基于Fluent仿真的宽幅路面排水路径长度与水膜厚度研究

与普通整体式双向四车道或六车道高速公路相比,八车道及以上宽幅高速公路具有路幅宽、流量大、排水时间长等特点,在强降雨条件下易出现路面积水。通过对同一降雨量下的S型曲线超高缓和段宽幅道路工况进行Fluent模拟,研究在不同路幅宽度、纵坡、横坡、超高渐变率下最大排水路径长度及内侧行车道水膜厚度分布的变化规律,分析线形指标对径流长度与水膜厚度影响。研究结果表明,提高超高渐变率有利于降低最大排水路径长度及行车道内侧水膜厚度;增大纵坡有利于降低行车道内侧水膜厚度,但会导致最大排水路径长度大大增加;路幅宽度增加会导致最大排水路径长度、行车道内侧水膜厚度均增大。SPSS线性回归分析结果表明,纵坡对最大排水路径、行车道内侧水膜厚度的影响最大,超高渐变率对最大排水路径、行车道内侧水膜厚度的影响最小。在宽幅超高缓和段设计过程中,仅调整线性指标组合无法使道路满足强降雨天气下的行车安全需求,建议采取特殊排水措施以降低行车风险。

基于Fluent的复合材料包装箱温度场仿真研究

为研究某复合材料包装箱在运输过程中遇到低温环境时箱内温度的变化,在包装箱内部产品材料参数不明确时,采用等效分析的方法,对包装整体进行简化建模,利用Fluent软件对二维模型进行温度场仿真分析。结果表明:在设定条件下,5 h后包装箱内部产品温度降低了9.9℃(不超过10℃)。说明包装箱的被动保温性能满足要求,能够在运输过程中对内部产品进行有效防护。

基于Fluent的换热器气密性检测数值模拟研究

在Fluent仿真平台上,采用肥皂液检测法对换热器的微米级泄漏孔进行了数值模拟,采用流体体积(Volume of Fluid, VOF)模型分别研究了气体流速、孔口直径和肥皂液厚度对肥皂泡破裂的临界高度及临界宽度的影响。研究结果表明,随着气体流速的增大,肥皂泡临界高度先减小再增大最后再减小,肥皂泡临界宽度先减小最后趋于稳定;肥皂泡临界高度及临界宽度与孔口直径和肥皂液厚度呈正相关;对肥皂泡临界高度影响程度最大的是肥皂液厚度,其次为孔口直径,影响最小的是气体流速;对肥皂泡临界宽度影响程度最大的是孔口直径,其次为气体流速,影响最小的是肥皂液厚度。

基于EDEM-Fluent耦合的“淹没式”水射流冲击土壤仿真

喷水系统是挖藕机重要的组成部分,其结构参数对挖藕效率有很大影响。为了分析挖藕机喷水系统各种关键参数和土壤颗粒直径对土壤冲击效果的影响,提出一种基于EDEM-Fluent的方法。首先,通过Fluent模拟不同喷射角度、不同并排出水管个数条件下的多股水射流冲击土壤上方水层的过程,得到水射流冲击水层后速度衰减、方向变化情况;然后,利用EDEM-Fluent耦合模拟射流冲击不同颗粒直径的土壤的过程。仿真结果表明:随着出水管喷射角度的增大,射流穿过水层后速度减小,最大冲击深度减小;随着并排出水管个数的增多,射流穿过水层后的速度及土壤冲击深度先增长后减小;随着土壤颗粒直径增大,土壤冲击深度先增大后减小;在喷射角度30°、并排出水管个数7、土壤颗粒直径4mm时,对土壤的冲击效果最好。

基于Fluent的低空浮空器热特性研究

该文针对浮空器的多流场耦合分析需要,利用Fluent对浮空器的热特性展开数值模拟研究。通过将浮空器蒙皮简化成零厚度壁面,结合气囊内外流场的耦合计算,获得蒙皮表面的内外对流量;利用UDF的Profile宏加载太阳辐射和长波辐射换热量。计算典型季节不同时间点下,蒙皮外表面温度分布和氦气温度变化规律。结果表明,蒙皮表面极值温度位置受对流换热的影响位于浮空器尾部;同一典型日期下,蒙皮表面昼夜温度变化范围在3~8 K,且极大值变化大于极小值变化;氦气平均温度变化范围在5 K以内,且与蒙皮表面温度变化趋势一致。研究结果对于保障浮空器的安全运行具有一定帮助,也为后期浮空器传热-流动-结构的多场耦合计算奠定基础。

