基于紊流随机理论的航槽三维流动数学模型

根据窦国仁的紊流随机理论,建立了一种模拟河口海岸水域中航槽三维流动的数学模型。采用控制体积法导出三维偏微分方程的离散格式;将水压力分解为动水压力和静水压力,用Patankar和Spalding提出的压力校正法求解动水压力,通过求解水位控制方程来得到自由表面;紊流模型采用窦国仁提出的紊流随机理论,克服了k-ε模型中采用各向同性紊动粘滞系数的不足,而k-ε模型可作为紊流随机理论的一个特例。该模型计算了各种不同挖深比,各种航槽与水流交角的航槽流速分布,利用该模型计算得到的挖槽中的流速分布与水槽及水池试验资料相吻合。利用该模型可为开敞水域中开挖航槽的选择提供依据。

紊流k-ε双方程数学模型应用于铁路客车车内气流组织的模拟计算

运用紊流 k- ε双方程数学模型理论对铁路空调客车 (硬座车 )车内气流组织 ,主要是速度场、温度场进行了模拟计算。计算中采用了交错网格和压力修正法 ,建立了计算边界条件。并与试验结果进行了简单对比 ,初步提出了有效预测车内气流组织状况的方法。

基于RNG k-ε紊流数学模型的闸门井体型优化设计

本文以新疆北部地区某大型倒虹吸工程为研究对象,为解决出口闸门振动问题,采用采用三维RNG(Renormalization Group)k-ε紊流数学模型数值模拟手段针对该倒虹吸出口工作闸门井体型进行了优化比选设计。对倒虹吸出口闸门井体型分别就原方案、修改方案一及修改方案二进行数值模拟计算,最终分析认为,仅考虑水力学指标前提下,修改方案一可作为最终推荐方案。

改进k-ε紊流模型在潮汐码头水流三维数值计算中的应用

根据改进的k-ε紊流模型对辽宁东部某沿海潮汐码头水流进行三维数值模拟,计算结果表明:改进的k-ε紊流能有效解决传统方法边界锯齿处理难的局限,水流数值求解精度得到明显提高;受潮汐作用影响,码头在涨潮和落潮时流速变化明显,急流冲击较大,局部涡量增强幅度明显,码头前沿双向流速现象突显,双侧流速逐步较大。随着潮汐紊流扩散率增加,码头双侧涡量逐渐增加。研究成果对于潮汐码头工程设计的水流三维数值模拟计算方法具有重要的参考价值。

污水侧排近区特性的三维数值模拟研究——数学模型及其检验(Ⅰ)

给出描述热污水全深度侧排的三维湍流数学模型 ,并考虑了浮力效应。进而采用 Chu的实验资料进行检验 ,计算结果和试验资料的吻合证明了模型和方法的正确性 。

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。

离心泵叶轮内部三维紊流数值模拟与验证

基于 N - S方程和标准的 k-ε紊流模型 ,对一比转数 ns=96的离心泵叶轮内部的流动情况进行了数值模拟 ,模拟软件对 3个典型工况进行计算 ,得到了叶轮内的速度和压力分布 ,并和 PIV实验结果比较 ,两者在总体上是一致的。

考虑缝隙流模型的贯流式水轮机转轮内部三维流动

采用贯流式水轮机转轮内 CFD分析软件 ,对设计工况下转轮内部的三维紊流场进行了数值模拟 ,并增加了缝隙流的流动模型 ;基于 N -S方程和 K-ε紊流模型 ,应用贴体座标和交错网格系统 ,用 SIMPLEC算法对贯流式水轮机转轮内部的紊流进行数值模拟 ,得出其内部流场、压力场的分布情况及其水力效率和考虑缝隙的容积效率。最后将计算结果用 Tecplot7进行处理 ,分别用矢量图和等值线表示其内部的流动状态和压力分布 ,并将普通模型和缝隙流模型分析 ,比较得出结论。图 7参

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。

三维交错沙波上的紊流特性数值模拟

为了揭示复杂河床沙波上的紊流结构特性,利用Fluent软件,基于雷诺平均N-S方程及k-ω紊流模型构建了描述三维沙波上水流运动规律的数学模型,并采用试验数据对模型进行了验证。结果表明:所采用的数值模拟模型能够良好的刻画沙波上的紊流特征,沙波的三维性是影响水流紊流结构的重要因素;相比于纵向相位差φ1,三维交错沙波的横向相位差φ_2对剪切应力与床面阻力的影响更加显著,随着φ_2增大,沙波逐渐交错,剪切应力与床面阻力均减小。

抽水蓄能电站竖井式出水口三维数据模拟

盖板竖井式进 出水口是抽水蓄能电站采用的形式之一 ,出流工况的水力学问题是其难点问题。本文利用三维k ε紊流数学模型 ,针对西龙池抽水蓄能电站上水库盖板竖井式进 出水口 ,研究了抽水工况出流时竖井扩散段、孔口附近的流动特性 ,探讨孔口底板附近反向流速的成因。

基于VOF法的风暴潮洪水演进三维数值模拟

为了提高风暴潮灾害应急处置能力,确保防潮安全,文章建立了耦合流体体积函数(VOF)法的三维非稳态水气两相流k-ε模型,采用等效糙率的方法处理城市密集建筑群,既考虑了其阻水作用,又考虑了其蓄水作用。针对天津市滨海新区海河与永定新河之间区域的风暴潮洪水演进数值模拟与分析,对100年一遇风暴潮洪水淹没情况进行分析,并对不同频率的风暴潮洪水的严重性进行了比较。结果表明,随着风暴潮发生频率的增加,风暴潮淹没范围逐渐减小,水深随着频率的增加是逐渐减少的,该研究为海堤安全管理、风暴潮灾害的快速科学评估提供了理论依据和技术支持。

