计算风工程中k-ε模型的一类边界条件

给定适当的湍流来流边界条件是计算风工程中一个重要的问题。然而通常情况下 ,由于问题的复杂性 ,很难给定一个既满足边界层自保持要求又与试验相符的边界条件。本文首先从模型方程本身出发 ,推导出一类近似满足κ ε模型自保持边界条件要求的湍动能表达式。此表达式与有关文献建议的湍流边界条件比较 ,可以考虑湍动能随高度的变化 ,因而更符合实测规律 ;然后基于风洞试验数据 ,定义了一组k ε模型中的模型常数 ;最后通过模拟风洞试验的算例 ,验证并分析了此类湍动能边界条件配合试验常数 ,在标准k

可实现性k-ε模型在水轮机流场计算中的应用

本文针对目前水轮机转轮内部流场计算中存在的偏工况计算困难的问题 ,探讨了一种不同于标准k ε模型的可实现性k ε模型 (Realizablek ε )在水轮机偏工况计算中的应用。文章首先对该模型的优点进行了分析 ,然后针对某混流式转轮进行了计算 ,计算与实验结果比较表明 ,二者在设计工况附近时十分接近 ;在小开度小流量下 ,对转轮的主要特征的预测也是成功的。但小开度下计算值与实测值之间的差别也表明 ,在水轮机偏工况计算中 。

基于标准k-ε模型的平衡大气边界层模拟

基于标准k-ε模型和FLUENT软件,采用适当的平均风和湍流特征量入口条件,同时在壁面处采用修正壁面函数边界条件,进行空流场的平衡大气边界层模拟。将流场中不同位置处的平均风廓线、湍动能及其粘性耗散等流动特征量的廓线进行对比。结果表明,采用标准k-ε模型结合修正壁面函数对气流流经粗糙度相同的壁面时,不同位置处流动特征量的廓线吻合程度均较高。研究提出对建筑绕流等问题模拟之前需进行空流场的平衡性进行分析,另对文中尚未解决的问题进行讨论并提出解决思路。

RNG k-ε模型数值模拟油雾燃烧流场

采用RNG(R enorm alization G roup)k-ε紊流模型对某环形燃烧室火焰筒内三维两相燃烧流场进行数值模拟。运用偏微分方程法和区域法生成贴体网格,EBU-A rrhen ius紊流燃烧模型估算化学反应速率,六通量热辐射模型估算辐射通量。在非交错网格下求解气相采用S IM PLE算法,液相采用颗粒轨道模型和PS IC算法。近壁区处理分别采用两层和三层壁面函数。计算数据与试验值比较表明,采用三层壁面函数的RNG k-ε模型更适用于模拟三维两相燃烧流场。

油污染全场模拟的湍浮力流动k-ε模型

以通用的k-ε湍流模型为基础,针对油—水两相流动体系的特点,提出了油污染全场模拟的湍浮力流动k-ε模型.模型不仅在控制方程中计及了密度变化,而且在控制方程中加进了浮力项,并对湍流Schmidt数也作了浮力修正.从而计及了浮力对紊动的影响.结果表明,模型的模拟效果非常满意.

基于RNG k-ε模型的聚结器油相体积浓度场数值模拟

为优化聚结器结构,应用计算流体力学(CFD)方法,选用RNG k-ε模型,以SIMPLE算法为基础,对旋流式和蛇形管式聚结器在湍流状态下的流体流动场进行数值模拟,得出2种结构聚结器的油相体积浓度分布云图.数值模拟结果表明,蛇形管式聚结器对油滴的兼并和聚结效果优于旋流式聚结器.

