何博[1]2011年在《基于CFD模拟的加气助送喷射器分析与优化》文中进行了进一步梳理绞吸式挖泥船是疏浚作业中的重要工程船舶,挖泥船挖出的泥浆通过管道运输到指定排泥区域,管道运输淤泥的难点在于排泥距离,为了延长管道运输淤泥的距离,加气助送技术被应用到输送淤泥的管道中。加气助送技术与传统接力泵技术相比具有结构简单,安装方便,不需要额外配置接力泵工作船与工作人员等优点。加气助送喷射器作为加气助送技术向管道内加入气体的关键设备其性能对提高输泥管道的输泥距离有着重要影响。本文以加气助送喷射器为研究对象,分别对其引射介质进入喷射器方式和喷射器自身结构参数对喷射器工作性能的影响进行了分析。论文主要内容分为以下几点：(1)对加气助送喷射器模拟分析所涉及的计算流体力学理论进行阐释,并结合加气助送喷射器特点确定适用的两相流模型、湍流方程、边界条件类型等参数。(2)对液态相进入加气助送喷射器方式进行讨论,分别对液体轴向流动方案和液体螺旋流动方案进行FLUENT数值模拟,对液体轴向流动方案和液体螺旋流动方案中的温度场、速度场、压力场、扩散室中气体体积的分布和喷射器的喷射系数进行分析比较,得出液体螺旋流动方案具有扩散室出口处速度场,温度场分布均匀,喷射系数高,气体分布对提高输泥管道输送效率有利的优点,液体螺旋流动方案优于液体轴向流动方案。(3)以加气助送喷射器混合室等截面段长度和喷嘴到混合室入口的距离为变量,对混合室等截面段长度分40mm、50mm、60mm、70mm、80mm、90mm、100mm共7个水平,对喷嘴到混合室入口的距离分Omm、5mm、10mm、15mm、20mm、25mm、30mm、35mm、40mm共9个水平进行FLUENT模拟,对喷射器进入混合室等截面段时工作流体和引射流体的速度差以及相应喷射系数进行比较,得出加气助送喷射器混合室等截面段长度为70mm和喷嘴到混合室入口的距离为15mm为优化方案。
范晓樯[2]2002年在《压力恢复系统布局及效率的计算与分析》文中指出本文基于Favre质量加权平均的二维、轴对称及叁维Navier-Stokes方程，建立了采用隐式LU-SGS方法和显式龙格库塔方法结合二阶TVD格式、湍流模型的有限体积定常/非定常数值算法，可用于求解超声速高超声速内流粘性复杂流场。 本文采用上述数值算法模拟了超声速扩压器和超声速引射器内流场。针对超声速扩压器，研究了其内部流场的激波串结构、激波边界层干扰结构和旋涡结构，分析了扩压器扩压能力及其各种影响因素，数值模拟了几种典型隔板布局条件下的超声速扩压器内部流场，并对数值结果作了分析；针对亚-超引射器，数值模拟了其内部流场引射气流与被引射气流的混合过程和压力恢复过程，并结合工程设计作出了分析。通过计算与分析，增进了对超声速湍流内部流场激波边界层干扰现象的理解，增加了对压力恢复系统流场结构与扩压性能的认识，为压力恢复系统的工程设计提供了一些有意义的结果： 一、对于矩形截面的超声速扩压器，矩形截面的长宽比对激波串的长度和激波串的分叉结构存在一定影响。激波串的长度受制于矩形截面的长宽比，可以建立一个适当的组合参数来作为入口截面的特征尺寸，使得在固定马赫数条件下激波串长度与该组合参数的比值近似于一个固定值，以方便工程设计应用。 