面和顶面风压值的预测。

采用simple算法、kε-ap模型和混合四面体非结构网格在笛卡尔坐标系中对离心式污水泵内部流场进行了数值模拟,得出了污水泵内固体颗粒的流动规律以及固体颗粒的分布特征,为离心式污水泵的优化设计提供理论参考。

基于通用计算流体动力学软件fluent,建立思林水电站土石围堰过水流场三维数值预测模型.采用可实现(realizable)k-ε紊流模型封闭紊流时均n-s方程,围堰上自由水面变化采用vof方法捕捉.对围堰原设计方案进行了计算模拟,并用试验数据进行验证.依据计算所得的详细流场信息,给出了围堰过水流场的流态和堰面紊动强度分布及大小,以及水跃的形态和发生位置.研究表明可靠的三维水动力数值模型可以做为试验研究的有力补充,有助于理解复杂的过水围堰三维流场以及冲刷发生的机理.

针对矿用局扇对旋风机,建立了三维整机全流场几何模型,采用四面体非结构化的网格进行空间离散,完成了整机的数值计算。主要分析了风机内部特定面处的压力场和速度场的分布规律,揭示了轴流风机内部流场的基本特性。研究结果可为风机的优化设计提供借鉴,对提高轴流风机的整机性能具有重大意义。

采用三维水动力学模型,借助非结构网格重构地形,开展了金沙江干流山区水库通航流态的数值模拟研究。以攀枝花河段为例,选取不同的来流条件进行了模拟,重点关注了水深、流速、平面流场和典型弯道的环流结构等水动力学特性,进一步对河段可能的碍航点进行了分析。计算结果表明:在一定的出流边界条件下,河道水深整体呈沿程递增趋势,基本可满足三级航道标准；同时某些流量级下,局部卡口、突扩和弯道河段可能出现碍航流态。研究结果可为金沙江梯级水库群联合调度提供技术参考。

以k-ε湍流模型封闭reynods方程,采用vof法追踪自由水面,对缅甸dapein水电站表孔溢流坝的水流流动进行了三维数值模拟。结果表明,溢流坝的泄流能力、水面线、压力分布与流速分布等数值模拟结果与模型试验实测结果吻合,数值模拟结果可信,选择的紊流模型合理,求解方法可靠,可为工程设计提供全面、合理的参考。

采用三维水动力学模型,借助非结构网格重构地形,开展了金沙江干流山区水库通航流态的数值模拟研究.以攀枝花河段为例,选取不同的来流条件进行了模拟,重点关注了水深、流速、平面流场和典型弯道的环流结构等水动力学特性,进一步对河段可能的碍航点进行了分析.计算结果表明:在一定的出流边界条件下,河道水深整体呈沿程递增趋势,基本可满足三级航道标准;同时某些流量级下,局部卡口、突扩和弯道河段可能出现碍航流态.研究结果可为金沙江梯级水库群联合调度提供技术参考.

采用三维标准k-ε紊流数学模型,引入气液两相流体积率模型跟踪自由水面,对建有高桩码头的河道流场进行数值模拟,并从流速分布和水位变化两方面对数值模拟和物理模型试验结果进行对比分析,验证了数学模型的可靠性和合理性。分析结果表明:高桩码头桩群对过水断面有\"束窄\"作用,桩群区外的流速急剧增大;水流进入桩群区一定距离后,存在一个速度的极小区域,在桩群影响远区,其流速沿程增大;当桩群长度一定时,桩群宽度越大,其阻水作用越大;当桩群宽度一定时,桩群长度越大,其阻水越明显。

为了提升双吸离心泵的性能,研究其内部流动规律,采用rngk-ε方程湍流模型和标准simple算法对某一扭曲叶片双吸离心泵全流道进行了cfd分析,并与实验值进行比较。结果表明,该方法能够较为准确地预测出双吸离心泵叶轮与蜗壳间及内部的流动特性,所得结果对进行双吸离心泵的水力设计或改型优化设计等研究具有重要的指导意义。

为了研究缸内涡流运动对柴油发动机排放的影响和确定减小原发动机排放的措施,采用avlfire进行三维建模,对缸内涡流运动在进气门关闭以后的流场进行模拟研究.通过对不同涡流比对应工况下的缸内混合气浓度场分布、燃烧放热规律以及缸内温度变化进行分析研究,确定了发动机排放随涡流强度的变化规律.研究表明,发动机喷雾油束受涡流强度影响比较大,从而影响缸内混合气的形成、燃烧和排放.

为优化电磁搅拌工艺,建立了电磁搅拌过程的电磁-热-流体耦合场数学模型,并用ansys软件进行了三维数值模拟。结果表明,电磁搅拌时坩埚内浆料中磁感应强度、速度场以及温度场均呈三维分布,浆料顶部中心区域的速度分布揭示了增强颗粒进入浆料的动力学条件,而浆料内的循环流以及坩埚壁附近的剪切流可使初生相、增强颗粒与流体之间产生摩擦、剪切和碰撞,为得到球状晶和实现增强颗粒的复合创造了条件。温度场计算结果表明,在制定搅拌工艺时,应根据合金的两相区大小和增强颗粒加入量等,使冷却速度和搅拌时间相匹配。电磁搅拌可使温度分布均匀,扩大等温区,有利于晶核的形成及按等轴晶方式长大,为得到半固态组织创造了条件.

本文介绍河海大学渗流实验室利用本校的现有条件,实现大型三向坐标仪测试自动化.技术处于国内领先地位.文中还介绍了在渗流模拟测试技术上取得的一些研究成果.例如;用悬浮式测针代替原用的硬接触针,用sm制模新材料代替了原具有致癌物质的模料;解决了封闭式模型的测试及修刮问题等,使渗流模型测试技术前进了一步.