干熄炉内焦炭下降的粘性流模型及其比较研究

干熄焦工艺中干熄炉内焦炭下降运动对熄焦质量起着至关重要的作用。根据流体力学理论,采用介质连续性假设,在Euler场中建立粘性流模型,得到干熄炉内焦炭下降运动的数学模型,并采用基于交错网格的SIMPLE算法来求解对流扩散方程。通过数值求解,得到了焦炭下降的速度场,计算结果和实验数据吻合较好,并且固体颗粒粘性系数显著影响干熄炉内下部焦炭运动。通过将粘性流模型与势流模型、动力模型的计算结果进行比较,表明粘性流模型能全面地描述干熄炉内焦炭下降运动。

基于粘性流模型的筒型基础防波堤波浪力数值分析

筒型基础防波堤是一种新型港口海岸工程结构,其基础上部是由连续排列的圆筒构成的直立防浪墙。采用粘性流数值模型,研究连续圆筒防波堤上波浪力竖向分布、水平(沿圆筒环向)分布和波浪力合力特性,并对粘性流数值模型计算的平面直墙波浪力与海港水文规范方法计算结果;粘性流数值模型计算的连续圆筒墙面波浪力与平面直墙波浪力;无限长连续圆筒墙面波浪力与有限长连续圆筒墙面波浪力进行比较分析。针对所选工程算例,建议按《海港水文规范》中平面直墙波浪力计算方法确定连续圆筒防波堤上的波浪力时,波峰时考虑0.90左右的折减系数,波谷时考虑0.95左右的折减系数。

CDQ焦炭运动粘性流模型壁面摩擦的研究

采用滑移边界条件,分析了颗粒群与壁面摩擦力的2个决定因素:摩擦系数和法向压力,提出了摩擦力计算表达式,并应用于模拟干熄炉内焦炭运动的粘性流模型。计算结果表明,滑移边界条件的处理能显著改善干熄炉渐扩段的模拟;干熄炉中下部,壁面摩擦力对近壁处焦炭下降影响显著;文中提出的摩擦力计算方法适用于模拟干熄炉内焦炭下降的粘性流模型。

基于OpenFOAM的船舶联合作业问题研究

采用势流模型以及粘性流模型,对船舶与海洋工程中船舶并联作业时形成的窄缝在波浪作用下发生的共振现象进行了研究。对于并联双箱模型,数值结果表明,当波浪以一定的频率入射时,共振现象将会发生,并联作业的船舶间水体波动将达到较大的幅值。势流模型可以较为准确地预测共振频率,但会过高地估计共振波幅。粘性流模型可以准确地模拟共振现象,但基于OpenFOAM的粘性流模型往往需要较高的计算资源以及较长的计算时间。在势流模型中,当在自由水面引入人工阻尼时,势流模型也可以得到与粘性流相近的结果,且具有很高的效率。通过势流模型与粘性流模型的对比,有助于加深学生对于流体力学的认知,并促使学生对在实际工程问题中采用何种模型进行思考。