计算流体力学分析在鼻腔通气功能评估中的应用进展

鼻腔的形态和结构影响其通气功能之优劣。鼻阈所产生的鼻腔阻力,可以占鼻腔整体空气阻力的50%以上[1],甚至可以达到52.6%~78.3%[2]。鼻腔测压是测量鼻气道阻力的金标准,但需要一定的前置准备,包括鼻腔清理、传导管置入、前鼻孔封闭、佩戴透明面罩等,即使是以最准确的仪器或手法测量总鼻阻力,由于其整体特性,信息价值有限[3],且不能应用于鼻中隔穿孔及鼻腔完全堵塞的患者[4]。

钢轨铝热焊接过程传热传质行为计算流体力学数值分析

铝热焊在道岔焊接、既有线钢轨维修与断轨抢修中有着广泛的应用。由于铝热焊过程的封闭性,其温度与材料流动难以通过试验的方式进行测量。为此,运用计算流体力学的方法,采用k-ε湍流模型,结合流体体积法,并考虑液态金属的重力、浮力、表面张力与马兰戈尼效应,建立数值分析模型,对浇注和冷却过程不同时刻的传热传质行为进行定量分析,通过相分布特征研究凝固顺序,为后期优化浇注体系、构建新焊剂成分和砂型型式提供基础数据。结果表明:浇注过程中空气被裹挟进入熔池,浇注时间约为11 s,接头冷却至固相线1641 K以下的时间约为58 s;浇注开始后,不同区域最大温差约为1400 K,高温区位于轨底,低温区位于轨头;随着浇注的进行,轨头温度升高,轨腰温度先升后降,轨底温度降低;在浇注的最后阶段,不同区域温差缩小,最大约为400 K,高温区位于轨头,低温区位于轨底;在冷却过程中,轨头温度始终最高,轨底温度始终最低,按照轨底、轨腰、轨头的顺序发生凝固。

计算流体力学(CFD)中的迭代法及其并行计算方法

应用计算流体力学 (CFD)方法分析事故原因已被广泛采用 ,笔者针对事故理论分析和流体计算过程中 ,运用CFD方法所存在计算量大的问题 。

重气泄漏扩散实验的计算流体力学(CFD)模拟验证

运用CFD软件Fluent中的标准双方程湍流模型,对重气瞬时和连续泄漏的扩散进行了模拟以预测重气扩散过程中参数的变化,结果表明重气在垂直高度上的浓度随高度增加而减小,对于重气到达一点处的时间而言,瞬时泄漏的预测时间小于实际到达时间,而且浓度减小到零的时间也要先于实际的时间,连续泄漏的情形则相反,模拟过程假设风速和风向不变导致模拟结果没有实际的波动大。通过将模拟的最大摩尔浓度进行误差统计计算表明:Fluent对于连续泄漏源的扩散模拟结果最为准确。CFD模型能准确预测重气扩散过程中气体浓度的变化,可以应用于实际的风险分析和安全评价中。

工作油液温度对液力变矩器性能影响计算流体力学分析及试验研究

采用计算流体力学(Computational fluid dynamics,CFD)仿真分析和台架试验手段相结合的方法,分析工作油液温度对变矩器原始特性参数(变矩比k、能容系数λ和效率η)、泵轮所受转矩Tp和涡轮所受转矩Tt的影响。由于工作油液温度主要影响油液的密度和黏度,所以采用CFD仿真分析方法研究单变量变化情况下,工作油液密度和黏度分别对液力变矩器性能的影响。结果表明,工作油液温度对变矩器性能影响体现在油液密度和黏度耦合交互的综合影响,并且黏度影响起主导作用;随着工作油液密度的减小,λ、k和η不受影响,Tp和Tt逐渐减小。随着工作油液黏度的减小,Tp、Tt、λ、k和η均逐渐增加;随着变矩器工作温度的增加,工作油液黏度和密度均有所减小,Tp和λ逐渐下降,Tt变化很小,k和η有所提高。因此,在不影响密封件密封要求及油液寿命的前提下,应尽量提高液力变矩器工作油液温度,可以改善其工作性能。

基于计算流体力学方法进行不同个体的主动脉弓内血流模拟对比分析

目的:应用医学CT图像数据三维重构技术和计算流体力学方法进行人体主动脉内血流数值模拟分析,通过对不同个体正常主动脉弓内血流数值模拟获得的血流动力学参数进行比较,分析讨论血流动力学参数与血管结构形状的关系及对血液流动的影响,为阐明血管疾病的发病机理提供理论依据。方法:应用医学图像后处理软件对通过临床获得的增强CT二维医学图像数据进行处理重构而得到不同个体的主动脉弓三维立体模型并转化为可用于模拟计算的CAD模型。应用CFD软件模拟主动脉弓内的血流情况,获得相关血流动力学参数。结果:计算得到了不同个体主动脉弓在心动周期内不同时刻的血流动力学参数。结论:计算流体力学数值模拟方法为个体主动脉弓内进行仿真模拟血流动力学分析提供了可靠方法。在心动周期内主动脉弓弯曲处存压力变化明显,出现漩涡等复杂血液流动现象,为研究血流动力学及各种脉管疾病提供一定的理论依据。

