多级水封进口流速的fluent数值计算

多级水封管通常应用在电厂轴封加热器、汽泵等设备内的凝结疏水或密封水输送到凝汽器的管上,水封管是靠疏水两端的压差来进行疏水的,多级水封在运行过程中的进口流速不能过大否则容易造成水封运行的不稳定,利用fluent对水封密封水进口流速进行数值计算,分析得出多级水封的运行稳定性与密封水进口流量成反比,造成这种现象的主要原因是密封水在流入水封管之后会有两次从高处往低处以自由落体、淋浴、附壁流等方式排挤水封原来建立的空气柱,考虑到轴加、给水泵等的密封水出口流量值和水封的运行稳定性,应该将进水速度控制到0.1m/s^0.5m/s,这样既能保持较高的疏水量又能维持水封的运行稳定性。

激光雷迪尔级帆船水动力特性试验与数值计算研究

采用试验观测和数值计算的方法研究了六自由度激光雷迪尔级帆船的水动力特性.设计了一套帆船六元力试验测量方法,通过拖曳水池试验获得帆船的水动力特性.采用雷诺时均计算方法和重叠网格技术,通过对试验和仿真的六元力结果进行对比,验证了数值计算方法的准确性.对不同航行姿态下的帆船水动力性能进行了模拟,分析了船体航速、迎角、侧倾角、漂角四个因素对帆船六元水动力的影响规律.研究结果表明:对纵向力影响权重较高的因子是航速和迎角,纵向力与航速呈非线性关系;对横向力影响较大的因子是漂角且两者呈线性关系;侧倾力矩主要受侧倾角和漂角的影响,随侧倾角的增加先减小后增大,在侧倾角为15°附近出现拐点;俯仰力矩受航速和迎角影响较大,随迎角的增大呈线性增大关系;转首力矩对漂角变化响应最大,随漂角增大线性增大.文中获得的六元水动力特性和数据可为提高帆船的操纵性提供重要数据支撑.

强化工程案例教学,促进研究能力培养——以“MATLAB与化工数值计算”课程为例

为了更好地培养学生基于科学思维和工程实践的研究能力,以大量真实化工案例剖析为驱动,将工程案例教学法有机融入“MATLAB与化工数值计算”各个教学环节,通过工程案例教学架构设计、工程案例教学群组开发、工程案例教学方案实施以及工程案例教学考核评价等多种教学方式来不断强化学生利用先进技术方法和工具解决化学化工过程复杂工程问题的专业综合能力,有效助力我国能源化工行业“工业4.0”的升级与改造。

水泵出口蝶阀流场数值模拟及水力参数计算分析

基于Fluent软件采用RNGκ-ε湍流模型对DN600中心蝶阀进行数值分析,分别模拟不同开度、不同流速下管道内压力、速度变化分布,计算得出水头损失、阻力系数、汽蚀系数等关键水力参数与入口流速、阀门开度之间的关系曲线,分析其分布规律。结果表明,泵站稳定运行时蝶阀开度应大于40°,泵站发生事故停泵时蝶阀快关角度应在55.6%以上,该结果可为泵站水力过渡过程分析提供技术支撑。

双U型火焰液态排渣锅炉纯燃高碱煤热力计算及数值模拟研究

对液态排渣锅炉的深入研究将会推动纯燃高碱煤技术的推广。以一台超临界350 MW机组直流双U型火焰液态排渣锅炉为研究对象,以燃烧室、捕渣管束和冷却室为单元,从热平衡的角度出发展开热力计算,并借助数值模拟手段,研究了炉膛内设计工况下的流场、温度场和组分场及其在变负荷时的变化情况。热力计算和数值模拟表明,几处烟气温度结果偏差都低于40.0℃。燃烧室出口烟气温度偏差仅为1.2℃,冷却室出口烟气温度偏差为15.6℃。经过验证和比较,所采用的热力计算方法可以应用于双U型火焰液态排渣锅炉纯燃高碱煤热力计算。数值模拟结果显示,炉内空气动力场良好,旋流形成的回流区可以增加煤粉颗粒在燃烧室的运动路径,促进煤粉的燃尽。烟气在流经捕渣管时,温度大大降低,同时流场也受到了一定的扰动,可以有效捕捉灰渣。在变负荷工况下,炉内的速度场按负荷降低成比例下降,回流区的大小基本不变。炉内的温度水平降低,当给煤量由100%降至75%时,燃烧室出口烟温降低了约75℃,而冷却室出口烟温降低了约200℃。本研究可为双U型火焰液态排渣锅炉纯燃高碱煤提供参考。

螺旋桨水动力噪声数值计算方法研究

为了确立水动力噪声量化计算规程,对基于FW-H方程的声类比计算方法进行系统性研究。采用螺旋桨水动力性能EFD及CFD标模DTMB 4 119螺旋桨为研究对象,基于大涡模拟方法系统探讨了声类比计算收敛性相关问题,包括声学计算时间的影响分析、单个叶片声压与叶片总声压的关系、声压与流动压力比较等。研究表明,声学计算时间的长短对频率谱的分布有影响,但平均声压级几乎不受影响,误差不到1%;单个叶片的SPL几乎相等但声压存在相位差,总体SPL相比单个叶片有所降低;螺旋桨远场声压一般低于流动压力,近场螺旋桨域内则例外,呈现不收敛趋势。由此可见,将流动与声传播解耦的声类比方法对于近场声压求解有一定局限性。

