基于计算流体动力学软件的气旋浮流场分析

气旋浮高效油水分离技术是江汉机械研究所新开发的新一代用于油田采出液油水分离的技术。将气旋浮技术应用于油水分离,到目前为止仅江汉机械研究所正在研究,同时基于FLUENT的气旋浮流场分析,国内外尚很少见。本文首先对气旋浮高效油水分离器模型的网格划分和定义边界条件进行研究,其次,对气旋浮流场模拟结果进行分析,实践表明:基于计算流体动力学软件的气旋浮流场分析与现场实测结果比较吻合。因此,采用计算流体动力学软件技术研究气旋浮流场规律是可行的。

基于计算流体力学仿真软件的实践教学应用

以计算流体力学仿真软件在《流体力学与传热学基础》课程的本科教学为例,探索实现理论与实践相结合的教学方法 ,进一步提高本科教学质量。依据流体力学与传热学的理论和实践特点,在课堂讲授中侧重于核心知识,力求结合工程实例巩固基础知识,激发学生学习该课程的兴趣。建立计算流体力学仿真软件的上机体系,注重实践教学,培养学生在工程应用中的使用软件能力。

计算流体动力学(CFD)软件在提高发电技术经济效益研究中的应用

介绍英国Durhan 大学工程学院利用计算流体动力学(CFD)软件解决汽轮机和锅炉等发电设备改进设计中遇到的流体流量和热传递问题的情况,其中涉及采用CFD软件对汽轮机轴向和径向流量的各项特性进行模拟试验,及对锅炉烟气流量分布进行研究。

计算流体力学(CFD)软件在地铁环控设计方案的应用研究现状

随着城市地铁的大规模建设,地铁车站环境和地铁火灾引起研究人员极大关注。营造良好的地铁环境目的不仅仅是提供一个安全、舒适的乘车环境,更能节省能源,降低建设费用与运行成本,由此计算流体力学软件优化地铁环控设计得到广泛的应用。通过介绍4款在地铁环控系统中应用比较广泛的计算流体力学软件以及研究现状,指出目前存在的不足,并提出了适当的建议。

基于OPS的计算流体力学软件多平台自动并行

当前高性能计算机体系结构呈现多样性特征,给并行应用软件开发带来巨大挑战。采用领域特定语言OPS对高阶精度计算流体力学软件HNSC进行面向多平台的并行化,使用OPS API实现了代码的重构,基于OPS前后端自动生成了纯MPI、OpenMP、MPI+OpenMP和MPI+CUDA版本的可执行程序。在一个配有2块Intel Xeon CPU E5-2660 V3 CPU和1块NVIDIA Tesla K80 GPU的服务器上的性能测试表明,基于OPS自动生成的并行代码性能与手工并行代码的性能可比甚至更优,并且OPS自动生成的GPU并行代码相对于其CPU并行代码有明显的性能加速。测试结果说明,使用OPS等领域特定语言进行面向多平台的计算流体力学并行软件开发是一种可行且高效的途径。

计算流体力学软件在火电厂SCR脱硝技术中的应用

以某600MW电厂选择性催化还原(SCR)脱硝装置为例,采用计算流体力学(CFD)软件Ansys Fluent进行SCR脱硝系统的流场模拟工作,展示了流场模拟技术的应用情况,指出了流场模拟对于SCR脱硝技术领域的重要意义及未来发展方向。

基于计算流体力学软件的汽车风洞流场及其边界层控制的研究

本文叙述了以计算流体力学软件PHOENICS为工具,以同济大学TJ-2号汽车模型风洞为原型在计算机中建立虚拟风洞以及边界层控制装置,进行流体力学仿真计算,分析了采用控制装置后边界层的变化。为汽车风洞及相关设备的开发提出了一种省时、经济、直观的方法。

HyperFLOW 软件数值模拟TrapWing 高升力外形

采用High-Lift研讨会提供的梯形翼外形(TrapWing),利用自主研发的基于结构、非结构网格的通用CFD软件HyperFLOW进行了数值计算,以评估其对复杂外形低速流的模拟能力。分别采用了三套不同拓扑结构的计算网格,包括两套非结构/混合网格和一套多块结构网格,每套网格又分为粗、中、细三种密度不同的网格数量以考察其网格收敛性。利用Richardson插值法,对计算结果开展了可信度分析。结果表明,不管是结构网格还是非结构网格,HyperFLOW均建立了可接受的可信度;对于高升力外形数值模拟,SA湍流模型要比SST湍流模型模拟的更准确;在失速迎角附近,现有的二阶精度解算器仍需持续改进。