基于Fluent UDF的 γ-Re_(θt) 转捩模型高超声速修正初步研究

为了提高γ-Re_(θt)转捩模型在高超声速转捩预测中的精度,在γ-Re_(θt)转捩模型中引入了马赫数和雷诺数来反映高超声速流动的可压缩效应,并基于响应面法重新构造了涡雷诺数与动量厚度雷诺数之间的拟合关系式,使得γ-Re_(θt)转捩模型可适用于高超声速流动。考虑到实际应用,利用用户自定义函数(UDF)功能对商业软件Fluent中的γ-Re_(θt)转捩模型的Reθc和F length函数进行了修正,并采用高超声速平板和钝锥对修正的γ-Re_(θt)转捩模型进行了检验和验证。与原始γ-Re_(θt)转捩模型以及实验数据相比,改进的γ-Re_(θt)转捩模型可以成功地预测由边界层转捩引起的斯坦顿数的变化,并且对转捩起始位置的预测精度较原始模型有明显改善。

制造氢气瓶内胆的电加热滚塑工艺参数的优化研究

在static bed模型的基础上为在PID控制模式下制造氢气瓶内胆的电加热滚塑工艺建立了一个传热模型,并通过FLUENT软件来仿真计算模具表面温度和模内温度以及加热时间和加热电能。这些仿真值与实测值都吻合得较好,从而验证了本文传热模型的准确性。然后应用该传热模型计算了在16种情形下停止加热时的模内温度以及加热时间和加热电能,并通过灰色关联度方法分析了PID模式的触发温度和初始加热功率的百分比对加热时间和加热电能的影响程度。结果表明,停止加热时的模内温度随初始加热功率的百分比变化较小,但随PID模式触发温度的升高而降低。加热时间和加热电能都是随着PID模式的触发温度的升高而减少。最优化的工艺参数是PID模式的触发温度取250℃且初始加热功率的百分比取90%。另外,PID模式的触发温度对加热时间和加热电能的影响程度都要大于初始加热功率的百分比对它们的影响程度。

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。

fluent软件在通风工程中的应用

fluent是用于模拟计算流体流动以及热传导问题的CFD通用软件,广泛应用于工程领域和科学研究。介绍了fluent软件的基本特点,应用流体力学理论和方法,分析了解决通风领域工程问题的基本算法模型,并以巷道风流为例,利用该软件模拟了障碍物下的巷道流场。

Profili与Fluent环境下风力机翼型气动性模拟设计

针对风力机翼型参数收集和建模难问题,提出了基于翼型设计软件Profili内置翼型数据库可调用原理;建立了涵盖翼型广泛、数据精确、制图便捷的风力机翼型仿真建模系统,用于翼型动力学研究;利用计算流体力学软件Fluent实现翼型气动性能数值模拟;利用重排序法,加速了百万网格下软件计算速度。通过Profili与Fluent接口衔接方法,确定了翼型气动模拟方案;在此基础上开发了风力机翼型建模与仿真一体化系统。该方法成功应用于风力机翼气动性模拟。

煤粉燃烧中NO_x的预测:模型开发及Fluent实现

开发了新的煤粉燃烧NO_x预测模型,模型考虑了热力型,快速型和燃料型NO_x的生成以及已生成NO_x的异相,均相还原。通过不同煤种的大量热解实验建立了燃料N在挥发分,焦炭中分配比例的经验公式。为解决欠氧还原区NO_x均相还原的定量描述问题,提出以CO,H_2浓度来间接表征气相碳氢化合物含量的方法。利用Fluent提供的用户自定义函数(UDF)接口,加入焦炭与CO_2,H_2O的气化反应,准确计算CO,H_2在燃烧全过程的衍化规律。编写程序将NO_x模型以UDF的形式嵌入Fluent中,实现新的NO_x模型与先进湍流,辐射换热模型的耦合计算。与原有模型相比,新的NO_x预测模型可以自适应不同燃烧条件(常规燃烧,空气分级燃烧)下NO_x迥异的生成与还原特点,从而有助于评判不同结构设计,运行条件对NO_x排放的影响。

利用Fluent软件建立蓄热体数学模型的研究

利用Fluent软件建立通用性较佳的蓄热体的数学模型,所得到的模拟数据通过可视化处理可清晰直观地显示出蓄热体与流体传热过程中的温度场及流场的变化,弥补了实验手段的不足。

基于Fluent的采煤机喷雾嘴内流场数值模拟

为改善采煤机喷雾降尘效果,利用Pro/Engineer建立了喷嘴的三维模型,选用标准的k-ε湍流模型,通过计算流体动力学(CFD)仿真软件Fluent对喷嘴内部流场进行了数值模拟。比较喷嘴在不同入口压力参数及不同内部结构参数下的内流场情况,明确了参数变化与其内部流场的关系,对采煤机喷嘴结构的优化设计有一定的参考价值。

