基于动网格和UDF技术的假底流场特性分析

可升降假底作为海洋工程水池重要组成部分,其主要作用是模拟海底平面,根据实验要求模拟不同海况下的海底深度。为研究可升降假底上升过程中的流场特性,采用动网格技术对假底在静水中上升过程中的流场进行计算,结果表明:应用动网格技术以及用户自定义函数(UDF)程序成功实现了假底在水池中上升时的运动状态。假底在水池中上升经历加速-匀速的过程,在上升的过程中,会挤压流体,流体进入假底与水池壁面之间缝隙时流速明显变快,流场发生剧烈变化,进而使得假底上方湍流强度增加。为海洋工程水池假底的设计、优化以及假底系统的模型试验工作提供参考依据。

内管行星运动环空中幂律流体流动的数值模拟

运用函数UDF和动网格技术,对内管行星运动的偏心环空中幂律流体流动进行数值模拟,计算分析了自转与公转参数对流场速度分布、二次流、杆柱扭矩以及流体轴向压降的影响。计算结果表明:流动时的雷诺数Re=24.083~828.75;内管的公转使偏心环空流场速度核心区绕内管轴线向公转反方向偏移;内管自转与公转方向相反时,环空内二次流现象显著;内管自转且公转时,杆柱扭矩以及环空内流体轴向压降均比内管仅自转时大。

昆虫振翅三维情形数值分析

对昆虫飞行特性的研究不但可以认知动物生理,而更现实的目的在于为微型飞行器的设计提供思路。本文利用Fluent软件嵌入UDF函数研究了三维昆虫翅翼在不同控制飞行参数时的空气动力学性能,获得在不同的振型、拍动频率、攻角、平动转动相位差和飞行速度条件下翅翼受力作用。

圆盘浇铸机动态浇铸过程数值模拟

基于圆盘浇铸过程浇铸工具(中间包和浇铸包)的最优定量浇铸曲线的获取是决定浇铸质量的关键,而定量浇铸现场环境十分恶劣,无法通过现场反复实验来获得浇铸工具的最优定量浇铸曲线,应用Fluent软件对圆盘浇铸机的动态浇铸过程进行数值模拟,建立定量浇铸过程的数值仿真模型,编制UDF(用户自定义函数)设置浇铸工具的运动曲线,应用动网格模拟浇铸工具的刚体运动过程,并对浇铸过程进行气-液两相速度场计算。研究结果表明:数值仿真模型准确可靠;所获取的圆盘浇铸过程最优定量浇铸曲线直观地反映了中间包和浇铸包内铜液的速度场、气-液两相变化和浇铸工具刚体的运动,从而可对工业现场浇铸工具最优定量浇铸曲线的设置以及参数的优化提供参考。

圆盘浇铸机浇铸包动态浇铸过程数值模拟

立足于圆盘浇铸机浇铸包定量浇铸过程面临的实际问题,通过使用Fluent软件对浇铸包的浇铸过程进行CFD(计算流体力学)三维数值仿真模拟。通过编制UDF(用户自定义函数)来设置浇铸包的运动曲线,使用动网格技术来实现浇铸包浇铸的动态过程,得到满足实际生产需求的浇铸包工作曲线。研究结果表明,数值仿真模型基本准确可靠;基于Fluent软件来研究浇铸包浇铸气液两相流动过程是完全可行的,可以直观地了解浇铸包内速度场、气—液两相变化和浇铸包刚体运动过程,从而对浇铸包定量浇铸过程刚体运动曲线的设置以及参数的优化提供技术指导。

三维数值波浪水池模拟海浪对导管架柱体的影响

对海洋钻井关键设备与安全检测技术进行了研究。在N-S方程以及标准k-ε模型的基础上,采用流体体积法(VOF)追踪自由表面的变化情况。应用Workbench软件建立三维数值波浪水池结合Fluent软件以及自定义函数(UDF)二次开发软件实现水池的造波功能,同时模拟了波浪与导管架之间的单向流固耦合。将简化导管架模型放入水池中,分析不同固定方式的变化情况,从而评定平台的安全性,为海浪与导管架平台相互作用问题的研究奠定了理论分析基础。

脉动进料气液旋流分离器分离性能分析

为提高钻井液振动筛的气、固、液分离能力,一种以振动筛形成的脉动真空与压缩空气注入相结合的固液分离钻井方法被提出,在此基础上出现了一种采用脉动进料边界的旋流器。为分析旋流器的气液分离性能,需要探究其脉动进料条件下的最佳气液分离效率及其影响参数。为此,采用Fluent对稳定、脉动进料状态下不同结构参数的旋流分离器进行流动模拟,通过UDF函数设置脉动进料边界,并分析效率曲线得到脉动进料状态下分离器的最优参数。结果表明,脉动进料状态下的流场可以较好地实现稳定;采用频率为0.4 Hz的正弦脉冲进料气液分离效率最高,可达85.5%;在脉动进料状态下,其脉动不连续性会导致流场湍动能变大,径向压力降梯度降低,切向速度峰值降低。

