基于FLUENT的轴承腔封严引气流动特性仿真分析及结构优化

为降低轴承腔封严引气流阻,提升滑油系统封严可靠性,以航空发动机轴承腔封严引气结构为研究对象,针对发动机典型工况点,将引气管、轴心引气等三维模型导入CFD软件平台FLUENT划分网格,采用Realizable k-ε模型对流场进行三维数值模拟,流场分析结果与实际相吻合,能够准确地反映气体流动状态。通过对2种引气管结构与3种轴心引气结构流动特性进行对比分析,得到典型工况下封严引气结构的流阻及出口流速等性能参数,最终确定多种封严引气结构对流动特性的影响,从而对引气结构进行改进设计,优化了引气流动特性,为轴承腔封严引气结构设计提供了参考。

高压射流磨振荡反应腔CFD模拟及结构优化

目的:解决工业级高压射流磨(industry-scale microfluidizer,ISM)在实际应用中存在的进料要求高、处理量小、处理效果不佳问题。方法:结合CFD-PBM模拟和乳液制备试验对4种振荡反应腔进行选优,再通过尺寸优化获得最终腔型。结果:4种反应腔相比于原反应腔都拥有更大的孔径和流量;粒径细化效果为T字撞击型>T字—二次撞击型>十字撞击型>二分管型4种反应腔的分流管区均主要存在剪切作用力,撞击管区主要存在撞击作用力,射流管区主要存在剪切作用力和空穴作用力,以上3个区域均存在强湍流。对T字撞击型反应腔进行尺寸优化,得到最终的反应腔模型,其最小管径为0.7 mm,在120 MPa下流量可达878 L/h。优化所得腔型制备的乳液粒径为249 nm,与模拟粒径结果吻合良好。结论:T字撞击型反应腔更具粒径细化优势,撞击作用力是粒径细化的主要因素。

基于CFD-DEM方法与多孔介质模型的管式固定床反应器柱状颗粒床层特性研究

使用计算流体力学与离散元法(CFD-DEM)和多孔介质模型分别对管式固定床反应器进行数值模拟,讨论在不同装填方式与管径比条件下,柱状颗粒床层的堆积特性与单位压降变化规律,并对比两种数值模拟方法计算结果的一致性和计算效率。计算结果表明,混合装填方式比单一装填方式更容易使柱状颗粒床层达到稳定状态。在采用单一装填方式且管径比一定时,床层压降会随入口气速增大而增大,在实际应用中应选择合适的入口气速,以防止设备损坏。当采用混合装填方式时,床层截面压力波动显著减小20.63%,床层颗粒堆积更均匀。对比CFD-DEM与多孔介质模型的计算结果与效率,发现当颗粒雷诺数(Re_(p))小于229时,多孔介质模型与耦合算法得到的床层压降最大偏差为6.3%;当Re_(p)从229增大到458时,床层压降的偏差随Re_(p)增大而增大,最大偏差为13.4%,满足工程误差要求。在计算效率方面,使用多孔介质模型计算所需要的时间是CFD-DEM耦合算法的1320。因此,当管径比大于16.58、Re_(p)小于458时,多孔介质模型对于柱状颗粒床层计算的适用性和可靠性更高。

CFD在大型潜水贯流泵装置选型设计中的应用

为分析在不同工况下泵装置内部流态和叶轮的水力特性,预测泵装置整体水力性能,以大闸河排洪泵站大型贯流泵装置为研究对象,建立泵装置的进水流道、泵段(叶轮和导叶)和出水流道的整体水力模型,采用SST k-ω湍流模型进行CFD数值模拟计算。结果表明,在设计要求运行范围内泵装置内部流线平顺,流态稳定,压力分布均匀,整体水力性能良好,水力模型及水泵参数均能够满足泵站设计要求,研究方法可为泵站工程的水泵选型设计提供借鉴。

猴子岩水库色玉滑坡涌浪灾害链CFD–DEM耦合数值模拟

滑坡涌浪是一种常见的地质灾害现象,由于滑坡体与水体之间存在复杂的流固耦合作用,使得传统的单一介质模型无法进行准确求解。为此,介绍一种基于计算流体力学方法(CFD)与离散单元法(DEM)的流固耦合模型CFD–DEM,采用计算流体力学方法(CFD)求解水体流动,采用离散单元法(DEM)模拟散粒体滑坡运动,充分利用不同计算模型的优势,对滑坡及涌浪演进过程进行数值模拟分析。首先,利用该耦合模型对Robbe–Saule开展的颗粒堆积体坍塌–涌浪试验进行了相同工况下的数值计算,从颗粒坍塌运动过程、涌浪高度演化过程等方面进行对比,结果表明模拟结果与试验结果吻合很好,验证了CFD–DEM流固耦合模型的有效性。然后,将该方法应用于四川省猴子岩水库色玉滑坡–涌浪灾害的演进过程分析,重现了该事件滑坡失稳运动、涌浪产生及传播、涌浪爬升、涌浪回流的全过程,计算结果显示:计算得到的电站进水口处涌浪高度与实测数据较为接近;色玉滑坡从失稳运动至静止堆积的持续时间约为20 s,颗粒平均速度最大达到16.12 m/s;滑坡引起的涌浪约在滑坡失稳10 s后传播到对岸,之后开始沿坡面向上爬升,最大爬升高度达到27.32 m。研究表明CFD–DEM流固耦合模型能够很好地应用于模拟山区河谷大规模滑坡涌浪灾害,可为库区防灾减灾提供高效的技术支持。