基于k-ε模型的实际地形风场CFD模拟研究

针对风场的数值模拟,采用标准k-ε湍流模型并修正其模型常数,改进入口边界条件的设置,并自定义基于粗糙度长度的z_0类型壁面函数,保证近地面网格的高分辨率。首先以平板地形为计算模型探索和验证以上方法,然后以实际地形Askervein小山为算例进一步验证其应用到工程领域的可行性,即可作为非线性求解器运用在风电场设计的定向计算中。

基于标准K-ε模型与CFD的浮子流量传感器的研究

依据湍流模式理论中的标准 K- ε模型及 CFD(计算流体力学 )实现了对浮子流量传感器三维湍流流场的数值研究 ,利用物理概念清晰的“有限体积法”作为数值解法 ,并采用以压力为基本求解变量的 SIMPL E算法求解离散控制方程 ;提出“浮子受力平衡度误差分析法”控制计算精度 ,通过对传感器速度场、压力场的三维研究 ,获得传感器流场的关键信息 ,即浮子受力大小以及传感器流量值。数值计算结果 ,即针对 30 0 K水 ,粘度为 1.0 0 3× 10 - 3Pa· s流场的计算结论得到了物理实验验证。

基于修正RNG k-ε模型的叶片泵非设计工况数值模拟

对于非设计工况下流体机械的流场计算,由于其偏离设计工况,分离流动严重等特点,使得用普通的湍流模型数值模拟精度不高。本文采用一种将涡粘性系数Cμ与湍流脉动动能和湍流耗散率的变化相关联的方法,对RNG k-ε湍流模型进行修正。为验证其对非设计工况下叶片泵的预测精度,分别采用修正模型和原始RNG模型,数值模拟了一比转速为439的叶片泵的内部流场,得到了其扬程、效率曲线及在典型工况下的内部流场流线分布。通过比较改进前后RNG湍流模型的数值计算结果,并与实验结果对比,得出修正RNG模型更能准确预测出非设计工况下叶片泵的流场特性。

平表面垂直圆射流冷却换热模拟的k-ε模型研究

针对气体圆射流垂直冲击平板表面换热问题 ,通过理论分析与实验提出了一种新的不依赖特定壁面函数的 k-ε模型修正方案 ,提高了模拟分析中数值格式的结构性和便利性。通过实例的模拟运算 ,发现随边界层网格精度的提高 ,模拟结果渐趋稳定 ,并与相应的实验数据进行比较 ,结果吻合较好 。

ASM和K-ε模型对比研究液压集成块流道

本文通过对液压集成块流道利用ASM和K—ε模型进行对比研究,并对这两种模型的优的优劣作了详细的分析.提出了这两种模型的使用范围及其如何选择一种数学模型等.

可压缩修正的k-ε模型在喉部射流推力矢量喷管中的应用

对标准的k-ε双方程湍流模型进行了可压缩性修正,并数值研究二次流矢量喷管中二次流不同入射角度时,二次流入射质量比对矢量偏角、推力效率的影响.通过比较实验数据,发现可压缩修正的k-ε双方程模型较标准k-ε模型、单方程湍流模型具有更好的计算精度.数值研究结果发现,二次流在获得较大的矢量偏角同时,系统推力效率降幅较小;当二次流入射角度为150°时,系统具有最大的矢量偏角.

可压缩修正的k-ε模型数值模拟喉道变形的推力矢量喷管

提出利用智能可变形材料,通过喷管喉道变形,实现喷管的推力矢量控制。将标准的k-ε双方程湍流模型进行可压缩性修正,对喉道二次流矢量喷管进行了数值模拟,并与实验结果进行比较,发现可压缩修正的k-ε双方程模型较标准k-ε模型、单方程模型具有更好的计算结果;同时,利用修正的湍流模型对基于喉道智能变形的推力矢量喷管进行数值模拟,结果表明该推力矢量控制方法较喉道二次流推力矢量喷管具有更好推进效率,但推力矢量角度控制范围降低。

障碍物对火焰结构影响的Realizable k-ε模型数值模拟

在管道内设置长方体障碍物,对火焰翻越障碍物的情形进行数值模拟研究,分析火焰褶皱现象。基于可实现k-ε模型(Realizable k-εmodel)和EDC(涡流耗散概念模型),建立湍流加速火焰现象的数值模型,实现管道火焰流场的可视化,研究障碍物对火焰结构、火焰流场的加速过程,分析了导致火焰发生褶皱的机理,得出火焰在翻越障碍物后会形成两个相反方向的涡流。

