并行计算流体力学数值仿真平台设计与实现

针对计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)对高性能计算提出的需求,采用安腾2处理器和Infiniband网络构建了36 CPU的集群系统,优化后的Linpack值为188.6 GFlops;将集群扩展为并行CFD数值仿真平台;建立了战术导弹三维流场仿真模型,测试了并行平台的性能和计算精度.结果表明:并行平台硬、软件配置合理,适用于中、大规模的CFD应用.

芯片冷却系统设计新工艺—计算流体力学数值仿真

通过数值模拟不可压缩三维定常黏性流场,给出了不同流速气流流过电路板上芯片时对芯片的冷却效果。应用计算流体力学的方法可以精确地模拟出气流对芯片的冷却情况,对集成电路板气冷系统的设计具有一定指导作用。

多流程循环流化床气固流动和燃烧的计算颗粒流体力学数值模拟

多流程循环流化床与传统流化床相比,能有效降低炉膛高度,实现小型化。以多流程循环流化床锅炉为研究对象,基于计算颗粒流体力学,对气固流动和燃烧过程进行了数值模拟,计算结果与中试装置结果吻合较好。结果表明:炉膛内颗粒相浓度由高到低依次为主燃烧室、副燃烧室、燃尽室,炉内颗粒分布呈现“环-核”结构;炉膛温度范围为1 000~1 200 K,主燃烧室的温度大于副燃烧室,副燃烧室的温度大于燃尽室与旋风分离器;增大一、二次风的配比使炉膛密相区的氧气含量增大,加剧了燃烧,使床温升高;由副燃烧室进行分级给料,有利于焦炭还原NO,使出口NO浓度明显下降,有利于减少氮氧化物的排放。

基于计算流体力学的等离子-电弧复合焊数值模拟

基于计算流体力学及麦克斯韦方程组,在合理的边界条件下,创建旁轴式等离子-MIG电弧复合焊的三维模型。通过对方程组的迭代求解,获得了稳态复合电弧的温度场、流场、电弧压力和电流密度分布。分析了复合电弧中等离子电流及等离子气体流量对复合电弧形态的影响。计算结果表明:等离子电流为100~150A时,等离子弧与MIG电弧可以形成一个良好的复合电弧,等离子弧随着电流的增大温度分布范围加大;等离子气体流量同样对复合电弧形态、温度及电弧压力有重要影响,当等离子气体流量为4~6L/min时,等离子电弧随着气体流量的增大能量更加集中;而当等离子气体流量过大时会破坏复合电弧形态,甚至形成双弧。

计算流体力学数值仿真技术及其在木材干燥研究中的应用

计算流体力学(CFD)数值仿真技术是随着计算机科学发展起来的通过数值计算获得流场流动与传热规律的新技术,已逐渐成为木材科学领域中研究木材干燥技术的重要方法。文中对CFD仿真原理和方法进行阐述,从干燥室设计和优化、干燥室性能分析与干燥过程热质耦合传递等方面归纳总结国内外CFD技术在木材干燥研究中的应用现状,指出目前研究存在的不足并展望未来研究热点。

基于流固耦合的计算流体力学在心血管疾病中的应用

心血管疾病是目前威胁我国人群健康的第一大疾病,现有的诊疗手段主要依赖于影像学检查,但该方法对血流成像以及流体力学变化缺乏有效参考。计算流体力学可以直观、可视化地模拟人体血管内的血流动力学状态并进行数值量化,但未进行流固耦合分析的计算流体力学因为与真实人体有差距,结果与真实值有一定差距。因此,基于流固耦合技术的数值模拟分析心血管疾病中的作用值得深入研究。本文章就基于流固耦合技术的计算流体力学在心血管疾病中应用及研究进展作一简要综述。

复合推进剂细观力学行为试验及数值仿真研究进展

复合固体推进剂是一种以黏合剂体系为连续相,固体颗粒为分散相的高固体颗粒填充比例的复合含能材料,其宏观尺度力学行为强烈依赖于其细观尺度的三维结构。从推进剂细观力学行为角度综述了复合推进剂细观结构的界面特性和复合推进剂细观结构模型,数值分析了复合推进剂细观损伤演化,通过试验验证了推进剂细观损伤与宏观力学性能的相关性,指出了推进剂宏观性能的微细观结构影响机制,分析了目前标准的现状。为高颗粒填充高能固体推进剂的构效关系及配方设计与创制和复合推进剂标准建设提供重要参考。