二、超声速扩压器内部隔板的布局和隔板厚度对扩压器扩压能力存在着较大影响，工程设计中应针对具体隔板布局及隔板厚度作数值仿真，以了解在该布局条件下扩压器的压力恢复能力。 叁、超声速引射器内部的混合流场极其复杂，影响引射效率、压力恢复能力及整个压力恢复系统的启动等方面的因素众多，工程设计中应该先采用理论分析结合工程估算的方法，分析引射器引射气流与被引射气流的流量比、混合室长度、喷嘴布局及其安装角等各种制约因素，确定设计方案后，才能采用数值方法着手设计验证，直接通过数值模拟的方法存在较大难度。 四、当来流马赫数较大时，观察到了等截面超声速扩压器内部激波串的自激振荡现象，本文最后一章采用非定常方法对这一现象作了数值仿真，并对其作了分析。在工程设计中也应考虑这一不稳定性因素。
莫政宇[3]2002年在《舰用燃气轮机排气蜗壳数值模拟》文中进行了进一步梳理燃气轮机排气蜗壳的结构和气动性能是燃气轮机装舰技术研究的一个重要组成部分。一方面，它要求流经排气蜗壳的气流尽量均匀，压力损失要尽量小，以免造成整个动力装置的效率降低；另一方面，要求排气蜗壳的结构尺寸在保证要求的前提下尽量小，有利于机舱的布置。本文即是针对这两方面的要求，进行燃气轮机排气蜗壳的设计及数值模拟计算，为设计制造高性能的舰用燃气轮机排气蜗壳提供可靠的依据。本文在参考一种弯管式排气蜗壳的前提下，采用轴向尺寸相对较小的箱式蜗壳设计，这种蜗壳型式对有效地利用舰船上有限的空间具有积极的意义。 依靠传统的实验方法来了解不同的排气蜗壳的流场特性，既需要耗费大量的人力物力，也需要较长的时间周期。因此本文采用了数值模拟的方法来对排气蜗壳进行研究设计。本文建立了蜗壳流场的控制方程，对多种结构尺寸的排气蜗壳流场进行了数值模拟计算。以流场特性为依据，改进不合理的气动结构，从而得到气动性能较好的排气蜗壳。 本文通过流场的数值模拟计算，找到了一种气动性能较好的排气蜗壳。它与参考蜗壳相比，压力损失相当，蜗壳出口速度均匀性好，更重要的是，它的轴向尺寸也远小于参考蜗壳。
姬昌睿, 杨小权, 杨爱明, 司江涛, 刘沛清[4]2014年在《用强耦合RANS方法模拟旋翼悬停流场》文中研究表明在旋转坐标系下,将Spalart-Allmaras(S-A)一方程湍流模型和Reynolds-averaged NavierStokes(RANS)方程耦合成一个新的RANS方程,并发展了基于多块重迭网格的强耦合RANS求解方法,用于直升机旋翼悬停流场的数值模拟.为了提高计算效率,针对多重网格方法在多块重迭网格上实施的困难,提出了一种基于重迭网格的多重网格实施方法.通过对Caradonna-Tung(C-T)和ONERA 7A旋翼悬停算例验证了发展的强耦合RANS方法和基于重迭网格的多重网格实施方法的有效性.研究结果表明:发展的基于重迭网格的多重网格方法有较高的计算效率,3层网格的加速比约为7.7;强耦合RANS法的计算精度明显高于传统的松耦合RANS方法,特别是在与阻力相关性能参数的预测中,强耦合RANS方法的预测结果更加精确.
