Spalart的曲率修正方法在SST k-ω模型中的应用

基于Spalart和Shur的曲率修正方法,修改SST k-ω模型的生成源项,给出了一种考虑曲率效应的SSTRC k-ω模型,然后数值模拟了具有轻微曲率效应的弯曲壁面和具有强曲率效应的180°U形弯管流动。数值模拟结果表明:修改后的SSTRC k-ω模型能够正确反映曲率效应所带来的额外雷诺应力,可以给出比原SST k-ω模型更加准确的计算结果,更适用于处理带有流线弯曲的流动问题;并能保证和原SST k-ω模型相当的数值收敛性;SSTRC k-ω模型对计算精度的改进程度严重依赖于曲率修正常数,但对大多数流动问题,采用目前确定的常数,SSTRC k-ω模型都可以给出比较准确合理的结果。

考虑旋转和曲率影响的SST k-ω湍流模型改进

分析了离心泵中常用湍流模型的优缺点,采用考虑旋转和曲率影响的RNG k-ε模型和Realizable k-ε模型分别对SST k-ω湍流模型进行了改进,生成了两种新的湍流模型。以开源代码库OpenFOAM作为平台对改进的湍流模型实现了程序化,应用新的湍流模型分别对一低、中、高比转数的离心泵进行数值计算,并将修改前后的数值计算结果与试验结果从能量性能的角度进行了详细对比。分析结果表明,改进后的湍流模型能成功用于离心泵内流计算中,且计算精度较修改前更接近于试验值。

风环境数值模拟中模拟植被的数学模型与应用

在建筑风环境数值模拟中,植被的影响通常不可忽略,而且流经植被覆盖区的湍流流动非常复杂.为此,采用在动量和湍流输运方程中附加源/汇项的方法,结合粗糙壁面率修正,模拟植被绕流效应.首先基于剪切应力输运(shear-stress transport,SST)k(湍动能)-ω(耗散频率)模型,从理论上推导了湍动能耗散频率ω方程的新的附加源项模型;其次,采用数值模拟方法,以一植被挡风墙试验为例,对该模型进行了验证;最后,将模型应用到一高层建筑群风环境的数值模拟优化设计中.结果表明,该模型可以较准确有效地模拟建筑风环境中的植被效应,因而具有一定的理论和实用参考价值.

用模型和车载微波辐射仪研究多频率多角度下玉米的散射和衰减特性

在使用被动微波技术反演土壤水分的过程中,为去除植被的影响,通常采用适用于低频的τ-ω模型。为准确评估较高频率下植被的散射和衰减特性,以玉米为例,采用基于光线跟踪原理的双矩阵(Matrix-Doubling)微波辐射模型,研究不同高度的作物在C(6.925GHz)、X(10.65GHz)和Ku(18.7GHz)波段下的单散射反照率和传输率。模型模拟的亮度温度跟车载微波辐射仪的野外实测数据接近。为验证模拟的玉米自身微波辐射,在玉米地上铺设了一层铝箔屏蔽地表的辐射。通过给验证后的模型输入不同的参数,建立一个亮度温度数据库,以模拟自然状态下不同高度玉米的亮度温度。然后把模型模拟的结果,跟相同环境下τ-ω模型得到的结果按最小二乘法进行匹配,从而获得不同高度的玉米在C、X和Ku波段上等效的单散射反照率和传输率。

基于两种湍流模型的桥梁颤振导数识别研究及比较

分析了标准k-ε模型和SST(Shear-Stress Transports)k-ω模型的模型特征和相关使用要求,并以它们为例数值识别了某大跨度桥梁断面的颤振导数.研究结果表明,基于合理的计算域和网格划分,这两种湍流模型均能较准确地识别桥梁断面的大部分颤振导数,但个别颤振导数识别上存在趋势性的差别,SSTk-ω模型在识别桥梁颤振导数上优越于标准k-ε模型.本文研究为合理选择湍流模型进行颤振导数识别提供了参考.

大曲率弯管中湍流的计算与模型考证

一些文献在使用标准k-ε模型预测弯道湍流时缺乏网格无关性检查和湍流参数的比对。本文结合具有详细测量数据的弯道湍流算例,研究了标准k-ε模型结合壁面函数法在不同网格密度时的计算结果。检查表明排除网格依赖性以后,标准k-ε模型与壁面函数法的结合使用可以获得明显优于前人的计算结果,即使是在弯道的后半段,计算结果仍然与实验数据良好地吻合。同时采用当前预测复杂流动时较受欢迎和好评的SST k-ω模型作比对分析,考证两种模型对曲率影响的预测能力。结果表明,SST k-ω模型对于弯道后半段的主流速度和二次流速度预测值优于标准k-ε模型,但对湍流动能和脉动应力的预测结果则显示标准k-ε模型在数值上与实验值更为接近,优于SST k-ω模型的结果。

低雷诺数k-ε模型钝体绕流场预测能力研究

以1∶3缩比标准MIRA三厢车型为对象,基于合理的网格策略,应用AB、LS、AKN和CHC四种低雷诺数k-ε湍流模型,对其外部绕流场进行数值仿真.以风洞试验数据为准,通过比较气动阻力系数及车身表面压力系数,系统研究四种低雷诺数湍流模型针对处于车体不同部位存在不同运动特征流动的仿真特性,进而明确四种低雷诺数模型针对高雷诺数临地面钝体绕流预测能力的强弱.

