基于κ-ε湍流模型的多泵合流用液压集成块仿真设计

液压集成块因具有结构紧凑、体积小、泄露少、安装方便、维护保养容易等优点,已成为液压系统中不可或缺的液压元器件。设计满足野外施工中进行特殊作业的液压设备对高压大流量需求的液压集成块具有一定的工程价值。针对液压设备对动力源压力、流量的需求,使用Gambit建立多泵合流用液压集成块内部孔道结构的三维造型,采用基于κ-ε湍流模型对集成块内部孔道流场进行模拟分析,从而掌握孔道结构压力损失及速度分布规律,进而设计集成块内部孔道结构,有助于减少孔道内局部压力损失。

潮流能水平轴水轮机湍流模型研究初探

借助计算流体力学(CFD)方法研究潮流能水平轴水轮机水动力学性能,选择合适的湍流模型至关重要。为此,本文采用计算流体力学软件Fluent,将Spalart-Allmaras湍流模型、标准k-ε湍流模型、RNGk-ε湍流模型、标准k-ω湍流模型和SSTk-ω湍流模型分别应用到水平轴水轮机数值模拟当中。对数值模拟结果进行分析比较,并与模型试验数据进行对比,得出应用SSTk-ω湍流模型可以更好的模拟潮流能水平轴水轮机的水动力学性能。

非正交曲线坐标下三维弯曲河流湍流数学模型

本文在水平方向采用非正交曲线坐标,在垂直方向采用笛卡尔坐标系统,结合实际河床地形实行堵塞技术以实现对实际地形的模拟,在河床表面使用壁面函数法模拟河底阻力,在自由水面采用改进的“刚盖假定”方法,研究开发了非正交三维曲线坐标下的k-ε双方程湍流模型。通过实验室弯道对模型进行了验证,计算结果与实测值吻合较好,将模型应用于天然连续弯曲河流的流场计算,给出了4层流速矢量图和4个断面二次流矢量图。

基于湍流模型数值模拟的梯形弯道水流特性研究

输水明渠弯道段因壁面条件改变,水流运动紊乱,严重威胁输水安全。为研究输水明渠弯道内水流特性,基于RNGκ-ε湍流模型建立弯曲度为15°、45°、60°、90°的梯形断面弯道模型,利用PISO算法求解方程组,进行弯道水流三维数值模拟。结果表明,弯道对渠道内流场影响范围包括弯道及下游较长区间;随弯曲度增加,凹岸最大水面超高断面有前移趋势,但对最大超高值影响较小;水流在渠底的速度远小于上层水流速度,z/H=0.7处为最大流速水深;弯道内流速与壅水现象有关,壅水区对应流速小,落水区对应流速大;弯道内的壁面压强主要来自水体自重。

汽车外流场数值仿真中的湍流模型分析与应用

采用较为合理的计算流体力学分析技术对汽车高速行驶时其外部气动特性进行研究.以带有轮胎、侧后视镜以及天线等突出部件的某轿车外流场模型为研究对象,在稳态下采用RNS法中Realizablek-ε两方程湍流模型结合增强壁面函数法对不同车速工况下整车外流场进行数值仿真计算.研究表明:沿车辆X纵向上所形成压力差是产生气动阻力的主要原因;随车速的提高,气动阻力的增长速度快于气动升力的增长.

收敛-扩张喷管中运用次流推力矢量控制技术的计算研究

采用二阶TVD格式的有限体积法耦合RNGκ ε湍流模型和非平衡壁面函数求解二维守恒型雷诺平均N S方程,数值模拟了运用次流推力矢量控制技术的二维收敛 扩张喷管中的流动现象。计算结果表明,随着喷管压比的增加,次流喷射所产生的激波向扩张段下游移动,且喷管矢量角不断减小到一固定值;次流压比的增加将导致激波向扩张段上游移动,且喷管矢量角不断增加;次流压比对激波和矢量角的影响比喷管压比更强。

碳钢在管流体系中的流动腐蚀动力学模型

针对管流体系 ,根据动量、能量和质量守恒原理 ,应用壁函数、k -ε湍流运动模型确立了管流体系中的计算流体力学模型和质量传递模型 ;结合必要的实验分析碳钢流动腐蚀过程中的主要控制因素及其影响程度 ,建立了碳钢在流动的 3.5 %NaCl溶液中的流动腐蚀动力学模型 .同时 ,采用数值计算方法计算了流动腐蚀速度 ,并与实验结果进行了验证 .

