酸液三维流动反应数值计算模型研究

酸浓度分布计算是酸压模拟设计的重要内容 ,传统的酸岩反应模型都是基于酸液的一维流动 ,认为酸液在裂缝中段塞式地推进 ,忽略了裂缝高度方向酸液流动及地层垂向非均质等因素引起的酸岩纵向反应速度的变化。酸压裂缝在高度延伸过程中必然导致酸液的纵向流动 ,推导出了考虑酸液在裂缝中纵向流动反应的三维酸岩反应数值模型。该模型能模拟酸液在裂缝流动过程中沿裂缝长度、宽度及高度方向的浓度变化 。

浅水流动及输运三维数学模型研究进展

对近年来国内外浅水流动及输运三维数学模型的发展作了较全面的回顾 ,重点论述了数学模型研究中的若干基本问题 ,包括垂向坐标的σ变换、悬沙输移的近底边界条件、自由水面的计算、紊流的封闭问题以及有效的数值计算方法。讨论了浅水流动及输运三维数学模型有待于进一步研究的方向和发展趋势。

基于非结构化网格上的三维微幅自由表面流动非静压数值模型

建立了基于非结构化网格求解三维微幅自由表面流动非静压数值模型。一种有限差分法和有限体积法相结合的方法被用来在非结构化网格上离散控制方程。模型中采用分步法,以使压力项分解为静水压力项和动水压力项来单独处理。在每一时间步,得到关于水位和由压力泊松方程得到的动水压力的稀疏的线性方程组。模型是质量守恒的和对于重力波速、风应力、底摩阻、垂向黏性无条件稳定的。通过三个非恒定微幅自由表面流动算例的数值解和解析解的比较,验证了本文所建立的模型能够准确有效的预测三维微幅自由表面流动。

发动机进气流动三维瞬态数值模拟研究

采用任意拉格朗日 -欧拉法 (ALE法 )和所提出的动态网格生成新方法 ,实现了车用发动机进气流动过程的三维瞬态可压缩湍流数值模拟 ,湍流模型采用经压缩修正的k ε双方程模型。计算结果揭示了发动机进气过程的三维瞬态流动特性 。

矩形收敛流道内聚合物熔体三维等温幂律流动的数值模拟

本文利用罚有限无法 ,采用幂律本构模型 ,对聚合物熔体在矩形收敛口模内的三维等温流动进行了数值模拟。对于幂律模型 ,即使流量非常大 ,经过有限次迭代 ,计算都能够收敛 ,并得到合理的结果。流量越大 ,则主流动方向的流速从流道入口至出口加速上升的趋势越明显。在流道中心呈现拉伸流动 ,而壁面附近则为剪切流动。流道的中心部位存在比拉伸应力更大的第一法向应力差。在同一横截面上压力并不相同 ,因此以往关于在同一横截面上的压力恒定的假设是不恰当的。采用罚有限元法 ,速度场很小的误差就可能导致压力求解较大的误差 ,而且在流道壁面附近这种误差表现得特别显著 ,因此用罚有限元方法求解压力场有较大的局限性。

三维三相黑油模型的MILU－CG方法及数值结果比较

本文以参考文献［１］中ＳＰＥ考题设计的三维三相黑油模型的地层参数、ＰＶＴ表及生产方式为模拟的依据，利用ＬＳＯＲ、ＳＳＯＲ－ＣＧ、ＩＬＵ－ＣＧ及ＭＩＬＵ－ＣＧ方法进行模拟，结果表明ＭＩＬＵ－ＣＧ方法较ＬＳＯＲ快１０倍，较ＩＬＵ－ＣＧ也快约１倍。随着问题规模的增加，ＭＩＬＵ－ＣＧ显得更有效，因此是油藏数值模拟中值得重视和推广的好算法。

