分叉管流动的数值模拟

采用非结构、非均匀的网格和有限元方法,通过求解Navier-Stokes方程,对90°分叉管的流动进行了并行数值模拟的研究。计算网格为500000个有限单元,计算Reynolds数为1500。计算结果给出了90°分叉管详细的流动结构。

过载负荷下分叉血管的流动数值模拟

背景:人体对于过载负荷的大小具有一定的耐受极限,超过一定强度时会对人体造成损伤,过载对人体血管流动过程的影响是载人航天医学研究的一个重要课题。目的:针对典型的颈部动脉简化分叉三维血管模型进行了非常规重力载荷下的脉动流血管流动形态数值模拟分析。方法:根据人体的正常脉搏周期,计算过程设定0.85 s为一个血液脉动供给周期。对于分叉血管(基于人体颈部动脉分支血管的几何特征进行刚性简化),假设正常状态下主血管与分支血管流量分配为7∶3。基于Fluent计算流体力学软件,通过在控制方程动量源项中添加重力载荷的方法(过载方向X+,过载大小为1 G;过载方向Y+,过载大小为2 G),分析重力过载效应对人体典型血管流动特征的影响。结果与结论:(1)获得了重力过载下的瞬态流场结构、壁面剪切应力的变化情况。由于受到Y+方向过载的影响,分叉血管在不同时刻在流速分布、回流区域大小、剪切应力分布上存在明显差异;(2)超重负荷效应下,分叉位置分支血管内壁面处形成了明显的分离区域且血液流量明显变大,造成主血管段内血液流量减少且发生严重的回流现象;(3)在超重负荷的影响下分支血管段壁面剪切应力明显大于主血管段壁面剪切应力。

冷却条件下超临界CO2在突扩管中流动及其换热的数值模拟

超临界流体在突扩管中的流动换热规律对于新型能源转换系统、废弃物资源化回收利用等工艺与装置的高效设计具有重要意义。本文通过有限体积法数值计算方法,研究了超临界CO2在突扩冷却条件下的流动与传热规律。研究发现,在冷却条件下超临界CO2在突扩管中流动规律与其在加热条件下的流动规律基本上是一致的。但与加热条件下流动换热规律比较,冷却条件下超临界CO2流动更易失稳。且随着冷却热流密度增大,回流区长度变小。这既是与前人研究的对比又是补充,对超临界CO2作为工作流体材料在突扩管中流动换热规律的工程应用有一定的指导意义。