计算流体力学在清扫车仿真分析中的应用研究

为了在生成物理样机前获取高速公路清扫车清扫效果的特性,应用计算流体力学(CFD)技术,实现了对高速公路清扫车气路系统流场的仿真分析。基于有限容积方法采用了非结构网格和k-e湍流模型,给出了气路系统流场的仿真模型和典型气路系统的优化设计,如改变吸盘的水平截面形状,改变料箱的隔板形状和位置,并对优化设计下的CFD仿真结果进行了详细深入的讨论,分析了吸尘系统、除尘系统的设计优化以及二者的相互影响。研究表明利用CFD技术结合具体工程对流场进行仿真,能够有效的对清扫车虚拟样机气路系统进行优化分析。

计算流体力学在纵向式公路隧道火灾通风中的仿真

隧道一旦发生火灾 ,如果处理不当 ,将造成严重后果。为了预防和控制隧道中的火灾 ,必须研究烟气在隧道中的流动 ,进行数值仿真是一条简洁有效的途径。随着国外在计算流体力学 (CFD)的兴起与发展 ,为这一问题的研究提供了可能。鉴于此 ,本研究以京珠高速公路粤境南段隧道工程为工程依托 ,采用计算流体力学的研究方法进行通风仿真 。

双螺杆压缩机的计算流体力学3D动态仿真与试验

基于双螺杆压缩机的工作过程为理论循环过程的假设,提出了双螺杆压缩机工作过程的数学模型,将其内部流动分为入口流体、基元容积流体和出口流体3个部分。运用计算流体力学(CFD)理论中的网格界面法和动网格技术实现空气吸入、压缩和排出的周期性变化过程,并通过Fluent对双螺杆压缩机的内部流场特性进行数值模拟。为了验证该数学模型与数值仿真方法的准确性和可行性,搭建了双螺杆压缩机内部压力测试装置,对双螺杆压缩机的p-V变化规律进行试验研究。结果表明,仿真数据与试验数据吻合良好。因此,文中所构数学模型和模拟方法为双螺杆压缩机的设计与研究提供了重要的工具和方法。

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。

基于计算流体力学方法的乒乓球轨迹仿真

采用计算流体力学(CFD)方法获取乒乓球在不同运动状态下的流场及轨迹,与运动学求解方法进行比较验证CFD方法的优越性。结果显示:基于CFD方法的计算结果比运动学求解方法更符合实际;旋转方向对乒乓球轨迹有很大影响,上旋球轨迹偏低,下旋球轨迹偏高,侧旋球轨迹向左向偏转;旋转速度对乒乓球轨迹也有很大影响,上旋球乒乓球旋转速度越大其落点距离越近;乒乓球的旋转运动将导致更为复杂的流场状态。

汽车除霜的计算流体力学仿真

采用STAR-CCM+软件建立了除霜系统仿真模型,并对某款车型2种方案的除霜风管进行了计算流体力学仿真分析,确认方案2优于方案1。对方案2前风挡玻璃霜层厚度进行的动态模拟结果表明,在20 min时A区、A′区霜层已经有90%以上除尽,35 min时B区霜层已经超过95%除尽,满足GB11555—2009法规要求。试验结果中霜层的融化趋势和分布与仿真结果相吻合,验证了仿真结果精确性。

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.

计算流体力学(CFD)在化学气相沉积(CVD)模拟仿真中的应用

CVD工艺在工业生产中得到广泛应用,但CVD产物却受到许多参数的影响,而这些参数的变化如何影响沉积质量则需要重复试验才能得出结论。在CVD领域中引入计算流体力学(CFD)方法来对CVD过程进行数值模拟研究可以达到有效降低研发成本、提高沉积效率等目的。简要介绍了计算流体力学的概念;接着以AN⁃SYS Fluent软件为例,简述了计算流体力学仿真分析的方法;最后分别综述了计算流体力学方法在建立CVD反应的研究模型、CVD反应器结构改进以及CVD工艺优化等方面的应用。