混流式水轮机内部流场的三维空化湍流计算

本文通过理论分析,引入三维混合流体完整空化湍流模型,确定了混流式水轮机内部三维空化湍流计算的方法。用数值模拟手段对混流式水轮机的内部空化流场进行了计算,采用了全三维全流道的湍流计算方法,基于RNG的κ-ε湍流模型和SIMPLEC算法,从蜗壳进口到尾水管出口,包含所有流道在内的整体一次完成定常。根据得到的三维空化流场数据,对转轮内部流场进行了流场分析,求得了计算临界空化系数,和试验值进行了比较;模拟了特征工况下的尾水管涡带,和试验数据进行了比较。

轴流式模型水轮机压力脉动试验与数值计算预测

本文将利用RNG k-ε湍流模型对轴流式模型水轮机进行了全流道三维非定常湍流计算,预测模型水轮机的压力脉动性能.同时,本文对轴流式模型水轮机进行了压力脉动试验,通过对模型水轮机压力脉动试验结果与数值计算结果的对比.以验证数值计算预测压力脉动性能的准确性和可行性。

小流量工况下微小型泵内部流场数值模拟及LIF-PIV实验研究

本研究利用二维粒子图像测速技术(PIV),并结合激光诱导荧光(LIF)的示踪颗粒技术,成功地测量了小流量工况下微小型离心泵的内部流场,得到了泵内喉舌区和叶道间的瞬时流场,并且用标准κ-ε湍流模型对试验工况进行计算.LIF示踪颗粒的使用成功地消除了近壁和角区的激光反光干扰,近壁区测试数据得到改善。试验和计算结果证明,标准κ-ε湍流模型对小流量工况下的泵的性能预测非常准确但是对于捕捉流动细节信息来说,则显得不是很合适。LIF-PIV测量揭示了微小型离心泵在小流量工况下,喉舌处存在大量的回流区域而且不同的叶道的流动状态也不相同.

半封闭圆管湍流射流冲击平板的数值研究

采用标准k ε模型和壁面函数法 ,对冲击射流场的平均速度和湍动能分布进行了数值计算 .将充分发展和均匀速度分布 2种入口条件下的计算结果与文献中激光多普勒测速仪的测量结果进行了比较 .结果表明 :数值计算能够预测到湍动能分布的趋势 ,但对滞止点附近湍动能的预测值过高 ,高达实验值的 5倍 ;在各向同性占优势的壁射流中 ,平均速度的分布与实验结果具有较好的一致性 ;射流入口条件对湍动能分布具有较大的影响 ;要提高冲击射流场总体的预测效果 ,需要针对滞止区和近壁区内的流动特性 ,对k ε模型进行修正 。

错列翅片紧凑式换热器湍流流动及换热性能的数值研究

采用高雷诺数k ε湍流模型 ,对中高雷诺数下紧凑式错列翅片换热器的表面换热及流动特性进行数值模拟。结果表明 ,该种型式的换热器具有良好的流动和换热性能 ,拓宽了其空调领域的应用。

共轭梯度方法在求解不可压N-S方程中的应用

采用非结构网格上的SIMPLE(Semi-implicit Method for Pressure-linked Equations)算法、k-ε湍流模型求解了三维不可压Navier-stokes方程,对低速不可压粘性流场进行数值模拟,在求解压强方程时采用共轭梯度方法,求解其它变量方程时,采用预处理的BICG(biconjugate gradients)算法。对NACA0012翼型绕流流场和飞艇绕流流场进行数值模拟并对结果进行分析,取得较好的结果。