运用低雷诺数非线性k-ε模型研究湍流分离流动

给出了一个低雷诺数非线性ｋ－ε湍流模型，其中采用了一个非线性雷诺应力表达式并引入了两个考虑湍流近壁效应的修正函数。应用该模型和标准ｋ－ε模型计算了两种不同膨胀比的后台阶分离流。与实测结果比较表明，低雷诺数非线性模型结果较标准ｋ－ε模型结果有明显改进，它对流场的各特征量包括分离—再附长度、时均速度及各雷诺应力分量均给出了较好的预测。

k-ε模型中紊动扩散系数的修改及验证

本文用环境水力学方法推求污染带内的紊动扩散系数,代替标准k-ε紊流模型中的紊动扩散系数Γ=v_t/V_t,试图克服k-ε紊流模型中紊动扩散系数假定为各向同性的缺陷。用两种方法确定的紊动扩散系数分别代入扩散方程进行数值模拟,并与实测资料进行了比较。结果表明,环境水力学方法所确定的紊动扩散系数更符合实测资料。

修正Realizable k-ε模型在高压淹没水射流中的应用

淹没水射流在工程中具有广泛的应用,空化是高压淹没水射流的基本特征。现有的空化模型仍不完善,对各种工况普适性较差,数值模拟仍存在较大误差。为了提高数值模拟对淹没水射流的预测能力,采用Realizable k-ε模型模拟淹没水射流,使用修正的模型常数并结合滞止压力实验验证,研究5~40 MPa射流压力下的修正模型常数。结果表明,对模型常数进行修正可有效地提高模型对0~70倍直径射程范围内淹没水射流轴心压力的预测能力,使误差降低至10%以内,可见使用修正常数的Realizable k-ε模型模拟高压淹没水射流是一种简便且准确的方法。

基于k-ε模型模拟平衡态大气边界层的比较研究

平衡态大气边界层的准确模拟是计算风工程领域的基础性难题,也是研究热点问题之一。该文首先对近年来国内外针对这一问题的理论研究成果按入流边界条件、湍流模型参数、附加源项模型以及壁面函数模型等四个方面进行了全面梳理和系统总结,并建议了一组新的标准k-ε模型湍流模型参数和通用壁面函数模型表达式。接着,采用计算流体动力学方法,建立简单边界层流动数值风洞模型,按照以上四种类别采用递进的方法对这些理论成果进行了详细的数值模拟验证和比较分析。结果表明:基于湍动能k方程解析解的入流边界条件并不必然会生成平衡态边界层,它和湍动能剖面的数学模型表达形式关系很大;除入流湍流边界条件外,湍流模型参数取值及壁面函数对平衡态大气边界层的模拟亦有较大影响,而增加源项并不能有效改善速度和湍动能剖面在整个流域范围的自保持性。该文对这一类问题的研究具有一定参考价值。

基于标准k-ε模型的汽车节气门三维流场数值仿真

针对一种具体型号的节气门体建立了几何模型。用基于Fluent软件的标准k-ε模型对节气门三维流场进行数值仿真。仿真结果与实验结果吻合非常好,表明了标准k-ε模型在汽车节气门流场仿真中的适用性。仿真结果为汽车节气门体流场分析和节气门结构的改进提供参考。

基于标准k-ε模型的平衡大气边界层研究

平衡态大气边界层的精确模拟是计算风工程研究中的一项重要且容易被忽视的工作。文章基于标准k-ε模型的控制方程,对大气边界层的平衡条件作出适当假设,总结了与剪应力相关的入流边界条件的通用形式。为实现大气边界层的自保持,在湍动能和耗散率输运方程中添加源项使入流边界条件与湍流模型相协调,并对顶部和底部边界条件施加剪应力修正;然后,分别以二维缩尺和足尺模型为例进行了平衡大气边界层的模拟。研究发现,在湍动能和耗散率输运方程中添加源项对改善大气边界层的自保持产生了不可忽略的影响,在顶部和底部施加剪应力能较好地改善顶部和底部大气边界层的自保持效果,通过同时添加源项和施加剪应力能很好地实现大气边界层的自保持。