融合数值流场的内河船舶三维航行虚拟现实系统

为缓解船舶驾驶员在航行环境复杂水域的心理压力,提高船舶航行安全,使船舶驾驶员更直观准确地利用两岸地形及根据航道尺度、桥梁通航尺度、水流态势等情况航行,采用虚拟现实技术对船舶三维航行环境进行了仿真。以长江重庆主城区段水域为例,在对该水域流场的数值模拟的基础上,构建了融合数值流场的船舶三维航行环境。仿真结果表明:所研制的系统对船舶航行环境具有逼真的可视化效果,可有效地提高航行安全和缓解驾驶员心理压力。

基于Fluent的某型APU进气管道的流场数值分析

APU进气管道的流场特性研究是APU进气系统设计中的关键部分,针对某型民用飞机APU进气管道外形对APU进气系统性能的影响进行了研究,为了分析APU进气管道及进气风门对进气系统总压力、压力恢复、进气畸变的影响,以某型宽体客机的APU进气管道和进气风门为例,利用CATIA软件构建了三维模型并利用Design Modeler进行流体模型填充和前处理,然后把模型导入至Fluent软件中进行流场的仿真计算,仿真过程中简化了进气管道和飞机尾椎的模型,选取了合理的边界条件,分析不同工况条件下进气管道的气动性能,仿真结果表明所设计的进气管道能够较好满足APU进气系统的需求,确定出了最优的进气管道结构尺寸,为后续的产品设计提供理论支撑。

基于流场仿真的出海闸二级消力池体型设计

基于Flow-3D流体计算软件对水闸过流流态进行三维数值仿真模拟,文章对上海地区某一出海水闸二级消力池的扩散角、池长、池深、尾坎高度等体型特征参数开展敏感性分析,并应用于该出海闸二级消力池的体型设计。结果表明:二级消力池扩散角5°,池长20.0m,池深1.5m,尾坎与下游海漫同高时,基本能满足上海地区出海闸排水的消能要求。研究结果可供类似出海水闸消能防冲设计参考。

矿用乳化液泵站卸荷主阀流场的数值模拟

用流体仿真软件Fluent对卸荷主阀进行运动流场数值仿真,得到了不同开口度与不同压差情况下阀腔内流体的压力分布云图和速度分布云图,对仿真结果进行深入分析研究后,改进了卸荷主阀结构。对比分析改进前、后的压力分布图及速度分布图,说明改进后阀腔内流体的流场特性较改进前有了很大的改善。研究结果对矿用乳化液泵站卸荷主阀流道结构的优化有一定的理论意义。

四角切圆锅炉二次风喷口及风门阻力特性的数值模拟研究

以某四角切圆锅炉的两种不同结构的燃烧器喷嘴及其二次风水平支管为研究对象,以二次风门开度为唯一变量,采用数值模拟的方法模拟得到了挡板不同开度、不同入口流速对二次风门和喷口的阻力特性,进而获得了在锅炉运行过程中挡板开度与阻力、阻力系数的对应关系。结果表明:在相同开度时,阻力随速度的增大而增大,且增大的速率也逐渐增加,阻力系数受流体流速的影响不大。随着挡板开度的增加,风门挡板的阻力系数逐渐减小。当风门挡板开度小于50%时,阻力系数增幅较大,受速度的影响较为明显;当风门挡板开度大于50%时,阻力系数逐渐趋于平稳,速度对阻力系数的影响变小。

鼻腔结构的三维重建与气体流场数值模拟

根据某鼻腔疾病患者的CT图像,用表面重建的方法对该患者的鼻腔结构进行三维重建,根据统计得出的呼吸潮气量以及呼吸周期假设一个呼吸周期内的鼻腔中气流流速的变化。用有限元的方法对鼻腔域中的气体流动进行了数值模拟及分析,并把得到的结果与医学文献中记载的数据相比较,说明本文计算结果是可信的。从文中的数值结果可以定量得到人体呼吸过程中,气体流场在鼻腔中的分布。