航速对桥区行进船舶受力和重心位置的影响研究

航行船舶与桥墩间的水动力作用随航行速度不同而变化,致使船舶在航行过程中受力及航行姿态发生变化。采用物理模型试验验证和数学模型计算相结合的方法,以船舶航速为变量,分析了船舶沿程受力、艏摇力矩及重心位移受航速影响的变化规律。研究表明:随着航速的增加,船舶受到的横荡力、艏摇力矩正负峰值相应增加;船舶航速越高,船艏驶至桥墩尾涡负压区时,船舶越容易横向靠近桥墩;船尾驶至桥墩尾涡负压区时,航速越高,船尾越容易横扫桥墩,且后续航行过程中船舶横向远离桥墩偏航越大。研究成果可为后续研究船舶运行安全性和工程中确定安全的船桥间距提供参考。

用Delphi开发低成本高性能的数据库应用系统

本文通过一个简单的示例阐述了用Delphi开发数据库应用系统的全过程,同时介绍了一个功强大、轻便及维护简单的开源数据库Firebird(InterBase的派生数据库),希望给数据库应用系统的开发者选择数据库时提供另外的选择。

陶瓷原料振动流化床干燥器流动特性数值分析

针对陶瓷原料在振动流化床干燥过程中气固两相流动特性复杂且难于测量的问题,基于CFD方法构建陶瓷原料干燥过程模型,采用Eulerian-Eulerian方程描述干燥过程中陶瓷原料与热空气两相流动特性,并通过有限体积法对该模型进行求解。同时,通过用户自定义函数(UDF)编程引入振动作用,重点分析了振动频率、进口热空气速度对干燥室内陶瓷原料流动特性的影响。模拟结果表明,当振动频率f=15 Hz、进口热空气速度v=1.0 m/s时,陶瓷原料流化质量最佳且分布较均匀。

基于同心圆柱结构的附加质量与流体阻尼特性研究

为深入探究附加质量与流体阻尼的内在特性,分析粘性与振幅对其的影响,进而为流致振动分析提供指导,本研究以同心结构圆柱为例建立基于计算流体动力学(CFD)的附加质量与流体阻尼预测方法,通过用户自定义函数(UDF)设定内圆运动方程,运用嵌套网格技术完成网格运动,从而实现流场的数值模拟。根据Bearman假设确定函数形状,通过最小二乘法拟合计算所得的流体力曲线,进而得到附加质量与流体阻尼,并对比粘性与无量纲振幅对结果的影响。计算分析结果表明:粘性不仅影响流体阻尼,也影响附加质量;无量纲振幅对附加质量影响甚微,对流体阻尼有明显影响;压差阻尼和粘性阻尼随无量纲振幅的增加而等比例增加,压差阻尼占比随直径比的减小而增加;引入无量纲振幅影响的修正公式解与数值计算结果具有较好的一致性。本文研究对优化现有流致振动分析方法具有重要的指导作用。

采用局部非热平衡模型对石灰窑温度场的模拟及优化分析

以某300t／d气烧石灰环形竖窑为研究对象，为获得其最佳运行工况并解决窑中煅烧温度分布不均匀的问题，采用数值模拟方法进行研究。将石灰石视为多孔介质、采用自定义标量方程（UDS）编译局部非热平衡模型、窑体中碳酸钙分解反应以源项的形式通过自定义函数（UDF）添加到整个反应过程中，获得的窑体中排烟和出料的模拟平均温度与实测值误差很小（〈15％），且石灰石固体和烟气的两相温度三带分布图符合实际煅烧过程的温度分布，验证了模拟计算的合理性；在此基础上，对燃料流量、助燃风流量和冷却风流量3参数进行单参数分别分析和正交试验分析。研究表明：燃料流量和冷却风流量对窑体温度场影响较强，而助燃风流量的影响较弱；石灰窑的最佳运行工况为燃料流量、助燃风流量和冷却风流量分别取0．1524、0．1067和0．1746kg／s。

超临界水拟临界区的物性变化对传热特性的影响分析

超临界水的拟临界区是物性的剧烈变化区,对超临界水的流动传热具有重要影响,这个区域的物性数据直接影响到数值计算的可靠性。本文基于2个超临界实验工况利用FLUENT计算流体力学软件,分析超临界水在拟临界区的物性数据对传热特性数值计算结果的敏感性,并基于FLUENT软件的用户自定义函数(UDF)扩展其物性处理方式。通过与实验工况进行比较,认为改进后的物性处理方式有助于提高数值计算的预测精度。

水下管道附近泥沙冲刷的三维数值模拟

该文在FLUENT软件中使用用户自定义函数UDFs进行二次开发,耦合了基于有限差分方法求解的泥沙输运模型,建立了模拟海底管线周围三维流动和冲刷的数值模型。针对推移质运动,采用输沙率得到床面的高程变化,并使用动网格技术更新床面计算网格。针对流动时间尺度与泥沙输运时间尺度的差异,采用了不同的计算步长来提高效率。通过与实验数据进行比较验证了该模型的有效性及计算精度,并利用该数值模型模拟管道附近的三维冲刷发展过程,探索了不同希尔兹参数条件下冲坑的发展规律和流场变化情况。可以观察到在管道两侧压力差的作用下,管道后方出现一个隆起的沙波,并伴随着涡旋的产生。该文的计算方法可以很方便地推广到k??其它局部冲刷过程的模拟研究。