溪洛渡高拱坝反拱水垫塘与平底水垫塘流场的三维数值模拟比较

采用RNG型k-ε三维紊流数学模型和自由水面"刚盖"的假定,对溪洛渡高拱坝七表孔泄洪工况下,反拱水垫塘与平底水垫塘的流场进行了数值模拟。首先把反拱水垫塘溢流中心线、两岸边附近的流速以及拱底板压强的计算值与相应的模型实测值进行了验证。在此基础上,对两种水垫塘的流态特征、近壁流速沿程扩散特征、底板压强分布等特征进行了详细比较。研究表明,两种水垫塘体型各有利弊。在水舌入水区,反拱水垫塘的流态和底板压强分布更趋合理,而平底水垫塘隅角有高压区,易产生破坏。在冲击区上下游,反拱水垫塘的流态、消能效果和底板压强分布的合理性逊于平底水垫塘。研究成果可为水垫塘型式的选择和设计提供参考。

90°明渠交汇口三维水力特性数值模拟

明渠干支流交汇口包含了许多重要的水流现象,在污水处理厂和过鱼建筑物等水利设施中经常遇到。本文采用k-ω紊流模型对90°明渠交汇口三维流场进行了模拟,运用双曲正切扩展函数法构造动态网格来跟踪自由水面,将模拟的结果与实验数据进行了对比,吻合良好,成功捕捉到了交汇口水面变化及二次流等主要水流特性。分析了交汇口分离区形状参数、支渠入流角及断面收缩系数与干支渠流量比之间的关系,并与前人的研究成果进行了比较。

一体化氧化沟的三维流场模拟与分析

利用三维k—ε紊流数学模型模拟了一体化氧化沟的流速场,采用移动网格技术模拟转刷的转动及沟内动力的来源。理论计算结果与试验结果的比较表明该数学模拟结果是合理的。此外,对沟内流态进行了详细分析,在水动力学层面提出了对现有设计进行优化改进的措施。

三维紊流悬沙数学模型及应用

根据紊流随机理论,导出了各向异性紊流的Reynolds应力的数值格式将精细壁函数应用于边壁处理。将传统的悬沙运动、床沙级配控制方程推广到三维模型,给出了床面附近含沙量表达式,建立了三维紊流悬沙数学模型。用葛洲坝水利枢纽建库前后水沙资料对该模型进行了检验,结果基本一致。将该模型应用于三峡工程坝区泥沙冲淤问题的研究,预测了三峡工程建成后坝区上游河段泥沙冲淤发展过程及其分布、河床淤积物级配组成及不同时期、不同高程的流场、含沙量场等,计算结果与物理模型试验值比较接近。

基于Flow-3D的陡坡弯道水流三维数值模拟

弯道急流有其独特的冲击波现象,流态极其复杂,为研究弯道对急流的影响和提出改善措施增添了困难。采用RNG k-ε双方程紊流模型和VOF法,以某工程溢洪道为依托,利用Flow-3D软件,对陡坡弯道段的急流进行了三维数值模拟,通过物理模型试验数据的验证,显示数值模拟结果的正确性。通过计算结果,分析了陡坡弯道对急流流态的影响,提出了导流墙法的弯道急流优化方案,通过物理模型进一步证明,采用导流墙法可有效改善急流弯道水流流态,表明借助Flow-3D软件对弯道水流进行三维数值模拟是可行的。

浓度及温度场问题三维数值模拟及应用

研究温度和污染物的扩散规律,对于健康河流具有十分重要的意义。在排水口附近,温度和污染物的扩散具有很强的三维性。在已开发的三维紊流水动力模型基础上,研制了浓度及温度场三维数学模型。在模型中,空度用来处理不规则边界,VOF用来处理自由面。另外,模型还采用了k-ε紊流模型和壁面函数。利用建立的模型,对水槽和天然的排水口附近的水位、流场、紊动能及其扩散率、温度场和浓度场的分布规律等进行了模拟和研究。通过研究进一步认识了排水口局部三维水流运动规律,浓度和温度扩散规律及分布。

轴流泵叶轮内部三维流动分析

基于N-S方程和标准K-ε紊流模型,采用非结构化网格技术,用速度压力校正法对设计工况下的轴流泵叶轮内部的三维紊流场进行了详细的数值计算与分析,得出其内部流场、压力场的分布情况,预测其性能,并据此提出了叶型优化的设想。

调压室阻抗孔修圆三维数值计算

为实现物理模型与数值计算的互补,采用k-ε紊流数学模型对阻抗孔修圆进行三维数值计算,得到阻抗孔与调压室底板连接处和与底部流道连接处不同修圆半径时流入、流出大井的阻抗系数,并将阻抗孔未修圆时的计算值与实测值进行对比分析。计算结果表明:阻抗孔未修圆时水流进入阻抗孔后发生突缩,流速分布不均,中间大、周边小,阻抗系数相对较大;阻抗孔修圆后突缩效应明显减弱,水流较为平顺、均匀,阻抗系数明显减小。阻抗孔修圆优化减小了突缩损失,能够有效减小阻抗系数,即可增大阻抗孔的流量系数。