多孔介质模型在髂静脉压迫综合征血流动力学分析中的有效性验证

目的对髂静脉压迫综合征(iliac vein compression syndrome,IVCS)进行血流动力学分析时,探究使用多孔介质模型模拟髂静脉压迫区域是否可以提高计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)分析结果的可靠性和准确性。方法使用IVCS患者术前计算机断层扫描影像数据重建髂静脉压迫和侧支循环模型,采用多孔介质模型模拟患者髂静脉压迫区域,比较CFD分析中离散相粒子和数字减影血管造影中造影剂粒子的达峰时间吻合度,分析压力梯度、壁面剪切应力,并与未采用多孔介质模型的CFD分析结果做比较。结果多孔介质模型中80%以上的离散相粒子通过侧支循环到达下腔静脉,其离散相粒子与数字减影血管造影中造影剂粒子的达峰时间曲线吻合度高达92.4%。与未采用多孔介质模型的CFD分析相比,多孔介质模型中髂静脉压迫区域血流速度减小87.5%,下腔静脉与左髂静脉之间的压力梯度增高125 Pa,壁面剪切应力大于2.0 Pa的区域更多分布在侧支血管而非压迫区域。结论多孔介质模型能够准确地模拟IVCS患者的静脉血流,与临床观测数据相吻合。采用多孔介质模拟髂静脉压迫区域,该区域具有更小的血流速度、更高的压力梯度以及更小的高壁面剪切应力区域。本研究为患者的病情评估和治疗提供新的理论依据。

基于多孔介质模型的刷式密封泄漏流动特性研究

采用数值求解基于多孔介质模型的Reynolds-averaged Navier-Stokes方程技术,对刷式密封内泄漏流动特性进行了详细的数值研究.根据刷式密封的泄漏量试验数据,确定了刷丝束多孔介质的渗透率系数.利用所确定的渗透率系数,数值计算和分析了7种压比和5种径向间隙条件下的某轴端刷式密封的泄漏量和泄漏流动形态,并且与迷宫式密封进行了比较.结果表明:在相同的压比下,刷式密封的泄漏量小于迷宫式密封;压比影响刷式密封的泄漏量,但对泄漏流动形态的影响可以忽略;径向间隙不仅影响刷式密封的泄漏量,而且影响泄漏流动形态;在相同的径向间隙下,压比越大则泄漏量越大;在相同的压比条件下,径向间隙越小则泄漏量越小.研究工作可对刷式密封在汽轮机中的应用提供理论依据和技术参考.

多孔介质模型的纤维过滤器优化模拟

用CFD软件FLUENT对纤维过滤器内部流场进行数值模拟,以熔体静电纺丝纤维膜为原型,探究纤维过滤器出口位置对过滤效率的影响,从速度分布、过滤压降及颗粒分布等方面进行对比.结果表明:过滤器压降随速度的增大而增大,随孔隙率的增大而减小,且膜后压力随速度增大成减小趋势;对多种纤维膜对比模拟发现,侧出口模型具有死水区,且颗粒分布不均,降低了膜使用率,将出口置于容器底部可有效减缓这种缺点;下出口模型较侧出口模型更能发挥纤维多孔介质的优势.

多孔介质模型在管壳式换热器数值模拟中的应用

本文详细讨论了多孔介质模型在管壳式换热器数值模拟中的应用,开发了一套能自动生成多孔介质特性参数的通用程序。该程序主要基于三维交错网格及SIMPLE算法,然后运用该模型,采用改进的κ-ε模型和壁面函数法,对换热器壳侧的湍流流动进行了数值模拟。计算结果与换热器冷态实验结果符合良好,表明该模型和计算方法是切实可行的。

基于多孔介质模型的土壤风蚀风洞湍流涡发生器设计的数值模拟

该文针对土壤风蚀风洞中设计湍流涡发生器模拟大气边界层的需要,利用计算流体动力学(CFD)软件Fluent对NK-1可移动式风蚀风洞中典型农田风蚀地表风速廓线进行数值模拟,提出引入多孔介质模型的方法将原非规则几何结构的棒栅进行替代计算,最终得到棒栅加粗糙元的最优分布,并通过室内风洞试验进行验证。结果显示,风洞试验实测与模拟所得廓线的相关系数为0.974,模拟效果较理想。该方法使得计算网格数量减少,网格质量提高,节约了模拟成本,提高了计算的精确度和可信度,并且验证了用棒栅-粗糙元组合作为湍流涡发生器来模拟复现大气边界层是可行的,以期为风洞湍流涡发生装置的设计模拟提供一种新的思路和方法。

多孔介质模型在二次滤网内流场分析中的应用

使用计算流体动力学软件FLUENT分析了二次滤网的内部流动,并利用其结果输出功能计算了滤网阻力.多孔介质模型形象地描绘出了二次滤网的内部流场,获得了该型号滤网的内部流动规律.滤网面的形状改变了流体的流动,加强筋板使局部流动复杂化,但同时起了导流作用.对排污工况研究发现,排污顺畅.