冷链物流研究中的计算流体力学数值模拟技术

随着计算流体力学数值模拟技术的不断成熟,精确性和可靠性的不断提高,近年来在农产品冷链物流中得到广泛的应用,对提高冷藏类食品所需低温环境的温度均匀性、确定货物堆栈方式、合理控制制冷时间、以及对提高整体冷链物流经济效益都具有重要意义。本文具体阐述了计算流体力学数值模拟技术的前处理、求解和后处理3个阶段,并回顾该技术应用在农产品冷链物流存储、运输和销售过程中的研究进展,分析归纳了存在的优势和不足,展望了计算流体力学应用在农产品冷链物流领域的未来发展趋势。

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。

搅拌反应器中计算流体力学数值模拟的影响因素研究进展

回顾了搅拌反应器中计算流体力学(CFD)数值模拟方法的研究历程,包括搅拌桨叶边界条件法、内外迭代法、滑移网格法、多重参考系法、快速照相法等方法;结合各种模拟方法的特点,对机械搅拌反应器数值模拟过程中的挡板的存在、尾涡的消除、复杂桨叶类型的模拟、网格精度的影响、湍流模型的选择、离散格式的差异等几个因素的影响作了分析。提出了搅拌反应器的CFD数值模拟仍有待深入研究。

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 。

基于计算流体力学的旋转自洁式空气预滤器数值模拟研究

为了实现空气预滤器瞬态内流场的数值模拟,为新型高效空气预滤器的设计和性能优化提供一种有效的计算方法。运用FARO-LDI三维激光扫描测量系统对旋转自洁式空气预滤器进行逆向建模,建立了其全流道三维几何模型;利用ANSYS ICEM CFD对内流道模型进行混合网格划分;采用Fluent中用户自定义函数和多流动区域耦合算法中的滑移网格模型实现了旋转器叶轮的被动旋转。湍流模型选为RNG k-ε模型,压力速度耦合算法采用SIMPLE算法,压力离散格式采用PRESTO格式,动量方程的扩散项和压力项采用中心差分格式,对流项采用一阶迎风格式。研究结果表明,运用该方法能够准确计算空气预滤器内部流场和模拟旋转器叶轮的被动旋转状态。

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。

多介质辐射流体力学数值模拟中的并行计算研究

多介质辐射流体力学是传统的计算挑战性应用问题,对大规模并行计算机有强烈需求．近年来,在万亿次并行机的512个处理器上,对该类应用中的多介质Euler流体力学方程、辐射扩散方程、粒子输运方程、以及这些方程之间的耦合连接,开展了有效的并行数值模拟．作为连接数值模拟和并行计算机的桥梁,并行计算也得到了快速发展．文中综述了并行计算,尤其是并行算法和并行实现关键技术方面的重要进展．通过这些算法和技术,可以看出作者是如何组织和完成这些万亿次并行数值模拟应用的．

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。

DWP重介质旋流器流场计算流体力学数值模拟

重介质旋流器是重介质选煤的关键设备,其结构参数和工艺参数直接影响重介质选煤的效 果。采用Fluent软件对两种DWP型重介质旋流器流场进行了数值模拟,根据模拟结果,着重对 双供介DWP型重介质旋流器进行了结构参数和能耗的研究。

超声波测速仪的计算流体力学数值模拟研究

超声波测速仪是一种利用超声波发射接收装置,通过发射接收时间来计算来流速度的一种仪器装置.目前国内许多研究都关注在如何消除测速仪的测量误差上,对于模型结构对测量风场的影响研究较少.为了考察测速仪的测量精度,该研究以模型结构对测量区域风速的影响作为关注的重点,采用计算流体力学方法模拟了从低速到高速的不同来流风速下的绕流流场,计算出位于测速仪中心区域的速度分布和不同截面上的平均速度,以判断测速仪模型结构对中心测量区域风速的影响程度.该研究结果表明在测速探头平面内测量到的速度值,无论在低速和高速时均最为准确.采用计算流体力学数值模拟方法可为今后的测速仪模型设计和改造提供准确的依据.

降落伞数值模拟中的计算流体力学研究进展简介

文章介绍了降落伞数值模拟的基本思想。着重对降落伞数值模拟中的计算流体力学研究进展进行了综述 ,还对近年来的降落伞数值模拟应用进行了总结 ,突出了近两年来的发展变化。

重型门桥水阻力的计算流体力学数值模拟

应用流固耦合理论及计算流体力学有限元法对重型门桥的水阻力问题进行了数值模拟 ,分析了不同的航速、不同的门桥类型以及不同的舟体排列方式对门桥运动的流场中速度、压强等流体参数分布的影响 ,得到了不同模式下舟体物面的压力曲线。对模拟结果进行了分析 ,并与相关的经验公式进行了比较。证明了数值模拟的准确性和可靠性。对重型舟桥的舟体线型。

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。