浅水中浮体在波浪作用下运动的三维时域计算模型

港口中系泊船在波浪作用下运动问题的本质是浅水波浪与浮体的相互作用。与深水情况不同,浅水问题应当考虑水底、水域边界的影响及浅水波浪自身的特性,单一模型很难实现该模拟过程。为此,建立了Boussinesq方程计算入射波和Laplace方程计算散射波的全时域组合计算模型。有限元法求解的Boussinesq方程能使入射波充分考虑到水底、水域边界的影响和浅水波浪的特性;散射波被线性化,采用边界元法求解,并以浮体运动时的物面条件为入射波和散射波求解的匹配条件。该方法为完全的时域方法,计算网格不随时间变动,计算过程较为方便。通过与实验及其他数值方法的结果进行比较,验证了本模型对非线性波面、浮体的运动都有比较理想的计算结果,显示了本模型对非线性问题具有较好的计算能力。

射流元件控制通道流动的三维数值模拟

针对一种射流元件控制通道的复杂结构 ,采用分块对接技术和网格“融合”技术生成计算网格 ,并运用五步显式格式的 Runge-Kutta法和多重网格法对含全 N-S方程、RNG k-ε湍流模型和两层分区壁面模型的流动模型进行数值求解。通过对控制通道内部流动的数值模拟和流场特性分析 。

河流相储层三维流动单元模型建立——以孤东油田七区馆上段为例

应用流动分层指标法对孤东油田七区馆上段进行了流体流动单元的识别与划分,将孤东油田馆上段储层按其渗流能力划分为5种流动单元类型。在流动单元划分基础上,以沉积相为控制条件,利用基于目标的示性点过程算法,建立了一个注采井组的三维流动单元模型,通过流动单元模型与沉积微相模型对比以及油藏数值模拟方法的验证,说明流体流动单元三维模型更能反映储层的三维非均质性。

6种低雷诺数k-ε模型在三维附壁剪切流中的数值模拟与对比分析

采用Fluent14.0中的标准k-ε湍流模型及其包含的6种低雷诺数k-ε湍流模型,对三维附壁剪切流进行数值模拟,并依据湍流流动的壁面限定条件及其流动特性,对计算模型及其计算结果进行分析。结果表明,大部分低雷诺数模型相对于标准k-ε模型,其计算准确性都有所改进。但其中LB、LS模型不符合壁面限定条件,而AB与CHC模型的计算结果与湍流壁面的流动特性不符。在对流动速度场的模拟中,LB、YS及AKN模型准确度相对较高。并对采用不同常数的AKN模型进行了数值测试,结果表明采用标准k-ε模型所用常数的AKN模型的计算结果最为准确,且模型相对较为合理。在对三维附壁剪切流的低雷诺数流动的模拟过程中,建议采用AKN模型。

双金属复合翅片管三维流动与传热数值模拟

以双金属复合翅片管为研究对象,采用计算流体力学的分析方法,建立了合理简化的数学模型,利用大型商业应用CFD软件FLUENT6.1.22,根据周期性流动的特点模拟了一个周期的翅片管及管外流体的流动和传热特性,得到了温度场、压力场、速度矢量等直观信息,并对结果进行了讨论,为强化换热管的开发研究和结构优化提供了理论依据。

混流式模型水轮机整体三维粘性流动计算

计算机和流动解析技术(CFD)的进步，三维粘性流动数值模拟逐步被应用于水轮机系统的设计和改造。本文在雷诺时均N-S方程基础上，采用有限体积法和κ-ε双方程紊流模型，计算了混流式模型水轮机整体三维粘性流动。通过三维粘性流动计算，获得了模型水轮机各过流部件的速度、压力分布，进而预估了模型水轮机的效率，并与模型试验结果进行了比较。

纵流壳程换热器层流流动三维数值模拟

根据纵流壳程换热器的结构特点和流动特点,提出其简化的物理模型;基于粘性流体力学基本方程,采用计算流体力学和数值传热学方法,对纵流式换热器的运行工况进行简化和假设,建立了壳程层流流动与传热的数学模型。为改进收敛性和提高计算精度,用算子分裂法和二阶时间精度离散格式等改进算法,用三维等参单元导出了离散化非线性控制方程组,编制了数值模拟程序,对纵流式换热器壳程的流场进行了数值模拟研究。并利用两维激光多普勒测速仪对纵流壳程换热器7个截面上壳程流体的流速进行了测试,将数值解和实验解进行比较,验证了数值模拟的正确性。