张大林[5]2002年在《人机与环境工程中若干问题的数值模拟研究》文中研究说明本文结合人机与环境工程中不同研究方向上的几个主要问题，研究了人机与环境工程中的数值模拟方法，并用数值模拟方法解决了目前国内尚无试验研究条件的一些关键问题。这方面的研究工作在国内尚处于起始阶段，本文的工作对于推动人机与环境工程中数值模拟方法的研究，及采用数值模拟方法解决人机环境工程中的工程问题具有积极意义。本文的研究工作主要有以下几方面：1)介绍了人机环境工程中的数值模拟方法及其应用状况，并对湍流流动与换热数值模拟方法进行了分析。2)在对湍流流动与传热问题的数值模拟方法进行分析、总结的基础上，确定了适合人机与环境工程中数值模拟所采用的网格生成技术、对流扩散项的离散格式、压力修正与速度修正方法、湍流模型和非线性代数方程组的求解方法。3)提出了加压供氧面罩呼气活门特性的数值模拟方法。通过计算结果和试验结果的比较，验证了本文提出的呼气活门静态特性数值模拟方法的正确性。提出了用呼气活门板的运动方程和非定常流场计算相耦合的数值模拟方法，实现了加压供氧面罩呼气活门动态特性的数值模拟，分析了引起活门板颤振的原因，并提出解决该问题的方法。4)编制了通用的座舱气流组织数值模拟软件，使用该软件对某型飞机工作舱内气流组织的设计计算中，采用二维模型研究了座舱内自然对流和供气口位置对气流组织的影响，初步确定供气口的气流速度、温度及其在展向的位置。最后采用叁维模型设计计算了工作舱的气流组织，确定了供气口在航向的位置。5)在对国内外结冰研究情况进行分析、综合的基础上，提出了结冰过程的数值模拟方法。利用多连续介质模型在欧拉坐标系下建立了空气—过冷水滴两相流动的控制方程，并在一定的结冰条件下对控制方程进行了合理的简化。在不同攻角、不同水滴有效直径情况下，数值模拟了结冰表面的水收集系数的分布情况。应用本文提出的移动边界技术，模拟了结冰过程，得到了翼面结冰后的冰型并分析了结冰对机翼气动力的影响。6)对本文的工作进行了总结。
陈海生[6]2002年在《弯曲叶片透平叶栅和单级轴流风机气动特性的实验和数值模拟研究》文中研究指明本文采用实验和数值模拟的方法，分别对弯曲叶片透平叶栅和单级子午加速轴流风机的叁维流场进行了研究。实验分别在中国科学院工程热物理所平面叶栅实验台和轴流风机实验台上进行，数值模拟采用叁维粘性数值模拟软件Fine／Turbo。本文共分两个部分： 第一部分报告了叶片弯曲对低展弦比透平叶栅流场影响的研究结果。实验测量了一典型透平静叶型常规直叶片叶栅和叶片弯曲角(端部倾斜角)分别为-20°、-10°、+10°、+20°及+30°的弯曲叶片叶栅出口流场和叶片表面静压分布。并对上述六套叶栅叁维粘性流场进行了数值模拟。详细对比了各叶栅出口截面流场和壁面静压分布，在此基础上分析了叶片弯曲对叶片表面静压分布及叶片负荷的影响，以及近壁流谱，流道中各主要旋涡和损失发展的规律。实验结果和数值模拟结果均表明，对于该叶栅，叶片弯曲虽然在叶片表面建立了“C”型压力分布，但并没有提高叶栅流场的气动性能。随着叶片正弯曲角的增大：叶栅总损失增加；叶栅出口气流角沿叶高剧烈变化；叶栅出口尾缘涡的强度和尺度明显增大，而叶栅出口通道涡的强度和尺度变化都不大；叶栅中部和端部二次流均增强，总平均的二次流动能增大。对于该叶栅，叶片反弯曲亦不能提高叶栅流场的气动性能，直叶片叶栅总损失最小。 第二部分报告了单级带后置导叶子午加速轴流风机性能和流场的实验和数值模拟研究结果。实验测量了在设计转速下该风机全工作范围的性能参数。数值模拟共进行了11个算例，包括不同几何模型(叶片约化，轮毂有、无间隙)，不同进口条件和不同流量等。详细分析了转、静子间轮毂间隙和进口附面层对风机级性能和流场细节的影响。结果表明，有进口附面层和没有轮毂间隙模型的风机性能最接近设计参数，而有进口附面层和有轮毂间隙的模型的计算结果最接近实验值。
