GCr15轴承钢棒材连轧过程的二维和三维模拟

借助商业有限元软件MSC.Marc建立了GCr15轴承钢150 mm×150 m/n坯至φ32 mm棒材的12道次连轧过程的二维和三维模型,并对比了二维和三维模型对轧制过程轧件截面形状、温度的模拟结果。结果表明,与三维模型相比,二维模型模拟得到的轧件截面宽展偏大,但计算效率较高,得出的温度曲线接近三维模型的模拟结果;给定工艺参数的三维模拟较二维模拟准确;模型模拟得到的出口轧制速度和温度与实测值吻合。

三维效应对超声速湍流燃烧流动大涡模拟的影响研究

本文对空间发展Mac=0.61超声速湍流燃烧混合层流动开展了二维/三维大涡模拟(LES)研究,探讨了三维效应在超声速湍流燃烧流动的大涡模拟中的重要性。研究发现,相较于三维LES计算结果,二维LES大幅低估了超声速湍流燃烧混合层的增长率,湍动能的二维LES结果显著偏大而雷诺剪切应力显著偏小。因而,二维LES难以准确模拟超声速湍流燃烧混合层的增长率和湍流脉动特性。二维流动中漩涡拉伸、压缩机制失效,致使二维LES的漩涡结构与三维LES结果显著不同:二维LES计算所得流场呈现清晰的旋涡生成、发展、并对和破碎等演化现象,而三维LES的湍流结构呈不规则状。湍流与燃烧间存在强烈的耦合相互作用,由于二维LES难以准确模拟湍流特性,燃烧场进而在二维LES下呈现一系列特殊的、不同于真实燃烧流动情况的数值现象。漩涡运动带动燃料和氧化剂掺混,掺混界面为火焰前锋。由于漩涡结构不同,致使二维LES的火焰前锋面面积不同于三维LES结果,导致其难以获得准确的燃料效率,最终导致二维LES计算获得的统计平均火焰温度显著偏低。

扁平箱梁气动特性CFD模拟的维数对比研究

基于三维非定常雷诺时均Navier-Stokes(RANS)方程和SST k-ω湍流模型,数值模拟雷诺数为1.06×105时扁平箱梁气动特性在不同主梁展向长度、不同展向网格分辨率下的气动特性,确定三维CFD模拟合理的主梁展向参数,获得主梁气动力系数和漩涡脱落St数随来流攻角的变化。对相同箱梁开展了不同攻角下二维RANS计算,并将二维和三维主梁的整体气动特性、表面压力分布进行对比。研究结果表明:三维RANS获得的主梁气动特性结果与计算域展向网格分辨率和主梁长度均无关;二维和三维模拟结果非常一致,均能获得箱梁气动力系数平均值的合理估计,因而工程计算可采用二维模拟。开展的节段模型风洞试验表明二维和三维模拟得到的漩涡脱落St数是合理的,典型攻角下扁平箱梁裸梁具有单一St数,且均明显大于成桥状态。