国家数值风洞(NNW)通用软件同构混合求解器设计

针对未来复杂计算流体力学模拟的需求,在国家数值风洞“风雷(PHengLEI)”软件中,针对流场求解器设计了区域混合计算策略,即在不同类型的网格上运行不同的求解器,实现区域混合模拟,采用典型算例进行了验证。与传统多求解器松耦合的“异构”模式不同,风雷软件中设计了“同构”模式的混合求解器。“同构”模式的混合求解器基本思想是:计算域由不同类型网格组成,在不同类型的网格上可运行不同类型的求解器,不同求解器之间在交界面通过数据底层交换信息,其特点是“紧耦合”。区域混合计算能够充分发挥不同类型网格、不同求解器的优点,未来也可以在不同的网格区域上加载不同学科的求解器,是面向未来多学科、多方法、多区域紧耦合模拟的关键技术。作为一种典型的混合求解方案,结构/非结构混合求解时,在结构网格上运行二阶/高阶精度结构求解器,在非结构网格上运行二阶精度非结构求解器,以实现在关键流动区域采用高质量网格、高精度方法的工程实用化目的。首先介绍混合计算所涉及的域、交界面等基本概念,然后设计混合计算所需的数据结构,以及混合计算策略。最后,通过高超声速圆柱绕流和双椭球绕流两个案例,在结构网格上运行二阶或WCNS高阶精度求解器,在非结构网格上运行二阶精度非结构求解器,验证“同构”混合计算的可行性和有效性。

CFX仿真软件在天线设计中的应用

通过采用计算流体动力学仿真软件CFX对天线建立数学模型和仿真分析,将仿真结果数据与天线风洞实验数据进行归纳对比,发现结果能够反映出实际天线的风载状况,能为天线结构风载荷计算提供理论依据。

高端数字样机系统的前处理用户环境

前处理是数值模拟的主要性能瓶颈,高端数字样机HEDP(High End Digital Prototyping)系统的前处理用户环境HEDP/Pre包含几何处理、网格密度定义及网格生成等三个模块,结合图形交互式界面等可视交互工具,为满足前处理的诸多共性需求提供了一类适用的解决方案,其有效性已在多领域的数值模拟实践中得到初步验证,对类似软件系统的实现具有参考价值。

基于FLUENT超声振动流场的数值模拟

超声振动辅助加工技术具有高效、高精度、高可靠性、环保等优点,对提高加工质量和效率具有重要意义。为研究在超声振动辅助下工件的两种装夹方案的流场特性,首先,本文在ICEM CFD建立了二维模型并进行了网格划分。然后,将其导入计算流体动力学软件FLUENT进行模型相关参数设置,从而进行数值模拟分析,对工件不同装夹方案流场的气含率进行了详细分析及讨论。最后,对比两种不同安装方式的流场内气含率的分布及大小,从而选择更优的工件装夹方案,为超声振动辅助加工技术发展提供参考。

火电厂空冷平台换热的数值模拟

本文利用计算流体力学软件对火电厂中直接空气冷凝器的换热情况进行数值模拟。并根据计算结果提出增加空冷平台最外一圈风机功率及在空冷平台下方修建挡风建筑以提高空冷平台换热效率的可行性建议。

压水堆下腔室流量分布数值分析

建立了压水堆下腔室流场的三维数值计算模型,计算了不同环腔厚度和环腔内冷却剂速度条件下,下腔室内冷却剂的流场,分析了环腔厚度和环腔内冷却剂速度对下腔室流向堆芯的流量分布的影响。入口速度不同或环腔厚度不同,在下腔内冷却剂流动形成漩涡的位置、大小和流动速度均会发生改变,导致通过流量孔板通孔的流量分布不同。入口速度较低时,流量孔板上所有通孔的流量分布比较均匀,在平均值附近波动,流量最高的通孔小组出现在边缘处;入口速度较高时,流量明显地呈现出中心高边缘低的特点。通孔小组的流量最大值随着环腔厚度增加由孔板的中心向边缘移动。

