荷电两相湍流模型的建立

荷电两相湍流存在着非均匀的空间电场与流场的耦合作用,以及荷电颗粒相与连续相流体的相间作用,是非常复杂的两相湍流运动。本文采用颗粒拟流体假设得到了荷电两相流动瞬时状态的方程组。根据雷诺时均方法,建立了荷电两相湍流的时间平均雷诺方程组,并对其中的脉动关联项进行了模拟。

近海V形山谷地形输电线路的风场仿真与风灾事故分析

山地风场的复杂多变性是造成山区输电线路风灾事故频发的重要原因。本文采用CFD数值仿真技术对不同风向角下典型的近海V形山谷地形下的输电线路风场进行了仿真。基于雷诺时均模型(RANS)仿真方法比较了半径分别为3 km、5 km和8 km三种尺度地形下风场计算结果的差异。针对事故塔位的不利风向工况,进一步采用大涡模拟(LES)技术对风场进行了补充分析,并比较了其与RANS计算结果的差异。在此基础上,分析了线路发生跳线风偏放电事故的原因。研究结果表明V形山谷两侧山脉上不利的风速加速效应出现在山脊线的迎风前端,其在东、西两侧山脉的最大水平风速加速比可达1.23和1.65,而最大竖向风速比可达0.45和0.30。山腰位置处塔在背风向下可能受到显著的下沉气流作用。山谷中心位置处风速加速效应不明显且可能在某些风向下存在衰减。不同尺度地形仿真结果的比较表明,5 km半径的中尺度地形与大尺度地形仿真结果较为一致,而采用3 km小尺度地形可能会产生明显误差。LES模拟的平均风剖结果比对应的RANS结果略偏大。地形的影响会导致事故塔位处的水平极值风速相比来流极值风增大13%,同时产生相当于0.2倍来流风速的竖向风。仿真显示,在不利风向下事故塔位处存在明显的水平风速加速和竖向风速,从而造成跳线风偏事故的发生。

L型廊道双层幕墙风荷载CFD模拟研究

双层幕墙因为更好的绿色、环保性能,应用越来越广泛,但目前规范鲜有设计双幕墙风荷载取值。为研究L型廊道双层幕墙风荷载情况,文中基于FLUENT计算流体力学软件,分别采用雷诺时均模拟(RANS)和大涡模拟(LES)进行模拟,并与风洞试验结果对比,结果表明LES模拟要明显优与RANS模拟。对于迎风面的廊道内压系数平均值,大涡模拟预测结果较好,误差在5%以内,侧风面误差在15%以内。廊道内脉动风压系数,大涡模拟可以反应整体趋势,外幕墙净风压的预测,大涡模拟(LES)无论是风压平均值还是脉动值均有良好的效果。

数值堆热工流体程序CVR-PACA验证及典型应用

谱元方法是一种高精度的数值计算方法,采用该方法开发了数值堆高精度热工水力并行CFD计算程序CVR-PACA。应用CVR-PACA对单棒光棒通道湍流流场、3×3光棒棒束湍流流场、Matis-H压水堆棒束通道基准题、19棒带绕丝组件通道湍流流场进行了仿真计算。通过与实验测量值对比,研究定量验证了大涡模拟(LES)模型及非稳态雷诺时均(URANS)模型对各类棒束通道流场预测的准确性。算例在建模过程中采用网格分裂技术实现了复杂几何的纯六面体网格划分,用于支撑谱元方法计算。研究较为全面地积累了高精度谱元方法模拟流场流动及换热的建模经验,获取了各类棒束通道内丰富的流动和换热细节,获得的建模经验能更加精准有力地指导相关设计的优化改进。

方柱绕流粒子图像测速试验与数值模拟

采用粒子图像测速设备PIV(particle image velocimetry),进行了雷诺数为2.2×104的方柱绕流试验,与公认的采用LDV(laser doppler velocimetry)的试验结果吻合较好,验证了本风洞中PIV试验系统的有效性.在进一步的比选中,通过计算方柱的阻力系数和斯特劳哈尔数以及流场的速度剖面和湍动能剖面,比较了几种常用湍流时均模型的计算结果与试验结果的差别.结果表明,采用基于剪应力传输的湍动能—耗散率模型(k—ωSST),能够得到与试验吻合较好的计算结果.

H型断面周围流场的粒子图像测速试验及数值模拟

采用粒子图像设备PIV(Particle Image Velocimetry)进行了雷诺数为9×104的H断面的绕流试验,揭示了作用在H型断面上的旋涡演化过程.选取基于雷诺时均方法(Reynolds Averaged Navier-Stokes Equations,RANS)的Realize k-e模型和三维大涡模型(3D-LES)这两种湍流模型进行了断面的绕流计算,并比较了数值计算结果与试验结果的差别.三维大涡模型能够充分地挖掘湍流信息,而Realize k-e模型的计算结果能够很好地体现旋涡的最主要特征,与试验结果吻合较好,在综合考虑计算的经济性和效率的前提下采用Realizek-e模型进行数值模拟能够满足工程应用的需求.