SAS与PANS模型在圆柱绕流中的应用比较

分别运用SST(Shear Stress Transport)、SST-SAS(Scale-Adaptive Simulation)、两种变fk(模化湍动能的比例)函数的SST-PANS(Partially Averaged Navier-Stokes)湍流模型对Re=3900的圆柱绕流进行了数值研究,重点从湍流结构捕捉、气动力计算、涡黏性控制等方面,比较了SAS与PANS两类RANS/LES混合模型的计算能力,并通过不同网格计算分析了模型的网格敏感性。数值结果表明:SAS及两种变fk方法的PANS模型均具有求解小尺度涡运动的能力,并能较好地反映出绕流尾迹的三维非定常特性,同时PANS模型能捕捉到更多的非定常结构;SAS模型中自适应尺度Lvk立足于当地流动,对网格依赖较小,计算的湍动粘度分布更合理,能够更好地计算剪切层及回流区;两种PANS模型网格独立性较差,出现了雷诺应力不足的现象;类DES可变fk函数构造相对简单,所得fk分布更准确,使用tanh函数计算的尾迹区fk值偏低,对流场调控能力稍差。

修正的PANS模型在云状空化流动计算中的应用评价

将考虑空化流动密度变化的密度函数引入PANS模型,基于实验结果评价了这种修正的PANS模型在云状空化流动计算中的应用.分别采用不同的模型控制参数f_k值,计算了绕Clark-Y型水翼云状空化流动,获得了空穴形态的发展历程、升力系数曲线波动情况,并与实验结果进行了对比.结果表明,修正PANS模型继承了标准PANS模型的特点,即随着f_k值的减小,可以获得流场中越来越丰富的多相湍流流动细节,很好地预测绕翼型云状空化流动的非定常特性;修正PANS模型考虑了空化区域气液混合介质对湍流黏性的影响,可以更全面地描述反向射流作用下空穴的断裂及多尺度空泡团的脱落细节,所得翼型升力系数曲线的波动情况更接近于实验值.

三维水动力学模型高精度差分格式和解法研究

采用高精度差分格式对三维水动力学问题的时均化Navier Stokes方程进行了数值模拟,进而采用广义共轭剩余法(GCR方法)求解压力泊松方程,并采用显式三级二阶Runge Kutta格式模拟了时间步进过程.傅立叶分析表明,文中所采用的三阶迎风紧致差分格式具有较高的精度.数值实验进一步验证了上述数值模型的准确性和有效性.

一种湍流计算的非线性PANS模型

大多数雷诺平均湍流模型(RANS)基于线性和各向同性假设求解雷诺应力(Reynolds stress),因此对高压力梯度区、大曲率回流以及复杂的分离流动的预测误差较大.在近壁区较少网格的条件下,部分时均(PANS)方法被认为比大涡模拟(LES)获得结果更好.通过RNG k-ε湍流模型构造部分时均化模型,引入雷诺应力的非线性求解方法,提出了一种新的非线性PANS模型,并应用该非线性PANS模型分别对绕NACA0015水翼翼型流场和90°长方形截面弯管内流场进行了流动的数值模拟.结果表明:非线性PANS模型的数值结果与试验数据吻合较好,其在高压力梯度区的预测准确性高,并能准确预测流动分离诱发的三维非线性流动,证明了该方法捕捉高压力梯度、大曲率流动的有效性.该计算方法可以用来预测透平机械内部复杂的涡结构.

荷电流体k-ε双方程湍流模型的建立

由于电场和流场的脉动耦合,荷电流体的湍流运动十分复杂。在建立瞬态荷电流体微分方程的基础上,采用周培源的湍流模式理论,推导了荷电流体的单相K-ε模型方程,该模型方程考虑了电场和流场湍流脉动的耦合作用,为建立荷电颗粒拟流体的多相湍流模型奠定了基础。

垂直溜井贮矿段放矿中矿岩运动速度变化特征

为研究溜井贮矿段放矿过程中矿岩颗粒运动速度变化特征,采用颗粒离散元数值模拟方法,进行了垂直溜井贮矿段放矿试验,分析了溜井贮矿段放矿过程中整体矿岩速度分布及个体速度变化过程。结合时均化分析方法,讨论了矿岩经过筒仓和放矿漏斗时的时均速度变化特征。研究表明:溜井贮矿段放矿过程中矿岩颗粒的瞬时速度始终处于波动状态,其波动特征表现为0~4.0 s内大振幅、波峰波谷明晰;4.0~16.5 s内振幅较小、呈周期性变化;16.5~20.0 s内振幅较大且波峰波谷平均值随时间增长而增大、速度呈明显增长趋势。在筒仓部分矿岩颗粒时均速度接近于恒定,不随放矿时间变化,越靠近筒仓中心线矿岩时均速度越大,到达放矿漏斗所用时间越少;在放矿漏斗部分矿岩颗粒时均速度随放矿时间增加而增大,同时越靠近井壁,时均速度越小,颗粒经过放矿漏斗部分的时均速度明显大于经过筒仓部分的时均速度。

微通道内湍流流动与换热模型的建立

根据湍流模型的理论基础及适用范围,分析在微尺度条件下,加入湍流黏性耗散的作用。利用连续性方程、动量方程和能量方程,建立雷诺时均化湍流流动模型;依据Prandtl混合长度理论,建立脉动项与时均项的微分方程;确定对流换热Nu数与比热、流体温度、摩擦系数之间的关系,推导其计算公式。

基于不同基底的PANS模型的旋转槽道流研究

本文基于标准κ-ε、RNGκ-ε和SSTκ-ω模型分别建立PANS模型,采用动态f_k方式对旋转槽道流进行数值模拟,并将其与URANS、大涡模拟、DNS结果对比。结果表明,三种PANS模型均较好的提高了RANS模型的预测效果,且成功的捕捉到流场的旋转效应。对比三种PANS对旋转槽道流的预测效果发现,基于动态f_k的不同基底模型的PANS模型在旋转槽道流算例中预测结果较为一致,压力面预测效果优于吸力面。

通道式中间包非等温流场的数理模拟与优化

为了研究通道式中间包内部结构及非等温条件对流场的影响,通过对中间包通道的位置、角度和岔口的角度进行优化设计,确定了中间包通道的最优设计方案。并采用传统的数值模拟与水模拟试验结合先进的测速手段,基于非等温水模拟试验,对中间包内的速度场、涡量场和RTD等表征参数进行了定量研究,探究非等温条件对中间包流场的影响。结果表明,中间包内通道加热显著影响中间包流场分布,强化了中间包内湍流分布的范围及强度。由水模拟时均化结果可知,非等温条件下的液面最大流速为0.06m/s,相对于等温条件增大了50%。经过方案对比,主通道位置在通道中心纵向距底部为150mm高度处,与底面夹角为3°,且岔口与主通道平面呈30°仰角的结构为通道式中间包最优的设计方案。

基于智力城镇化的特色小镇产业培育探索——以辽宁通远堡镇为例

我国城镇化正处于劣势的体力城镇化阶段,特色小镇作为新型城镇化的主力军,体力化威胁仍不可避免。为缓解特色小镇体力化困境,文章基于智力城镇化的相关理论,以辽宁通远堡镇为例,围绕特色产业展开智力化培育的探索。结合链式产业思维,以智力投入、智力主体、智力产出三大环节为基础,以智力要素创新性地打造智力链条,构建可持续的特色产业,带动城镇化转型升级,以期为辽宁省乃至全国特色小镇培育提供借鉴。