基于Fluent的仿生机器鱼胸鳍摆动模型仿真分析

为研究胸鳍攻角对仿生机器鱼升潜运动的影响,制定机器鱼升潜运动控制规则,分析了升力产生的机制和影响因素,建立了机器鱼胸鳍摆动数学模型,根据机器鱼胸鳍几何模型,应用Gambit建立了机器鱼胸鳍二维网格模型,应用Fluent仿真,分析了不同攻角下机器鱼升力阻力差,确定胸鳍在来流速度为0.5 m/s的水动力环境下做周期摆动时的最佳攻角为20°左右。

FLUENT在汽车外形设计中的应用

气动特性是汽车外形的重要性能指标之一。迄今国内对汽车外形的气动特性研究仍以风洞测试为主要手段。采用计算流体软件对汽车外形流场进行三维模拟计算是获得汽车外形气动性能的一种新手段。FLUENT软件具有3D实体造型、空气动力学计算、计算结果图形化等功能,将这些新概念、新功能引入到汽车外形的开发设计中,可以使汽车外形开发、设计实现节省时间、资金,取得更高质量的成果,从而为汽车外形的开发、设计开创了一条新的途径。

-湍流模型及其在FLUENT软件中的应用

由于流体湍流运动机理和规律的复杂性,目前尚未找到对各种流动情况都十分有效的模型。不过,工程上应用最广泛的是-两方程模型。应用-两方程模型通过对某管道湍流稳态的模拟并与理论分析比较,以及对某空气管道非稳态的流固耦合问题进行数值模拟,结果证明-湍流模型对于内部的稳态或非稳态的充分发展湍流都很适用,再结合在壁面附近区域采用有效的壁面函数法,可以得到令人满意的结果。

基于FLUENT的铝合金搅拌摩擦焊三维流场数值模拟

搅拌摩擦焊的流场是一个不可压缩的粘性流场,结合10mmLF2搅拌摩擦焊的三维流场特征,提出了流场的主控方程和定解条件。采用建模软件GAMBIT建立了流场的三维实体模型,采用非均匀四面体网格划分技术建立了求解的三维有限元模型。将有限元模型导入计算流体力学软件FLUENT,选取k-ε紊流计算模型,将已确定的定解条件施加到模型上,进行迭代求解,得到搅拌摩擦焊的三维流场模型。

基于Fluent强震区王家沟泥石流运动特征研究

为研究泥石流的运动特征,该文首次引入计算流体动力学软件Fluent,模拟研究泥石流在流通区和堆积区的运动状态及流体的液面范围。现场调查清水乡王家沟泥石流的基本特征,分析该泥石流的致灾因素。通过无人机拍摄获取流域DEM图,利用ArcGis、Mapgis、Auto CAD、Ansys等软件建立计算模型,将现场调查得到的泥石流降雨量、重度等相关参数导入Fluent软件中,进行泥石流的数值模拟。模拟结果显示,王家沟泥石流最大流速12.30 m/s,主要发生在流通区下游沟道拐弯处。泥石流沟道越窄,地形越陡,流速越大;泥石流流到堆积区时开始减速,并沿沟道左岸漫流堆积。该泥石流的威胁对象主要为流体左侧沟口居民区及S306省道枢纽。

基于Fluent软件的木材干燥窑内部流场分析研究

针对木材干燥窑内部流场不均匀的问题,提出了一种操作性强、易于实现的Gambit-Fluent系统建模与仿真的计算方法。以结构尺寸和边界条件的设定为先导,采用Gambit2D来实现模型的建立,并通过强大的数值模拟软件Fluent完成了六种不同干燥窑内壁结构下的干燥窑内部流场的建模与仿真,从而达到对干燥窑壁进行改进,获得均匀的干燥窑内部流场,使木材干燥均匀的目的,也为进一步深入研究干燥窑内部流场对木材干燥的影响提供了新方法。

基于Fluent的负载敏感平衡阀流场分析

按照负载敏感平衡阀的设计参数,应用Pro/E软件建立了平衡阀内节流阀芯的三维几何模型,运用Fluent前处理软件Gambit进行了网格的划分。采用标准紊流模型模拟了节流阀流道内流体的流动状态及漩涡的产生区域,通过截取各个阀芯小孔处的平均速度,从而验证流量的稳定性。所得结论为阀芯的结构设计与优化提供了参考依据。