实施计算流体力学本科教学的可行性分析

流体力学是土木类、机械动力类及水利类专业的专业基础必修课。目前的本科教学内容主要是经典的流体力学理论和方法 ,难以反映理论解析、实验测试和数值计算方法三足鼎立这一流体力学学科的发展趋势 ,对培养学生的能力和综合素质也显不足。为改变这种状况 ,本文从教学内容、教学目标、实施条件、尝试效果等方面探讨了实施计算流体力学本科教学的可行性。

计算流体力学在古生物学形态功能定量分析中的应用

破译古生物形态与功能之间的关系,是重建古生物生活方式的重要内容,对确定古生物的进化过程、分类位置及相应古环境信息都具有极为重要的意义。然而,难以找到可作对比的现生生物,同时缺乏反映某种功能的定量描述,是制约古生物形态功能分析的最大障碍。计算流体力学(computational fluid dynamics, CFD)采用数值方法在计算机上求解流体力学问题,已发展为目前流体力学研究的主要手段之一,正逐步应用于古生物学形态功能分析领域。通过对生物学形态功能分析的发展史和CFD的基本原理进行综述,对CFD在古生物学形态功能分析的一般流程进行解析,并对CFD在古生物学形态功能分析中的应用进行概述,提出CFD在论证古生物长期存在的功能学和生态学假说方面具备极大的潜力,最后对CFD在古生物学中的应用前景进行展望,指出CFD为化石生物形态功能的关联性分析和性能检验开创了新的研究方向,今后CFD应成为古生物学家求证化石生物功能学相关问题的重要方法和有力工具。

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。

计算流体力学分析评价XZ-Ⅱ型血泵的血液破坏

目的运用计算机流体力学(CFD)分析评价XZ-Ⅱ型血泵的溶血情况。方法将XZ-Ⅱ型血泵的主体血泵CAD二维图采用Solid Work三维造型软件过渡生成几何数据文件,然后采用Fluent6.1流场分析软件做计算和流场分析,同时进行体外溶血实验。结果CFD显示,在叶轮入口、叶轮的端面和叶轮与导流叶片间,有较大的剪切率产生,且后者引起流动分离,从而影响了出口流速和流动的稳定性;体外溶血实验示,标准溶血指数(NIH)为(0.0473±0.0165)mg/dL。结论采用湍流模型和非牛顿流体粘性系数公式进行CFD对血泵溶血情况的分析,基本反映了血泵内部血流特性,XZ-Ⅱ型血泵在叶轮入口、叶轮端面和导流叶片等处产生高剪切力,应进行相应的改进。

坦克排气流场与温度场的计算流体力学分析

建立了坦克排气流动与传热的计算流体力学(CFD)模型,应用FLUENT软件完成三维数值分析。对排气管出口截面的气体温度与压力进行了测试,分析值与测试值符合较好。通过CFD分析得到了坦克排气流场与温度场的详细分布特性和外界环境温度与风速对排气的影响。分析结果可以为坦克排气红外辐射特征的研究提供依据。

壁判据用于计算流体力学(CFD)可信度评估

本文把作者提出的近壁干扰剪切流动(ISF)全域理论与流体运动方程组及流体在壁面上无滑移条件相结合导出一组壁面判据。壁判据为计算流体力学(CFD)仿真的可信度评估提供了基于流体理论的一条直接验证途径。对不可压缩流动的十一个熟知的NS方程组精确解,包括二维驻点和斜入射再附点流,二维分离点和背风驻点流,轴对称驻点和背风驻点流,旋转圆盘附近的三维Von Karman流、收缩和扩张渠道流和非定常斜入射三维驻点流;以及经典边界层及其无粘外流和相似性边界层及其粘外流的NS方程组解,提出可用于验证近壁流动计算的几个壁相关函数。证实它们准确满足所有壁判据;说明壁判据可用来检验NS方程组数值解近壁计算结果的计算精度并验证其可信度。

基于加压酸浸锰烟尘过程中固-液两相流体力学特性CFD模拟

将欧拉-欧拉(E-E)双流体模型、颗粒动力学理论(KTGF)与k-ε湍流模型耦合,以搅拌速度、固相体积分数为变量探究对釜体内液相速率、液相湍流动能的影响.结果表明:釜体内的液相速率、湍流动能与搅拌速度成正相关,且与固相体积分数的大小成负相关.当固体体积分数为2.5%、7%、13%,对应液相速度下降幅度为8%,16.2%,18.4%,对应湍动能下降幅度为7.6%,13.2%,20.6%.