大型海上测风塔塔影效应的数值模拟研究

海上测风塔塔架尺寸大、结构宽、塔影效应明显,会造成海上测风误差与风电场发电量计算偏差。然而,由于缺乏海上测风数据,目前对于大型海上测风塔塔影效应的研究较少。针对该问题,本研究采用计算流体力学方法研究海上测风塔的塔影效应。研究结果表明:在测风装置放置位置方面,不同方向测风点处风速与入流风速的差值有很大不同,外伸距离越小,速度衰减越快。在测风塔不同结构影响方面,对比测风塔内部结构的塔影效应,在各测风点位处横材的影响均大于斜材。在塔影效应规律方面,对比不同高度测风塔塔段,塔影效应均在外伸长度4m处后逐渐稳定,且塔影效应随外伸长度的变化规律符合指数衰减规律。研究结果对海上测风塔的结构设计及测风数据修订具有指导意义。

具有R.S.S.结构的GMANOVA-MANOVA模型的影响分析(英文)

该文主要讨论具有C .R .Rao简单协方差结构的GMANOVA -MANOVA模型的局部影响分析问题 ,依据似然函数 ,采用曲率度量来评价微小扰动 (这里主要指协方差扰动 )对统计推断的影响。

基于CFD方法的阀门传热仿真分析

某核电厂蒸汽隔离阀长期处于蒸汽环境下,伴随高温、高湿状态,可能会导致阀门内部温度过高,引起阀门电装无法正常动作。考虑到阀门内部温度场不能有效的通过实验方法进行测量,且数值计算(CFD)能通过精细化的后处理,将数值求解结果形象直观地表示出来,以便于理解,因此本次对于阀门内部温度分布及散热优化问题的分析,采用CFD方法开展。结合本次阀门内部流场分布及温度场分布的实际情况,本次热工流体数值模拟采用非结构化网格开展数值模拟计算。通过本次计算分析蒸汽隔离阀的传热情况,判断阀门在高温流体下电机的可用性。经数值模拟仿真分析,结果显示配有散热翅片的闸阀有效地降低了闸阀阀体上端的温度,阀门在常开状态下,虽处于高温蒸汽中,也能保证电装的可用性。

可压缩κ-ω方程紊流模型及其应用

前言U前可用于工程应用的各种紊流模型中，在对逆压梯度下有无分离流动、低雷诺数区域流动以及对可压缩流动，特别是高速紊流流动等问题的精确数值模拟上，除多重尺度模型外，预测精度较理想的是k一。两方程模型。在k一。模型的开发和应用上，Wilcox及Menter等［‘－’］?..

基于两方程湍流模型的N-S方程数值计算研究

文中讨论了雷诺平均Navier-Stokes(RANS)方程组与湍流模型方程的统一求解技术。在有限体积方法框架下,采用迎风格式进行空间离散,时间推进则分别采用显式Runge-Kutta方法和LU-SGS隐式推进方法。通过数值模拟NACA0012和RAE2822翼型的跨音速流场,对文中方法进行了验证。

相对论σ-ω模型中负能海的贡献

在考虑负能海的情况下，运用模型，得到了核物质的饱和曲线和好的不可压缩系数，引入形状因子处理了发散积分，仔细研究了介子引起的接触相互作用的影响，计算了核基态平均每核子的剩余介子数。

湍流模型对于低速流噪声影响研究

为了研究湍流模型对于低速流噪声预报的影响,采用结合不同湍流模型的流声分解方法(Viscous/Acoustic splitting method)计算雷诺数Re=20000时的圆柱绕流噪声。通过采用SSTk-ω湍流模型和基于SSTk-ω湍流模型的尺度自适应模拟(SST-SAS)模型分别计算圆柱绕流的流场分布。采用流声分解方法(Viscous/Acoustic splitting method)计算圆柱在两种流场下所产生的流噪声。结果表明采用SST-SAS湍流模型计算出的圆柱斯特哈尔数更接近实验结果,但SSTk-ω湍流模型算出的圆柱平均阻力系数更准确。采用两种湍流模型计算出的圆柱绕流噪声具有相似的偶极子柱面波分布规律,两种湍流模型算例声学的圆柱展向效应均不明显。采用不同湍流模型计算出的圆柱绕流噪声峰值频率不同,但均与流场计算出的圆柱升力系数峰值频率相同。可采用非稳态雷诺时均模拟(URANS)方法中的SSTk-ω模型结合流声分解法来预测圆柱绕流噪声等有确定升力系数频率的流噪声问题。