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。

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。

基于计算流体力学的火炮制退机故障仿真研究

火炮制退机是控制火炮受力和运动的关键部件,基于经典力学和经验公式的火炮后坐计算模型,有较大的局限和误差,且不能实现对制退机内流场参量分布的模拟计算。针对以上两个问题,提出采用计算流体力学和多软件协同仿真技术研究制退机故障的新方法。通过对制退机进行故障分析,建立基于两相流的制退机MATLAB/FLUENT协同仿真模型,对节制环磨损机理和制退杆活塞套磨损对火炮后坐运动的影响规律进行了仿真分析,为制退机故障机理和性能退化规律的进一步研究提供了有效途径。

计算流体力学在船舶操纵运动仿真中的应用

船舶的操纵运动特性包括船舶速度控制、转向控制、阻力特性等,关系到船舶的航行安全性、经济性,而计算流体力学作为近年来新兴的流体力学分支,与Fluent等软件结合,已经在船舶的流体动力学解算和优化中获得了广泛的应用。本文介绍计算流体力学的基本分析步骤和原理,分别建立船体、螺旋桨的流体动力学模型,结合仿真软件进行船舶操纵运动的仿真。

一种基于计算流体力学的大脑前循环狭窄的评估方法

目的中动脉与颈动脉是给大脑供血的主要血管。当中动脉与颈动脉出现严重狭窄时可能会导致缺血性脑卒中的发生,而轻度的狭窄不会直接影响人体的健康。因此准确评估中动脉与颈动脉的狭窄程度具有很大的临床意义。本研究基于冠脉的研究,提出了一种基于大脑FFR的中动脉、颈动脉狭窄程度评估方法。方法通过CTA影像数据建立狭窄的脑血管模型和大脑模型,基于脑血管出口截面积分配血管供血大脑体积,从而建立各个脑血管末端的微血管模型。同时,基于泊肃叶定理和法林效应计算各个脑血管出口处的阻力。将阻力作为脑血管流体仿真的出口边界条件,将肱动脉平均动脉压作为入口边界,采用稳态分析计算脑血管各个出口处的血液流量,记为Qai,并与实测大脑灌注数据进行比较。将狭窄的脑血管模型修复为无狭窄的脑血管模型,数值仿真获得脑血管各个出口处的血液流量,记为Qbi。基于Qai与Qbi的比值计算大脑FFR。结果分析10个病例,中动脉血液流量计算值与实测值最大相对误差为14.9%,前动脉最大相对误差为1.7%。当入口压力变化10%时,中动脉FFR最大相对误差为3%,前动脉FFR最大相对误差为1%。结论本研究提出的基于大脑FFR的脑血管狭窄程度评估方法具有较高的准确性和较好的稳定性。

《流体力学》课程教学内容计算机仿真教学改革探索

《流体力学》课程涉及机械、材料、结构、数学、力学和物理等课程的知识点,导致学生普遍感觉基本概念抽象、学习难度高、学习兴趣不浓厚、学习内容理解不深等。本文分析了《流体力学》课程教学内容的教学现状,阐述了《流体力学》课程教学内容计算机仿真教学的原理,探索了《流体力学》课程教学内容计算机仿真教学改革措施,以期为《流体力学》课程教学内容的教学改革实践提供参考依据。

道路绿化型式对自然通风影响的计算流体力学仿真分析

通过建立通风环境计算体系,结合绿化植物多孔介质三维冠层结构的模型,利用计算流体力学CFD仿真软件模拟研究了不同绿化型式对道路自然通风效果的影响。在此基础上,对现场实际测试结果进行了拟合度检验分析。结果证明,乔、灌木绿化型式下的自然风速明显低于单纯乔木绿化型式,表明灌木层的存在直接导致了道路空气流通速度的明显下降。计算机模拟与实际观测的风速衰减率数值有着良好的拟合度,CFD仿真分析能较好地再现道路绿化实际自然通风状况。最后指出CFD仿真技术在预测生态绿化改善城市通风及热环境方面有着广阔前景。

基于计算流体力学的煤炭洗选槽设计优化

本研究探讨并计算流体力学(CFD)在煤炭洗选槽设计优化中的应用。首先,回顾煤炭洗选技术的发展历程,然后详细介绍CFD的原理和软件的应用。通过案例分析,展示CFD在提高洗选效率和环保方面的重要性。文末讨论CFD技术的局限性及未来结合人工智能和机器学习的应用前景,强调CFD在煤炭洗选槽设计优化中的价值和发展潜力。