不同攻角下水轮机导叶流道湍流特性研究

采用κ-ε湍流模型对不同导叶攻角下的导叶流道进行三维数值模拟,采用SIMPLEC算法实现速度、压力变量的分离求解。计算结果表明,导叶压力面的压力系数随着攻角增大而明显增大,而吸力面的压力系数随着攻角增大而明显减小。随着攻角增大,导叶边界层提前分离,形成脱落涡,导叶的升力明显增加。在导叶出水边的尾迹涡,其湍动能很大,随着流动进入转轮流道,引起水轮机水力振动。

旋流竖井输水洞在滇中引水二期工程中的应用

为验证滇中引水二期工程石屏干线金山坡旋流竖井输水洞设计,在开展模型实验前,通过数值模拟手段,利用RNGκ-ε湍流模型及VOF两相流模型,对设计方案进行水流三维数值模拟分析。结果表明,在不同设计工况下,旋流竖井内过流能力均满足设计泄流要求;旋流空腔流态稳定,下游输水洞内水流平稳;旋流竖井内最大流速178m/s,最大压强70kPa,最高消能率75%,消能效果良好。模拟结果表明金山坡旋流竖井输水洞方案设计合理可行,可为工程下一步设计工作提供参考。

玛瑙河三道坝流场的数值模拟分析

为验证玛瑙河三道坝体型设计的合理性,采用Fluent软件对三道坝流场进行了数值模拟,分析了三道坝泄流能力、水面线、底板压强、水流空化系数及典型断面流速分布等重要水力参数。数值模拟与公式计算结果吻合较好,说明数值模拟的模型建立、网格划分、边界条件定义、参数选取合适,Fluent软件能用于溢流坝的水力特性研究,可以供大坝体形优化设计参考。

基于FLUENT的90°圆形弯管内部流场分析

通过使用FLUENT软件的RNGk-ε湍流模型,对90°大曲率圆形截面弯管内部流体进行三维数值模拟,将数值模拟结果与相关文献实验结果进行对比,结果表明RNGk-ε湍流模型对具有二次流的湍流流动具有较好的模拟,计算结果与实验结果吻合较好。

大型泵站虹吸式出水流道三维紊流数值计算

利用RNGκε湍流模型,闭合定常不可压雷诺时均NS方程,采用有限体积法和非结构化网格,数值模拟了设计工况下某大型泵站虹吸式出水流道的内部三维流动,并分析了流道内部流态,对驼峰断面和出口断面的速度分布特性进行了定量计算.结果表明:流道的水力损失和阻力系数分别为0.204m和3.188×10-3,驼峰断面和出口断面的速度分布均匀度分别为73.9%和65.4%,实现了流道水力特性的预测,为虹吸式出水流道水力设计优化和模型试验研究提供了参考依据.

矿井井筒提升设备绕流的数值模拟

基于经典的流体力学理论,建立罐笼绕流的二维RNGκ-ε湍流模型,分析其初始边界条件,并结合工程实际应用FLUENT计算流体动力学软件模拟罐笼运行时井筒内流场及压力场,得出井筒内流场及压力场的变化规律。研究结果表明:在罐笼运行期间,由于空间受限而引发活塞效应,井筒内压力发生瞬态变化,造成通风系统的压力波动,导致气流运动的动态改变,对通风系统稳定性有一定的影响。

水力自动滚筒闸门水动力特性数值模拟

本文对水力自动滚筒闸门的水力特性进行了研究,利用RNGk-ε湍流模型对圆筒闸体绕流流场进行了模拟,并对自由水面引入了水—气两相流分层理论中的流体体积分数法(VOF)迭代求解。通过数值模拟,得到不同时刻计算域内的相体积分布、圆筒闸体附近速度场、压力场以及各工况的荷载,并与模型试验实测结果进行对比分析,两者吻合较好。说明VOF法可以在圆筒闸体绕流流场自由表面的计算中应用。