内混式喷嘴流场的数值模拟研究

喷嘴的结构对燃油锅炉、加热炉的燃烧效率有着至关重要的影响。为了进一步提高燃油锅炉、加热炉的燃烧效率，提出了一种内混式蒸汽雾化燃油喷嘴结构，介绍了内混式雾化喷嘴雾化工作原理。建立了内混式喷嘴物理模型，采用CFD软件对内混式喷嘴的流场进行了数值模拟，探讨了内混式喷嘴雾化室的长度、气液比对雾化粒径的影响规律：同时，对喷嘴下游不同截面的雾化粒径大小分布规律进行了研究；并将平均雾化粒径模拟结果与常规内混式喷嘴经验公式的计算结果进行了比较。研究结果表明：内混式喷嘴的混合室长度最佳值是70～80mm；随着气液比的增大雾化粒径减小；液体燃料第二次雾化主要发生在燃料离开喷嘴100mm之内：同时，研究结果表明新型的内混式喷嘴的雾化粒径小于常规的内混式喷嘴的雾化粒径。

无导叶对转涡轮三维流场数值分析

为了揭示1＋1/2（无低压导叶）对转涡轮流场的流动规律,运用全三维粘性流场计算程序对某对转涡轮模型级的流场进行了数值模拟.结果表明,对转涡轮各方面性能基本达到了设计目标,说明高压动叶采用收扩型叶栅通道且整个涡轮子午流道也采用收扩结构的设计可以获得满意性能;三排叶片（尤其是高压动叶）仍有改进余地,即涡轮效率还有进一步提升的潜力;高压动叶出口沿整个叶高均为超声速,出口马赫数节距平均值在1.4～1.6之间;高压动叶尾缘斜激波强度以中展为中心向两侧递减;涡轮性能随出口背压的增加而下降;涡轮出口背压的变化对高压转子性能基本没有影响,但对低压转子性能的影响较大.

多孔式射流钻头流场数值模拟研究

多孔式射流钻头是应用于径向水平井技术的一种新型射流钻头。本文建立了多孔式射流钻头流场计算模型,采用RNGk-ε湍流模型进行数值计算,分析了射流钻头内外不同区域的流场分布情况和局部流动特性。模拟计算结果表明:多孔式射流钻头有效扩大了井底冲击区,有利于扩大成孔直径;反向射流冲刷井壁,可以进一步扩大孔径,其反推力平衡了正向射流的反推力,有利于轨迹控制;反向射流的附壁作用,增大了喷嘴局部阻力系数。射流钻头入口及环空的压力和流量的数值模拟结果与试验测试结果一致。

正常人咽腔气体流场数值模拟

为研究人体咽腔内的气体流动状况,基于10名志愿者的螺旋CT医学图像,应用表面重建的方法对人咽腔进行三维重建,并采用有限单元法和有限体积法两种数值方法对志愿者吸气过程中咽腔中的气流场进行了数值模拟及分析.所建模型较真实地反映了咽腔实际解剖结构形态,有限单元法和有限体积法两种数值模拟方法计算结果相近,从数值模拟结果可以得到人体呼吸过程中气体流场在咽腔内压力与速度的分布规律.本研究对吸气时人咽腔中气体流动特性、临床上咽腔解剖结构相关疾病的诊断及发病机理等问题深入探讨具有参考价值.

开敞水域中航槽流场的数值模拟

建立了一个模拟开敞水域中航槽流场的平面二维数学模型．利用该模型计算得到的流速分布与袁美琦、李安中等人试验值相吻合，并计算了相当于天然情况下（各种水深、挖深比及航槽与水流的不同交角）的流场，得到了各种航槽与水流交角、不同挖深比的航槽流速折减系数变化规律图，及各种航槽与水流交角、不同挖深比的航槽中流向与航槽轴线交角的变化规律图，为开敞水域中航槽选线设计提供了依据。

Godunov方法在复杂流场数值模拟中的应用

本文根据VanLeer提出的方法给出了求解三维非定常Euler方程和三维定常Euler方程的二阶Godunov方法。方法要点为 :在各体积离散单元中 ,用流动变量的分段线性分布代替一阶方法中的分段常量分布 ,在确定线性分布的斜率中引入单调性限制条件 ;在离散单元界面构造Riemann问题 ,由Riemann间断解确定单元侧面的通量 ;用预测 修正两步法对离散方程推进求解 ,用上述方法结合单区网格或多区重迭网格给出了复杂外形的流场数值模拟结果。