基于CFD数值模拟的单罐真空吸鱼泵研制

为满足池塘养殖对自动化捕捞装备的迫切需求,设计了一种适合池塘使用的小型真空吸鱼泵,并利用计算流体力学软件(computer fluid dynamic, CFD)数值模拟技术研究了单罐真空吸鱼泵内部的气液两相流的流动特性,重点分析了3种不同流速(1.0、1.5、2.0 m/s)下吸鱼泵内部回流、旋涡和速度跳跃等流动特性的演化及发展规律。结果表明:数值模拟计算显示,当进鱼管道抽吸速度为1.0 m/s时,鱼体损伤率相对较低,当进鱼管道抽吸速度为1.5、2.0 m/s时,鱼体损伤率相对较高,但吸鱼速度较快;基于数值模拟计算结果,研制了一种小型单罐真空吸鱼泵,同时选用草鱼、鲤、鲫、鲢和鳙5种鱼分别进行了单独抽吸试验验证,在最优吸取条件(抽吸速度为1.0 m/s)下,吸鱼量最大可达23 t/h,吸鱼泵可实现20 s吸鱼、10 s放鱼交替循环作业,鱼体损伤率最大为2%。研究表明,本试验中设计的小型单罐真空吸鱼泵能够实现对活鱼的高效自动吸捕与转运,可为设计开发池塘养殖用高效真空吸鱼泵提供有益参考。

矿井主要通风机扩散弯道合理流型的研究

扩散弯道是矿井主要通风机装置的重要辅属装置,其性能的优劣直接影响通风机装置的运行效率。文章在应用计算流体动力学软件对不同流型的扩散弯道内部流动进行了计算分析的基础上,提出了一种新型扩散弯道结构,并进行了模型对比试验。模型试验结果表明,新设计的扩散弯道可以有效地提高静压回收能力。

新排水防涝标准下山地城市排水防涝规划研究

针对城市内涝灾害频发问题,在新修编的《室外排水设计规范》与城市排水(雨水)防涝规划编制大纲等文件的指导下,我国城市排水防涝工作已取得一定进展;以暴雨内涝灾害频发的湖北郧县(现已更名为十堰市郧阳区)老城区为研究对象,运用MIKE FLOOD水动力学计算软件构建模型,模拟区域降雨到排水行洪的各个环节,实现积水淹没模拟计算结果的可视化,并基于最新的排水防涝标准,根据模型研究结果结合SWMM软件与低冲击开发理念得出较为合理的内涝防治方案。

脉冲载荷形状对锥壳瞬态响应的影响

在进行锥壳结构瞬态响应试验之前,需要考虑各种因素对试验结果的影响。而所要施加的脉冲载荷形状是要考虑的重要因素之一。本文利用数值模拟方法研究了锥壳在侧向脉冲载荷作用下,脉冲形状对结构响应的影响。分析表明,在作用冲量相同,作用时间一致且远小于结构响应周期的条件下,脉冲形状对壳体的瞬态响应结果没有明显的影响。

ICP刻蚀机反应腔室气流仿真研究

感应耦合等离子体（ICP）刻蚀机反应腔室的气流分布是影响等离子体分布与刻蚀工艺均匀性的重要原因之一。使用商业软件CFD—ACE＋中的连续流体与热传递模型，对反应腔室中气流分布进行了仿真研究，讨论了不同质量流量（50—250cm^3／rain）入口条件下电极表面附近气压分布情况，同时讨论了不同腔室高度（H=0．08，0．12，0．14m）对气流分布均匀性的影响。研究发现电极表面附近气压分布呈现中心高边缘低的特征，并随入口质量流量的增加而升高；气流分布均匀性随腔室高度增加而有所提高，而同时平均密度却会下降。通过对比发现3D与2D模型仿真结果基本一致。

PS/超临界CO_2微孔塑料挤出成型中温度对气泡成核的影响

通过计算流体动力学软件对聚苯乙烯(PS)/超临界CO2均相熔体在快速降压口模中流动状态的数值模拟,研究了口模温度对PS/CO2均相熔体气泡成核的影响。结果表明,当其它工艺条件不变、口模温度在微孔塑料发泡温度以上时,口模温度越低,越有利于微孔发泡,即形成小尺寸、大密度的泡孔。