FLUENT软件在除尘领域中的应用

除尘领域中存在许多由设计参数不合理而引起的涡流、回流,造成除尘器内部速度场、压力场和温度场分布不均,从而出现除尘效率偏低、运行阻力增加等工程实例。FLUENT软件对除尘器流场特性的数值模拟和粉尘颗粒运动轨迹的描述能有效地帮助解决这类问题。介绍了FLUENT软件模拟除尘器流场的基本理论和方法;综述了国内外应用和研究的进展及成果。表明可用CFD模拟除尘器中复杂的气固两相流流场,并结合实验解决工程实践中速度场、压力场和温度场分布不均的难题,为现有除尘器的优化与新产品的研发提供指导性参数。从各方面的应用可以看出,FLU-ENT软件在除尘领域存在着广阔的、潜在的应用前景。

直通式迷宫密封内可压缩流场的CFD数值模拟

以CFD软件FLUENT为基本工具,应用有限体积法对流场进行数值模拟,同时采用了k-ε湍流模型,通过耦合与离散相结合的方法求解N-S方程,数值模拟迷宫密封内流场。对单腔和两腔直通式密封做数值模拟,得到了流量系数随进出口压差变化的曲线,与实验结果比较,显示FLUENT软件在数值模拟类似流动时是可靠的,最后分析了密封齿几何参数对流量系数的影响,由此提出改进方案并进行优化。

利用FLUENT对重介质旋流器流场方面的分析

利用CFD技术对流体在流场内的运动规律进行数值模拟已成为研究重介质旋流器的一种重要方法。FLU-ENT软件作为流体力学中通用性较强的一种商业CFD软件应用范围很广,文中介绍了FLUENT软件的主要特点及其在旋流器领域的应用情况,并且以DSM旋流器为例进行数值模拟,分析了旋流器内流场分布情况。

双筒式液力减振器开阀前内部流场的CFD仿真分析

研究开阀前减振器内部流场变化对减振器阻尼特性的影响。采用CFD仿真软件Fluent对减振器内部阀系的节流作用进行了数值模拟。将阀系的节流缝隙分为两部分进行数值仿真,确定了阀系结构中各部分对阀系节流压差的影响程度。通过试验测试对数值模拟结果进行验证。最终确定了通过数值模拟方法得到减振器的阻尼力是可行的。

玻璃熔窑中玻璃液流动的三维CFD数值模拟

本文以某连通式横火焰玻璃熔窑为例,利用商用CFD软件,在运行工况下,对某连通式横火焰玻璃熔窑内玻璃液的温度场与速度场进行了数值模拟,为提高玻璃窑炉的运行与设计水平提供理论依据,弥补了单纯依靠技术工人的经验设计的不足。

基于FLUENT动网格技术的三叶凸轮转子泵数值模拟

采用数值模拟软件FLUENT中的动网格技术,对三叶凸轮转子泵内部的介质流动情况进行动态模拟。分析了不同时刻其内部流场的变化,以及内部压力分布和速度分布情况,得出其内介质内部流动规律和出口脉动情况,为对其进行性能预测和结构优化提供了一定的理论参考;同时,也验证了采用CFD数值模拟方法对三叶凸轮转子泵进行研究的可行性。

隧道火灾不同CFD模型的对比分析及试验验证

为筛选出适用于隧道火灾模拟、科学经济的CFD(Computational Fluid Dynamics,计算流体动力学)模型,为复杂结构的隧道内发生火灾时的数值模拟提供科学参考,基于Heskestad羽流理论,提出传质体热源模型。使用FLUENT软件对比不同物理模型、燃烧模型等的计算结果,并开展缩尺试验进行验证。结果表明,不扩大计算域可能造成顶棚下方温度的不对称分布,而隧道两端扩大的计算域能够消除不合理的边界条件对隧道内温度场的影响。布辛涅斯克(Boussinesq)近似理论假设空气物性不变,但实际上空气的热扩散系数会随着温度的升高而提高,因此使用布辛涅斯克近似的原则得到的温度与实际差异较大。提出的传质体热源模型能够较准确地预测隧道顶棚下方的最大温度,案例的计算误差在10%以内。然而,该模型没有考虑壁面对流散热和空气卷吸的情况,因此在一定程度上高估了纵向温度分布。