长江口正压、斜压诊断及斜压预报模式——三维流场数值模拟

建立了σ坐标系下长江口正压、斜压诊断及斜压预报模式三维流场数学模型,采用k-kl二方程紊流闭合模型求解垂向涡粘系数。通过正压模式与斜压诊断模式、斜压诊断模式与斜压预报模式流场模拟结果的定量比较,说明了各种模式对长江口流场模拟精度影响的程度,推荐了长江口流场数值模拟采用的模式。

阀门内流场数值模拟分析研究

文章在讨论阀门流量系数计算原理的基础上,给出了阀门内流场数字模拟分析方法。利用COSMOS/FloWorks实现球阀的流量系数计算分析,计算分析验证了应用CFD技术所计算阀门流量系数的准确性,并揭示球阀内流场压力的分布情况规律,为现实的设计生产提出了一种较为简单易行的计算阀门流量系数的方法。

复杂物理域流场数值模拟软件—CASFLOW的开发

本文开发了ＣＦＤ软件—ＣＡＳＦＬＯＷ，其目标是为燃气轮机气动仿真系统提供一个ＣＦＤ软件平台。本工作是阶段性的，为使ＣＡＳＦＬＯＷ软件最终成为功能强大、通用性强的研究工具，还有大量的工作需要继续，尤其是校验和标定。初步工作已经显示出ＣＡＳＦＬＯＷ处理复杂物理域内复杂流动的能力。

往复隔板絮凝池流场数值模拟及混凝效果分析

对往复隔板絮凝池内的流场进行了数值模拟 ,并根据絮凝池的工作特征分析了水流状态对混凝效果的影响。结果表明絮凝池转弯处过水断面面积A_1 与廊道过水断面面积A_2 的比值A =A_1 / A_2 ,这一影响流场紊流动能的设计参数的最佳范围是 1 2～ 1 5。按此设计参数设计的往复隔板絮凝池模型的混凝反应效率是比较理想的。

基于CFD的冷凝器芯体管道内流场数值模拟

为研究平行流式冷凝器芯体扁管不同分布下制冷剂的能量损失及冷凝器管道内制冷剂的流动规律,建立冷凝器芯体的二维模型,利用CFD软件,对冷凝器管道内制冷剂的流动进行数值模拟。在扁管分布为20-13-9、21-13-8、21-12-9三种结构下,对17种不同流量的制冷剂模拟结果进行分析,得到不同流量下的速度场及压力场,计算了三种结构在不同流量下的能量损失。结果表明:在相同条件下,制冷剂在20-13-9结构中的能量损失最少,则冷凝器芯体的扁管制成20-13-9的结构更加合理。还直观展现了制冷剂在冷凝器芯体管道内的流动情况,在整个芯体中,流动过程中产生了各种大小尺度不同的旋涡。可将扁管连接过渡处设计成圆角结构,以减少能量损失。研究结果揭示了制冷剂在冷凝器中的流动规律,为汽车空调冷凝器的优化设计提供一定参考。

非结构网格技术应用于固体火箭发动机内流场数值模拟

从二维欧拉方程出发 ,采用非结构网格技术对固体火箭发动机内流场进行数值模拟 ,研究了点火初期、燃烧过程中和燃烧结束时固体火箭发动机燃烧室不规则物理区域内形成的复杂流动 ,分析了流场结构及特性 。

抑制浮萍生长的水动力条件试验与湖库流场数值模拟

为利用水库补水产生的水动力改善水体水质,抑制浮萍生长,以红领巾水库为研究对象,通过试验确定抑制浮萍生长的水流流速,用数值模拟方法预测不同补水口位置、数量及不同补水流量情况下水库的流场分布,以使抑制浮萍生长的水流流速所占水域面积最大。结果表明:0.13 m/s以上的水流流速可抑制浮萍的生长;当补水量为2×10~4m^3/d时,补水口位置对流场分布无显著影响,但补、出水口相距越远越有利于改善水质;补水口数量对流场分布的影响较小,较佳的补水口数量为2个;增加补水量对抑制浮萍生长的作用不显著;设置潜水循环泵人为强化水流流动对抑制浮萍生长的作用显著。

流浆箱喷嘴及湍动发生器的内流场数值模拟

文中主要对湍动发生器和喷嘴的湍流场进行了内流场数值模拟。通过引入一些合理的纸浆纤维流动模型假设来建立有效的数学模型,采用数值模拟计算来分析纤维相和液相分布对纸张质量的影响,并将不同初始湍流速度下的模拟结果与国外相关研究结果进行对比。