桥梁挡风屏基本单元多孔介质模型数值建模

基于桥梁挡风屏的基本开孔单元，采用基于有限体积方法的软件数值求解其周围的三维常物性定常不可压缩湍流流动，统计风速变化情况下挡风屏前后缓变流动截面上的压差，得到压差一风速特性曲线和多孔介质模型的黏性阻尼系数、惯性阻尼系数，研究结果表明：开孔率20％和10％挡风屏的黏性阻尼系数与惯性阻尼系数，随着风速的增大，也随之增加，2种开孔路挡风屏的黏性阻尼系数与惯性阻尼系数范围在9．46～16．58，5．20～9．10；38．94—55．65，67．34—96．2，可为以后相关研究提供基础参考数据。

基于多孔介质模型的行波堆TP-1堆芯稳态温度场与流场数值模拟

根据TerraPower公司最新设计的钠冷行波堆TP-1的具体结构和运行特点,采用多孔介质模型,使用商用软件CFX对行波堆堆芯的热工水力特性进行数值模拟,得到了TP-1稳态运行条件下堆芯温度场、速度场和压力场分布。结果表明:应用多孔介质模型对行波堆堆芯进行三维热工水力数值模拟的方法直观、快速、有效,将它应用于行波堆堆芯稳态条件下三维流场和温度场分析具有一定的意义。

基于分层建体的多孔介质模型在植物消浪模拟中的应用

为了探讨多孔介质模型是否适用于研究破碎波条件下的植物消浪问题,以立面二维自由面紊流模型为工具,建立了基于植物冠层特征的分层多孔介质模型,精细地模拟了近岸破碎波对植物带的冲击,且在瞬时波面形态、波面线、波浪最大爬高、堤脚时均压力过程线等几方面与物模试验成果进行了详细对比。结果表明,分层建体的多孔介质模型计算精度较高,能够很好地模拟植物区的消浪过程,该数值模拟方法可以用于植物消浪问题的研究。

基于两相多孔介质模型的骨组织力学响应数值分析

引入基于混合物理论的流 -固两相多孔介质模型来描述骨组织在承受各种动载荷时 ,其骨质应力场、变形场以及孔间骨液压力场的分布规律。模型中考虑固体骨质为横观各向同性的液饱和多孔材料 ,研究骨质变形、骨液流动以及流动电位间的耦合关系。采用 Galerkin加权残值法 ,导出了骨组织流 -固耦合动力响应的罚有限元公式和流动电位计算式 ,编制了相应的有限元程序。算例表明 ,骨组织特别是松质骨组织的表观黏弹性行为和能量耗散性质 ,很大程度上是由于骨孔间液体扩散和流动引起的 ;同时 ,由于骨组织固 -液两相界面间双电层的存在 ,当液体组分扩散时 ,引起流动电位 ,从而促进骨的生长和吸收。

基于FLAC^(3D)多孔介质模型的隧洞透水衬砌数值计算分析

针对水工隧洞透水衬砌计算中存在的问题,利用FLAC3D中多孔介质流动模型并借助Fish语言实现了渗流应力的直接与间接耦合计算,在完成衬砌受力分析后编制正应力配筋程序获得相应的配筋量。实例应用结果表明,通过FLAC3D软件进行透水衬砌计算具有可行性,其可以实现直接与间接耦合,且间接耦合计算结果更接近实际情况,同时可知透水衬砌能有效节约配筋量。

多孔介质模型在稀土电解槽优化模拟中的应用

针对熔盐电解法制取稀土金属钕槽型结构,首次提出了多孔介质模型与表面化学反应相结合的方法研究阳极电解反应过程,通过在靠近阳极表面取1~2mm的薄层设立为多孔介质层,并在多孔介质层上增设化学反应,模拟研究阳极表面的化学反应、槽体内部流场运动情况以及气泡上浮过程,同时对比欧拉法的模拟结果得到了该模拟法与欧拉法模拟的区别及该法研究的优势。模拟结果表明,该方法更能反映实际电解过程气泡生成和运动规律。

挡风抑尘墙多孔介质模型分析与数值模拟

气体通过挡风抑尘墙的流动是典型的多孔介质．纯流体耦合流动，多孔介质模型能够良好的反映其工作特性。墙体的质量通量和压力降与墙体开孔率、高度及自然风速有直接的关系，随着开孔率的增大，其质量通量增大，压力降减小；随着墙体高度的增大，其质量通量也增大，压力降增大；随着自然风速的提高，其质量通量也增大，压力降增大。较适宜的墙体高度为受保护料垛高度的1．5～2倍，开孔率为0．2～0．3。