CFD技术在无环量圆柱绕流多媒体教学中的应用研究

CFD技术是当前高等院校多媒体教学的热门手段和方法,特别是在如流体力学这样概念抽象,理论性强,与实际流动现象结合紧密的课程中显得尤为突出。文章应用Gambit,Fluent和Tecplot等相关软件,对无环量圆柱绕流的流动机理进行数值模拟与分析。目的在于验证无环量圆柱绕流数学、物理理论的正确性,观察流动现象,分析产生各种现象的原因。通过研究表明,以直观演示和定量分析相结合的方法,能够非常好地解决许多教学中的难点和重点问题,使学生对抽象的教学内容产生深刻的印象,增强了学习兴趣。

三种端面形状的潜孔钻头流场CFD数值模拟仿真

通过计算流体力学软件Fluent对三种底唇面形状的钻头进行内部流场数值模拟仿真分析,比较真实地反映出其在孔底的工作状态,可以得出任意断面的流速和压力,这种方法为钻头结构参数的优选提供基础。

基于CFD的有害气体泄漏扩散的数值模拟

在实验室建立系统模型的基础上，利用计算流体力学（CDF）软件Fluent对有害气体泄漏扩散过程进行了数值模拟，整个模拟计算过程的稳定性和收敛性均较好。研究结果表明：出口处的平均速度在迭代116次后达到稳定，迭代过程中的残差收敛标准为1e-5；流场中的速度分布较为明显，不同的颜色代表了不同的速度等高线，且流场中的最大速度为1．561256m／s，最小速度为0．021359m／s；获得模拟计算的最关键技术参数CO2浓度的空间分布，并与试验中的实测数据进行了对比，简单分析了产生误差的原因。研究对泄漏事故扩散趋势做出准确的预测，建立有针对性的应急救援预案，实施有效的现场控制，具有一定的科学参考价值。

旋流泵内部固液两相流动的CFD模拟分析

基于雷诺平均N-S方程,对旋流泵金属蜗壳叶轮在清水和固液两相流动时的内部流场进行三维CFD数值模拟。采用Pro/E三维造型软件进行几何造型,应用Fluent软件,选用雷诺平均N-S方程,输送清水介质使用标准k-ε紊流模型,输送含有固体颗粒的两相介质采用k-ε-Ap模型,结合SI MPLE算法,采用笛卡尔坐标,混合四面体非结构网格,对其内部流场进行了三维CFD数值模拟。对固体颗粒直径发生变化时的固液相速度分布情况进行详细分析。结果表明,它们的速度分布和实际情况基本吻合。

基于FLUENT的90°圆形弯管内部流场分析

通过使用FLUENT软件的RNGk-ε湍流模型,对90°大曲率圆形截面弯管内部流体进行三维数值模拟,将数值模拟结果与相关文献实验结果进行对比,结果表明RNGk-ε湍流模型对具有二次流的湍流流动具有较好的模拟,计算结果与实验结果吻合较好。

基于FLUENT的叶轮机械三维紊流流场数值模拟

根据k-ε两方程模型构造了轴流泵三维流动的数学模型,并考虑了近壁面流动的处理方法。利用fluent软件数值模拟了叶轮机械内的三维流动,计算了静子和转子上的速度矢量和压力值。通过数值模拟结果来看,数值模拟方法能真实反映叶轮内部的复杂流动,为叶轮机械的设计和改进提供了理论依据。

独头巷道射流通风流场CFD模拟研究

独头巷道压入式通风是有限空间的受限贴附射流。独头巷道通风风流流场是通风理论和通风设计的基础。笔者根据流体动力学和射流理论 ,建立了独头巷道压入式受限贴附射流通风的紊流k -ε数学模型 ,分析了计算边界条件 ,并应用计算流体动力学 (CFD)的方法模拟了独头巷道射流通风流场 ,从理论上得出了独头巷道有限空间受限贴附射流通风的规律 ,为研究独头巷道合理并有效通风提供了新的理论依据。

-湍流模型及其在FLUENT软件中的应用

由于流体湍流运动机理和规律的复杂性,目前尚未找到对各种流动情况都十分有效的模型。不过,工程上应用最广泛的是-两方程模型。应用-两方程模型通过对某管道湍流稳态的模拟并与理论分析比较,以及对某空气管道非稳态的流固耦合问题进行数值模拟,结果证明-湍流模型对于内部的稳态或非稳态的充分发展湍流都很适用,再结合在壁面附近区域采用有效的壁面函数法,可以得到令人满意的结果。