CFD数值模拟在计算流体力学项目驱动实践教学中的应用

计算流体力学是热能动力工程等相关专业的学科基础课。结合计算流体力学课程的教学内容与特点,探讨了将CFD数值模拟技术引入到项目驱动实践教学中的教学方法,并以Fluent仿真软件为例,描述了CFD数值模拟技术在计算流体力学项目驱动实践教学中的具体应用案例。

表面波纹对HSX填料传质影响的计算流体力学(CFD)模拟

应用计算流体力学(CFD)方法和流体体积(VOF)模型对气液两相流动行为和传质过程进行了研究。分别对富氧水在光滑板与波纹板上的解析进行了实验和CFD模拟研究,模拟结果显示波纹结构对于增加传质推动力有明显的作用;在液相雷诺数Re<90时,波纹板的传质效率比光滑板高出20%左右。对由CFD模拟得到的流场信息进行分析,结果表明波纹的存在增加了流体的湍动,造成波纹板传质效率增加;随着液相雷诺数的增大,波纹对气液相界面的影响逐渐减小,波纹板与光滑板传质效率的差值逐渐减小。模拟结果与实验结果吻合度较高。

干扰剪切流动(ISF)和边界层流动及ISF理论在计算流体力学(CFD)中的应用

简述作者提出的干扰剪切流动(ISF)理论、近壁复杂ISF理论、推论和它们在CFD中的应用.ISF是小黏性流体运动中普遍存在的一种基本流动,如驻点流、近壁黏性-无黏干扰流动,干扰可忽略时ISF的黏性部分为熟知的边界层流动.ISF理论揭示了高Re数流动计算的最佳坐标系和最佳网格生成.由近壁复杂ISF理论与流体运动方程组及流速在壁面无滑移条件相结合导出一组壁面相容(SC)判据,该判据提供了利用CFD仿真结果判断CFD仿真可信度的理论途径、并为近壁网格、算法和边界处理的改进和三者的更好协调、为湍流模型的评估、改进和发展提供了一种理论途径.

基于计算流体力学的汽车车身造型外流场分析

计算流体力学(CFD)在汽车车身造型设计阶段具有重要作用。针对某SUV车型的中后期造型阶段的CAS面模型,经过几何清理和模型网格划分,构建了整车CFD计算模型。采用CFD软件STARCCM++对整车的气动阻力进行了模拟仿真计算,计算结果显示该车的空气阻力系数为0.325,在对该车型整车汽车流场分析的基础上指出了影响汽动阻力的车身关键部件,为后续汽车外形的进一步优化指出了方向。

潜艇非稳态流场计算流体力学不确定度分析

依照ITTC推荐规程对美国DARPA潜艇模型SUBOFF光体在不考虑自由表面情况下的CFD计算进行不确定度分析。选取中间尺度的时间步长,验证中采用细、中、粗三套网格。在最精细的网格上进行不同时间步长的研究。最后对潜艇表面压力计算进行确认。

颅内动脉瘤Enterprise支架辅助弹簧圈栓塞术后的血流动力学变化:基于计算流体力学分析

目的探讨颅内动脉瘤Enterprise支架辅助弹簧圈栓塞后瘤腔和载瘤动脉的血流动力学改变。方法回顾性分析2021年3~8月Enterprise支架辅助弹簧圈栓塞治疗的24例颅内动脉瘤的临床资料。收集术前、术后即刻动脉瘤瘤腔和载瘤动脉处DSA数据的DICOM格式,导入OpenFOAM软件,应用计算流体力学数值模拟技术进行血流动力学分析,参数包括壁面剪切力(WSS)、均一化WSS(NWSS)、WSS分布梯度(WSSG)、流线方向WSSG(SWSSG)、归一化压力(NP)、剪切力震荡指数(OSI)。结果24例(24个动脉瘤)应用24枚Enterprise支架,术后即刻造影显示Raymond分级Ⅰ级18例,Ⅱ级6例。栓塞后WSS、NWSS、NWSS最小值、WSSG、WSSG最小值均明显升高(P<0.05),WSSG最大值明显降低(P<0.05)。结论Enterprise支架辅助弹簧圈栓塞治疗明显改变颅内动脉瘤的血流动力学,使载瘤动脉被重建、血流被重构,瘤腔内涡流减少或消失,血流形式由复杂转向简单。这些作用有助于瘤腔内血栓形成。

计算流体力学在石化企业腐蚀防护中的应用现状

炼化设备服役工况复杂,由流动介质引起的腐蚀问题频发。计算流体力学(CFD)方法是一种流场数值仿真技术,其成本低、效率高,能提供可靠的流场信息,为设备腐蚀分析和腐蚀防护措施制定提供科学参考。该文介绍了CFD技术的基本原理,概述了其在石化企业腐蚀问题分析、腐蚀风险与剩余寿命评估、设备参数与运行参数优化以及工艺防腐蚀措施优化等方面的应用现状,并对CFD技术的优势和不足进行了讨论。