张露, 李杰[7]2017年在《基于RANS/LES方法的超声速底部流场数值模拟》文中认为分别采用基于两方程k-ω剪切应力输运(SST)湍流模型的延迟DES(DDES)、更改的DDES(MDDES)和改进的DDES(IDDES)方法,并引入可压缩修正,结合叁阶MUSCL-Roe和五阶WENO-Roe两种空间离散格式,针对超声速底部的复杂流动现象,开展了数值模拟研究。计算结果表明本文方法能够捕捉到超声速底部流动中丰富的湍流结构,通过分析计算结果对超声速底部的流动机理有了进一步的认识,为下一步的超声速底部流动减阻改进和雷诺平均NavierStokes/大涡模拟(RANS/LES)方法在非定常高可压缩性流动中的应用提供了参考。通过对比分析不同空间离散格式的计算结果研究了数值耗散对计算的影响,五阶WENO-Roe格式的计算结果与实验结果吻合良好;对不同RANS/LES混合方法的计算结果进行了对比分析,结果表明IDDES方法在近壁区的表现优于DDES和MDDES方法。
张明远[8]2003年在《室内高大空间污染物分布数值模拟》文中指出本文应用CFD软件对室内空间流场，温度和污染物浓度场进行数值模拟。现在建筑越来越向高大，复杂外形方向发展，传统的气流组织设计方法不在适合于高大空间。就高大空间而言，目前的方法是数值模拟和模型实验相结合，而数值模拟方便，快速，可以考虑各种边界条件，内外扰，能全面反应室内气流的组织情况。 因此如何用数值方法方便，快速地对高大空间进行模拟已经成为人们关注的问题。本文采用有效的风口模型简化方法，多孔媒介物质及热源和质量源项方法来模拟人群区的存在对室内气流和污染物浓度分布的影响，合理布置边界和初始条件，从而得出室内气流的组织情况和CO_2污染物浓度的分布。
唐虎, 常士楠, 成竹, 马兰[9]2017年在《亚临界圆柱绕流的DES方法比较》文中研究表明针对地面结冰试验设施喷雾系统尾迹湍流模拟需求,考察了3种脱体涡模拟(DES)方法对叁维亚临界圆柱绕流预测的准确性,比较和分析了瞬时流动特征和流场统计量。研究发现:1)从瞬时流动特征来看,k-ω雷诺平均NavierStokes(RANS)控制的区域对剪切应力输运k-ωDES(SSTk-ωDES)求解的准确性有显着影响;2)从流动参数统计量的误差范围来看,回流区长度和流向最小速度的预测质量能在一定程度上反应圆柱绕流数值模拟的准确性;3)综合比较,SSTk-ωDES预测值与试验值和大涡模拟(LES)数据最为吻合,具有应用于地面结冰试验设施喷雾系统尾迹湍流计算的潜力。
吴健, 顾强生[10]1999年在《流体机械内流数值模拟的发展与趋势》文中研究指明回顾了流体机械内部流场数值模拟的发展简史，系统地阐述了流体机械内部不可压前湍流的计算方法和求解NavierStokes方程的原始变量法。对用于流体流场计算的数种湍流模型进行了比较与分析。并提出了流体机械内部流动数值模拟的研究方向。
参考文献：
[1]. 基于CFD模拟的加气助送喷射器分析与优化[D]. 何博. 武汉理工大学. 2011
[2]. 压力恢复系统布局及效率的计算与分析[D]. 范晓樯. 国防科学技术大学. 2002
[3]. 舰用燃气轮机排气蜗壳数值模拟[D]. 莫政宇. 哈尔滨工程大学. 2002
[4]. 用强耦合RANS方法模拟旋翼悬停流场[J]. 姬昌睿, 杨小权, 杨爱明, 司江涛, 刘沛清. 航空动力学报. 2014
[5]. 人机与环境工程中若干问题的数值模拟研究[D]. 张大林. 南京航空航天大学. 2002
[6]. 弯曲叶片透平叶栅和单级轴流风机气动特性的实验和数值模拟研究[D]. 陈海生. 中国科学院研究生院（工程热物理研究所）. 2002
[7]. 基于RANS/LES方法的超声速底部流场数值模拟[J]. 张露, 李杰. 航空学报. 2017
[8]. 室内高大空间污染物分布数值模拟[D]. 张明远. 华北电力大学（北京）. 2003
[9]. 亚临界圆柱绕流的DES方法比较[J]. 唐虎, 常士楠, 成竹, 马兰. 航空学报. 2017
[10]. 流体机械内流数值模拟的发展与趋势[J]. 吴健, 顾强生. 排灌机械. 1999