多孔介质模型校验水平潜流人工湿地水力特性的研究

水平潜流人工湿地对污废水有较好的处理效果,湿地内水力特性对其处理效果有较大影响。理解湿地内部各处的水力特性及优化湿地结构参数是正确构建水平潜流人工湿地水质处理数学模型的前提。运用地下水流多孔介质水力方程建立了水平潜流人工湿地水流特性的数学模型;借助计算流体动力学模拟技术实现了湿地水力模型的数学求解,所得模拟示踪物数值与实测示踪物数值基本吻合,验证了人工湿地中多孔介质模型的正确性。探讨了湿地表面长宽比、水力负荷和水力传导度对湿地水力停留分布密度RTD函数的影响,并计算了人工湿地水力效率。结果表明:长宽比和水力传导度对湿地水力效率影响较大,水力效率随长宽比增大而增大,随水力传导度增大而减小,且水力传导度间接反映颗粒粒径对水力效率的影响;水力负荷对水力效率影响不大,但影响RTD曲线的形状,使湿地水力停留时间改变较大。

基于多孔介质模型的40-T混合磁体CICC摩擦阻力特性分析

多孔介质理论被认为可能为CICC的热工水力特性提供理论支撑。通过多孔介质模型对40-T混合磁体外超导磁体的CICC导体进行分析计算,并用实验测量结果对渗透率、阻力系数、颗粒直径等参数进行修正,以探索CICC的多孔介质模型近似方法。

多孔介质模型在多翼离心风机结构优化的应用

为了研究多翼离心风机进口处加装整流网对其性能的影响情况,以某家用抽油烟机为研究对象,针对其在运行过程中存在噪声大等问题,利用FLUENT中多孔介质模型进行数值模拟,并制作新的样机模型进行试验验证。研究结果表明,加装整流网虽然会在一定程度上增加流阻,产生压力损失,影响风机p-Q性能,但采用整流网可以改善进口附近回流现象,减小涡旋区域,有效增大流通面积。分析噪声性能试验结果可知,相比于原型机,新样机降噪效果明显,各工况点下平均降噪约0.9B。

基于多孔介质模型褶状滤芯过滤压降数值模拟

采用多孔介质模型,针对褶状空气滤清器滤芯过滤压降特性开展数值模拟,分析滤芯入口速度、褶数及褶高对滤芯压降的影响。研究结果表明:论文给出的计算结果与实验结果吻合较好,可以用于实际空气滤清器滤芯的过滤压降预测;滤芯入口速度、滤芯褶数、褶高对滤芯压降的影响明显;不同褶高下均存在某一褶数使得滤芯压降取得最小值。

多孔介质模型在核电蒸汽发生器设计中的应用

对基于多孔介质模型开发的核电蒸汽发生器三维热工水力分析程序ATHOS进行介绍,并应用ATHOS对核电蒸汽发生器二次侧的复杂传热传质现象进行数值模拟。获得蒸汽发生器二次侧的流动换热状态,以及二次侧三维两相流场分布,分析结果可作为传热管流致振动、磨损分析及结构设计的输入数据。研究工作表明,多孔介质模型在核电蒸汽发生器设计中具有重要的应用价值。

计算刷式汽封泄漏流动的多孔介质模型

通过对刷式密封刷丝束中泄漏流动特点的分析,把刷丝束当作多孔介质来处理,有效简化刷丝束中复杂的泄漏流动,建立了刷丝束中多孔介质的泄漏流动模型。刷式密封内泄漏流动的特性采用的是基于多孔介质模型Reynolds-averaged Navier-Stokes方程的数值计算方法进行研究的。计算和分析了不同转速、不同压差和不同孔隙率下的泄漏流量。计算结果表明:在相同的孔隙率下,压差越大泄漏量越大;在相同的压差下,孔隙率越小,泄漏量越小;刷式密封的泄漏量与轴的转速无关。通过数值计算和实验结果的对比,两者数据吻合较好,验证了采用多孔介质模型模拟刷式密封刷丝束的可行性。

蒸汽发生器U型管束多孔介质模型简化方法研究

本文基于AP1000蒸汽发生器,保留管板处高度为150mm的U型管束,将其余U型管束区域简化为多孔介质,建立蒸汽发生器一次侧CFD模型。采用修正的达西定律建立了多孔介质阻力模型,采用耦合二次侧传热的分布体热源建立了多孔介质的热源模型。通过一次侧CFD数值模拟结果分析了阻力模型的准确性。研究表明本文建立的U型管多孔介质模型可以很好地描述和预测蒸汽发生器一次侧流动特性。