超音速射流流场湍流模型适应性研究

为了系统研究Fluent湍流模型对超音速射流的适应性状况,运用Fluent自带的5种湍流模型,对Ma=1.7的喷管进行了数值模拟,得到了不同超音速射流在轴线上距喷管出口一定距离的速度与温度分布图,并与试验测试值进行了比较。结果表明,采用标准k-ω模型和标准k-ε模型模拟时与试验结果相差较大,RNGk-ε模型、可实现k-ε模型和SSTk-ω模型的模拟结果差别不是很大。综合近场和远场与试验测试值的比较可以看出,采用SSTk-ω模型模拟的射流结果与试验测试值的吻合度最高,因此该模型最适用于Ma=1.7喷管的超音速射流模拟。研究结果可为转炉炼钢的吹氧装置设计提供参考。

基于黏性修正SST k-ω模型的水翼空化流数值模拟计算

该研究利用开源平台Open FOAM中的interPhaseChangeFOAM求解器,应用SchnerrSauer空化模型,并结合黏性修正后的SSTk-ω模型,对二维水翼NACA0015及三维扭翼TWIST-11N进行了空化流数值模拟,从升力系数和空化脱落频率等方面对计算结果进行比较,验证了修正SST k-ω模型的可靠性,并对空化脱落机理进行了分析。首先对二维水翼NACA0015,应用了基于LES方法的Smagorinsky模型、基于RANS方法的标准SST k-ω模型和黏性修正SST k-ω模型三种不同的湍流模型,结果表明修正SSTk-ω模型能准确预报二维非定常空化的脱落频率,并且发现水翼尾部的回射流是空化脱落的主要原因。之后将修正SST k-ω模型应用于三维水翼TWIST-11N,发现应用该模型依旧能准确模拟出三维水翼的非定常空化,结果和Ji等人的结果十分接近。通过进一步对三维空化流的流场进行分析,发现三维空化流会出现主脱落及次脱落共两次空化脱落,分别由尾部回射流和侧向流导致。

基于改进剪切应力输运k-ω湍流模型对考虑风向随高度偏转大气边界层的数值模拟

基于剪切应力输运(SST)k-ω模型,通过修改模型参数、方程源项和湍动粘度,提出了“改进SST k-ω模型”,并采用该模型对考虑风向随高度偏转的大气边界层进行了计算流体动力学(CFD)数值模拟。通过预前模拟和主模拟两个步骤,对风场自保持的实现方法进行了探讨。研究表明,提出的改进SST k-ω模型可以取得与实测较一致的模拟结果。将预前模拟得到的风剖面作为主模拟的入流边界条件,各物理量均可以在流域中得到较好的保持。

不同湍流模型在螺旋桨敞水性能预报中的应用分析

为研究不同湍流模型在螺旋桨敞水性能预报中适用性,本文采用计算流体动力学(CFD)软件,结合雷诺平均纳威斯托克斯方程(RANS),应用Realizable k-ε模型、SST k-ω模型、雷诺应力方程模型(RSM)3种不同湍流模型对粘性流场中某集装箱船螺旋桨水动力性能进行计算与分析。比较3种不同湍流模型数值模拟结果与敞水试验结果,以分析不同湍流模型数值模拟结果在不同进速系数的特点。结果表明,3种湍流模型均适用于螺旋桨水动力性能计算,仅在不同进速系数区间存在不同特点。

风工程数值模拟中平衡大气边界层的研究与应用

基于RANS方法构造满足水平均匀性的自保持平衡大气边界层是计算风工程中一个非常重要但尚未得到很好的解释和解决、同时也经常被忽略的前提问题。本文从描述湍流流动的模型方程角度对这个问题进行了研究。首先基于湍流平衡假设,从两方程标准k-ε模型导出一类近似满足大气边界层自保持要求的湍流来流边界条件;接着将本文建议的此类边界条件运用到模拟钝体建筑结构分离流动具有较好适用性的SST k-ω湍流模型中,通过数值风洞模拟对比算例,验证了作者提出的边界条件在构造自保持平衡边界层中的适用性。通过本文的理论和数值研究,一方面对研究平衡大气边界层的模拟问题提供了一种新的方法,另一方面也为风工程数值模拟提供了一类新的适用的来流湍流边界条件,将对增进计算风工程中模拟平衡边界层的理解有所帮助,因此具有理论和实用价值。

水泵水轮机水轮机制动区的流动特性

为研究水泵水轮机水轮机制动区的不稳定流动特性,根据某抽水蓄能电站建立水力模型,应用计算流体动力学软件Fluent模拟其流动特征.采用SSTk-ω模型和SIMPLEC算法计算水轮机制动工况的内流场和外特性,并结合试验数据进行对比验证.结果表明,水泵水轮机在水轮机制动工况随流量的变化水头变化不大,在力矩为0时的水头最低;导叶开度越大,进入制动区时所需的转速越高,且流量越大,可以通过调节导叶开度防止水泵水轮机进入制动区;导叶工作开度下力矩为0时的流场不存在涡结构,随着流量的减小,在叶片和活动导叶的进口以及固定导叶和活动导叶之间出现大量的回流涡,并且呈现出类周期性分布特征;转轮中的回流涡是由于前倾式叶片的倾角较大产生的,导叶中的回流涡是由于流体流动方向与导叶叶片的冲角引起的.以上结论可为水泵水轮机的优化设计提供一定的理论基础.