热力叶轮机械内部的全三维复杂流动数值模拟研究点滴

简要回顾了将计算流体力学用于热力叶轮机械研究方面的部分工作。采用作者提出的高收敛率、高精度和高分辨率的数值计算方法 ,对热力叶轮机械内部的三维非定常湍流流动进行了数值模拟 ,并与实验结果进行了比较。表明现在的方法和程序有更高的精度和分辨率、更高的计算效率 ,数值格式简单 ,能有效地捕捉各种复杂流动现象。

空调羽毛球场馆内三维紊流流动的数值模拟与研究

体育场馆空调馆内气流的速度场、温度场的研究是体育场馆馆内气流组织设计及舒适环境评价与研究的基础。本文采用k-ε双方程模型对某大空间空调羽毛球场馆馆内三维紊流流动进行了数值模拟,利用有限容积法和SIMPLE算法对微分方程进行离散、求解,对模拟结果进行了分析与研究,为室内空调系统设计、方案优化提供了重要的参考资料。

一个典型舰船动力涡轮三维粘性流动的数值分析

采用由Menter提出的实质为k-ω模型发展而来的两个双方程湍流模型BaselineModel(BSL)及ShearStressTransportModel(SST),通过求解三维粘性可压缩Favre平均N-S方程,对一个典型舰船燃气轮机四级动力涡轮进行了三维粘性流动数值模拟的对比计算,其中动静叶间隙未作轴向延伸和采用"混合平面"方法传递级间参数,而且两种方案的计算结果均与可以利用的设计参数总体符合良好.三维数值模拟不仅清晰揭示了舰船燃气轮机动力涡轮的流场结构,而且表明子午型面技术和先进"后部加载"叶型的组合设计是其具有优良气动性能的主要原因.

自然海滩的波浪和流──一个准三维数值模型

在海滩上一个理想的精密泥沙输移模型必须对研究区域的波候和波成流有准确完善的描述。作为海岸过程的更完全模型的第一步，本文概括了详细的波浪和流的计算的不同方面，开发出一个基于PC机的准三维模型。而且通过在模拟的无限长自然海滩上的实验室实验予以校准。实验是在多种波浪条件下进行的，如规则和随机长峰波区域及两种粒径的砂。

水平90°弯管内冰浆流体流动特性的数值模拟

以水平面上90°弯管内冰浆流体等温流动为研究对象,采用双流体混合模型,借助于计算流体力学(CFD)模拟方法,研究了90°弯管内冰浆流体三维流动特性。结果表明,冰浆流体在弯管内湍流流动过程中,会呈现出类似于单相流体流经弯管时的二次流现象。弯管内的二次流动加剧了冰粒子与液体相间的混合,使得冰粒子在弯管出口截面处趋于均布。通过比较不同湍流模型计算获得的冰浆流体管道压降,发现模拟值与实验值间的相对误差均可控制在±20%内,但模型精度不尽相同;当浆体处于低速高浓度区域时,k-ε湍流模型预测效果较为理想。随着冰粒子浓度降低,由k-ω和SA(Spalart-Allmaras)湍流模型得到的管道压降模拟结果与实验测试值更为接近。

板坯连铸结晶器内钢液流场的三维数学模型

针对板坯连铸结晶器中钢液的紊流流动特征，利用流场计算软件ｃｆｘ４．３，建立了一个三维有限差分模型，模拟了结晶器内钢液的流场和流动分布，同时应用水利学模型进行了验证．通过数值计算，研究了浸入式水口的出口倾角、浸入深度、拉速等工艺参数对板坯连铸结晶器流场的影响，为优化结晶器内钢液的流场，优化浸入式水口的设计提供了理论基础．

建筑表面风压的三维数值模拟

本文采用数值模拟方法预测由近地三维流动风引起的建筑物的表面风压。文中运用一种扩展的ｋ－ε紊流封闭模型，导得了稳态流动风的统一形式的控制微分方程。采用控制容积法对微分方程作了离散，ＳＩＭＰＬＥＣ压力校正迭代算法实现了非线性离散化方程的求解。实例计算与分析比较表明。