计算机流体力学分析技术在农业工程中的应用现状——评《计算机模拟技术及其在农业工程中的应用》

计算机于1946年问世,被广泛应用于各个领域,如国防军事、社会经济等;近年来,随着自动化及信息化的发展,计算机逐渐渗透到生活的方方面面;经文献查阅发现,上世纪中期美国曾尝试在农业领域中应用计算机技术,历经数十年的研究发展,在农业各领域中,如作物生产、农业机械等方面,取得了较为理想的效果,对进一步促进农业现代化发展具有积极作用;尤其是计算机流体力学分析技术,依照字面意思分析,流体是一种不能抵抗剪切力,且在剪切力的作用下发生无限变形的物质,而作用在该物质上的力可分为两种类型,分别为表面力与质量力,利用计算机技术进行数值模拟,即分析流体力学中的各种问题,以往仅通过理论及实验等方法得出结论,而随着计算机技术的日益发展,可完全依靠或部分依靠数值模拟的方法解决以上问题;在此背景下,由陈树人、毛罕平、贾卫东、李青林、尹建军编写的《计算机模拟技术及其在农业工程中的应用》(江苏大学出版社,2011年7月版)准确把握了当前计算机流体力学分析技术在农业工程中的发展趋势,作者以研究者的身份,对于如何运用计算机模拟技术进行了深入探索.

计算流体力学(CFD)的通用软件

对化学工程领域中的通用CFD(ComputationalFluidDynamics)模拟软件Phoenics,Fluent,CFX等的具体特点和应用情况进行了综述,指出了他们各自的结构特点、特有模块、包含的数学模型和成功应用领域;给出了选用CFD软件平台的7项准则,对今后CFD技术的发展进行了预测,指出,今后CFD研究的主要方向将集中在数学模型开发、工程改造和新设备开发及与工艺软件的匹配连用等方面。

CFD和三维激光粒子测速技术在工程流体力学教学中的应用

工程流体力学是资源循环科学与工程的核心课程之一,在课堂教学中除了讲授流体力学知识,教会学生使用先进的流场测试手段以及数值模拟工具也是极其重要的一个环节。结合科研实践,将目前先进的三维激光粒子测速技术(V3V)讲授给学生,同时将计算流体力学(CFD)数值软件Fluent的相关使用和操作教授给学生,使学生在理论学习的基础上,进行良好的实践,加深理论学习效果,同时培养了相关技能,对学生将来工作和继续深造都有重要作用。

结合工程实例和CFD技术进行工程流体力学教学

本文提出将CFD技术和工程实例分析融合在工程流体力学教学中,通过CFD技术对工程实例进行数值模拟,将其流场进行直观形象的展示,使抽象的理论知识变得形象具体,有利于学生理解并激发学习兴趣。对工程实例的流动分析囊括多个理论知识点,提高学生对理论知识的综合运用能力和创新思维。本文以一个旋流混合器为例,对其进行数值模拟并分析其内部流场,分析过程中运用了伯努利方程、总压、静压、流线和旋涡等多个工程流体力学知识点,将这些知识点进行融会贯通,加深了对理论知识的理解。因此,结合工程实例和CFD技术为工程流体力学课程提供了有利的教学手段,提升了传统多媒体加板书的教学模式,改善了以往的注入式教学效果,是值得探讨和尝试的教学方式。

CFD技术不再是“阳春白雪”——访国家计算流体力学实验室主任北京航空航天大学李椿萱院士

CFD(计算流体动力学)技术是一种计算机模拟技术,集流体力学、数值计算方法以及计算机图形学于一体。CFD技术的发展源于核武器、航空航天等一些高科技领域。过去由于CFD技术涉及复杂的流体力学理论让人望而却步。如今,随着计算机以及相关技术的迅速发展,特别是一些CFD商业软件的出现,CFD技术已不再是停留在“象牙塔”中的高深学问,它已在各个工业领域中发挥出越来越大的作用。CFD技术在我国家电行业内的应用尚还处于起步阶段,其相关的一些情况还不为广大家电行业的工程师们所了解。为此本刊记者专门走访了国家计算流体力学重点实验室主任北京航空航天大学李椿萱院士,请他聊一聊有关CFD应用中的一些问题。

计算流体力学数值模拟技术在陶瓷梭式窑中的应用

陶瓷间隙式窑炉,尤其是梭式窑炉,是陶瓷窑炉发展的趋势所在。运用计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)数值模拟技术对它进行研究,可以克服由于影响因素众多而难以进行实验研究的缺点。本文通过CFD商用软件FLUENT对窑内的温度、速度和压力流场等进行研究和分析,得出一些较为合理的建议,为今后指导窑炉的设计和陶瓷生产过程提供参考。

基于Web实时CFD技术的流体力学虚拟仿真实验探索

虚拟仿真教学是现实实验教学的重要补充,而多数流体力学虚拟仿真实验的流动过程及实验数据均源自“人为制造”,虚拟仿真体现为预先准备的实验的结果展示,没有体现出真实流动现象的随机性和实验过程的偶然性。本文基于Web实时(real-time)CFD数值计算技术,探索适用于流体力学类课程的体现物理真实的虚拟仿真实验方法,设计了两类流体力学实验,在小范围学生中进行了测试,证实了该方法的可行性。

室内气流模拟过程中计算流体力学(CFD)的紊流模型评价和选择

论述了采用计算流体力学技术模拟室内空气的优越性,介绍几种紊流模型的性能以及各种模型在模拟室内空气流动时的适用性。

计算流体力学的科学计算可视化研究进展

计算流体力学(CFD)是科学计算可视化的一个重要的研究应用领域,文章就计算流体力学的可视化技术及其研究进展进行了综述。计算流体力学的可视化内容主要有计算域的显示、计算过程及计算结果的显示与分析等。可视化技术具体可以分为对于标量场、矢量场及张量场的可视化,其中又分别包含了多种显示技术;其中,矢量场的可视化技术包括三维流场表示方法、实时动态显示以及三维交互技术仍是研究的重点,计算流动显示技术及可视化模型的软件化研究也处在迅速的发展中。

用计算流体力学法建立热管生物反应器传热数学模型

用粒子成像测速技术(PIV)和稳态法分别测量均相流体在热管生物反应器中湍流时的流场、温度场;从流体微元出发,用计算流体力学(CFD)的方法建立热管生物反应器的传热数学模型。实验与流体力学计算软件结果均表明,该反应器传热数学模型能够很好地模拟并预测反应器内流体的流场、温度场等,为热管生物反应器的数学模型及放大提供基本传热数学模型。

CFD技术应用于环境工程流体力学教学探析

在新工科建设背景下,高校教学应及时更新教学内容、引进先进教学方法。流体力学是环境工程专业的一门学科基础课,计算流体力学(CFD)技术已经在环境工程中有了长足发展。通过项目式教学法将CFD技术引入环境工程流体力学教学,有助于提高学生的学习和研究能力。

计算流体力学在裂解炉设计上的应用

阐述了计算流体力学(CFD)在石油化工领域,特别是在裂解炉技术上的应用。内容共分两部分:1.国外公司在裂解炉设计及故障诊断中CFD软件的应用简介。2.应用CFX软件对裂解炉中的关键技术的模拟、分析及计算情况的综述。

工程流体力学课程引入“CFD技术”的教学改革与运用

工程流体力学是一门涉及多学科知识,概念抽象,公式繁多,但又与实际工程存在紧密联系的专业必修课。为使学生直观形象地理解工程流体力学的知识点,该文将CFD技术融入该课程的教学,并给出了黏性流体与理想流体、伯努利方程运用两个知识点的具体讲解过程。利用CFD技术的优势,将流体的实际运动状态图像化展示给学生,激发了他们的学习兴趣,也提升了教学效果。同时,通过让学生动手操作具体实例,激发了学生的学习热情,有利于培养学生应用所学知识解决复杂工程问题的能力。

计算流体力学在制冷空调中的应用研究

计算流体力学属于现代模拟仿真技术,研究专员利用计算机来模拟仿真实际的流体流动,通过虚拟的实验情况来得出相应理论,并将理论运用于实际的工程领域中。暖通空调CFD技术就是基于计算流体力学而发展的一种技术,该技术在暖通空调的实际工程领域中得到了广泛的应用,在此基础上激发了研究专员对制冷空调工程领域的探索,提出了基于计算流体力学在制冷空调中的应用研究。在此,本文将从暖通空调CFD技术出发,探究CFD技术在制冷空调中的应用。

气液鼓泡塔流体力学研究进展

鼓泡塔是化工领域一类重要的气液接触与反应装置,近些年的研究难点集中在计算流体力学(CFD)放大模拟和内构件流体力学两个方面。今从实验技术、流体力学模型、内构件影响三个方面综述了当前鼓泡塔反应器流体力学的研究进展。首先分析了现有的各种流动测试技术的优缺点,随后评述了气液鼓泡塔的多相湍流模型和各种相间作用力本构关系的表述形式,介绍了本课题组近来提出的气泡径向力平衡模型与双尺度能量平衡模型。最后,总结了当前为数不多的有关竖直列管内构件对流动影响的几种不同的实验结果,给出了分析与解释,并对内构件的模型化与模拟工作进行了介绍。

氧化沟反应器流体力学特性的数值模拟与实验研究

采用CFD数值计算和体视PIV测试相结合的方法研究卡鲁塞尔氧化沟反应器流场特性。探索复杂边界条件下反应器流场的模拟方法,采用体视PIV技术分别测量了反应器直道、弯道处三维全场流速;研究不同位置处纵、横、垂三向的流动结构和沿程分布特点。结果表明,模拟与实验结果较吻合;纵、垂两向的流动分布是决定沟内水力特性的主要因素;横、垂两向的流动是决定污泥沉积位置的主要因数;外沟靠近曝气叶轮直道段的流速分布上大下小,在低速区底部易发生污泥沉积;外沟远离曝气叶轮直道段流速分布上小下大,利于防止泥水分离;弯道段受横比降和横向环流的影响,内侧容易形成低速区或停滞区而发生污泥沉积。

新工科背景下流体力学课程项目式教学与考核评价体系研究

流体力学是高等学校能源与动力类专业的学科基础课,计算流体力学软件是流体力学相关研究开展的重要工具。文章首先探讨了新工科背景下流体力学开展项目式教学的意义、优势与不足,进而提出了流体力学进行项目式教学的改革思路与实践,探讨了将CFD模拟技术引入流体力学项目式教学中的教学方法和考核评价。

李椿萱 著名计算流体力学专家

计算流体动力学技术是一种计算机模拟技术,它集流体力学、数值计算方法以及计算机图形学于一体。航空航天领域是计算流体动力学技术应用的传统领域,也是应用最为成功的领域之一,首先请您介绍一下该技术的发展现状。

计算流体力学专题序言

计算流体力学是20世纪下半叶伴随计算机技术和计算数学的发展而蓬勃兴起的一门新兴学科至今为止仍然是流体力学领域最活跃的方向之一.计算流体力学全面带动了流体力学的发展并与数学、物理、化学、工程、生物等学科形成深度交叉和融合在航空航天、船舶与海洋、环境、能源与动力、交通等工程领域得到广泛应用.