小型堆核主泵内部流动特性数值计算

为研究不同工况下小型堆核主泵内部流动情况,采用计算流体动力学(CFD)数值模拟与试验相结合的方法,选取4种工况(0.6 Q d,0.8 Q d,1.0 Q d与1.2 Q d)进行内部流动特性分析,并选取具有典型意义的出口中心截面,以三维速度流线、速度分布云图、涡量分布云图等形式,对比考察了不同流量工况条件下泵内部流动规律及其变化趋势.通过分析叶轮与导叶之间的通道回转面压力、速度分布云图以及叶轮叶片与导叶叶片的叶片压力载荷曲线,解析了叶轮和导叶内部的流动分布和能量转换机制,从而为小型堆核主泵的水力优化设计提供直观认识.研究结果表明:在设计流量工况1.0 Q d下,小型堆核主泵内部流线平顺稳定,叶片工作面与背面压力载荷较稳定;在小流量工况0.6 Q d和0.8 Q d下,叶轮叶片上高压区增大;在大流量工况1.2 Q d运行时,泵内压力分布变化较大;试验结果与数值计算结果的一致性进一步验证了计算模型的准确性.研究结果不仅阐释了小型堆核主泵内部的流动特性,而且为小型堆核主泵的设计提供了一定的理论依据和应用指导.

基于FLUENT的离心泵内流特性数值模拟研究

离心泵作为高速旋转机械,其内部复杂的流动形态越来越受关注。该文依据某工程数据,基于FLUENT软件建立离心泵三维流体域数值仿真模型,分别对离心泵在0.2Q d(Q d为该离心泵设计流量)、0.4Q d、0.6Q d、0.8Q d、1.0Q d、1.2Q d 6个不同流量工况下的内部流动特性进行模拟计算,并将计算所得流量-扬程和流量-效率曲线与真机试验结果进行对比,计算结果与试验结果最大误差为4.71%,从而证实了数值仿真结果的可靠性。通过对压力和速度分布分析可知:离心泵内部静压和流速随流量增加而降低,叶片前缘存在负压区,易引发汽蚀、振动、噪声等不良结果。相较小流量工况,设计工况下泵内速度分布更加均匀。对泵内流态进行多角度分析,对离心泵的结构优化设计有一定的借鉴意义,可为类似工程提供参考。

基于数值计算的公路桥梁可研评估研究

为提高公路桥梁的建设水平,以346国道随州市十岗至任家台段改建工程为研究对象,总结了桥梁结构安全影响因素,建立了跨径25mT梁、跨径30mT梁、跨径40mT梁、小箱梁、空心板梁的计算模型,分析了其在承载能力极限状态和正常使用极限状态下的受力、变形等。同时,还计算了不同铺装层厚度下的层间剪应力。经评估,桥梁设计方案均满足规范要求,可用于指导桥梁施工。

基于Fluent的排风管道内流场数值分析

针对排风管道的内流场变化,利用Fluent的Realizable k-epsilon湍流模型进行排风管道的内流场数值分析。结果显示,对排风管道进行倒角处理,不仅能延长管道使用寿命、提高流体的稳定性与均匀性,还能降低噪声和振动,提高工作环境的舒适度。受管道方向变化和管道阻力的影响,流体在流动过程中能量损失越大,湍流耗散率越大,压降也就越大,管道3路入口处压力明显高于出口压力。受流体体积和背压的影响,管道3路入口处流速明显低于出口流速。

喷射管形式对偏心射流反应器内部流动的数值计算

基于计算流体动力学(CFD)方法,探究了圆柱缩径型、非直三棱柱缩径型及圆柱缩径强化射流型三种喷射管在偏心射流反应器内的流场特征。获得了喷射管形式对喷嘴出口速度、喷射管内部流速及射流反应器内部流场的影响规律,为偏心射流反应器的开发、设计和优化提供一种新思路。

基于数值计算方法的寒冷地区纤维混凝土在地铁车站结构中的应用研究

在我国东北、内蒙古、西藏和青海等严寒地区,发展轨道交通事业,必然遇到纤维混凝土在寒冷地区地铁车站结构中的应用问题。为此,采用数值计算分析方法,建立了纤维混凝土数值计算本构模型,实现纤维混凝土力学性能的数值计算模拟,开展了纤维混凝土在地铁车站结构中的应用性分析,主要研究结论如下:(1)聚丙烯纤维的抗压性强于聚乙烯醇纤维,玄武岩纤维的抗冻性最差;随着纤维含量的增加,抗压强度逐渐降低;(2)纤维材料可以提高混凝土的力学性能,增强寒冷地区地下工程结构的稳定性。

高水头船闸双层输水系统数值计算

高水头船闸由于水头高、输水时间短等因素常存在流速大、结构空化以及闸室出流不均匀等问题,对过闸船舶及船闸结构的安全产生不利影响。结合三峡船闸实际运行情况,提出一种新型双层等惯性输水系统,将部分廊道和分流口布置高程降低,形成底层输水廊道,增大闸底板出水孔布置区域,在输水量增加、输水时间不变的条件下,能够保证输水系统结构的安全以及闸室水流条件的均匀性。采用RNG k-ε湍流模型进行中间级船闸的充泄水过程模拟计算,分析输水过程流量、闸室水位变化情况、输水系统流速及压强分布等水力特性,验证了双层等惯性输水系统的可行性。研究成果可为高水头船闸输水系统设计提供技术参考。

基于数值仿真计算的高速铁路声屏障长度对插入损失的影响

在当前高速铁路降噪措施中,声屏障最为普遍和有效,其中声屏障设置高度是主要设计参数,而声屏障设置长度和位置,则一般根据经验结合简单计算选取,声屏障长度及预测点位置对插入损失变化的影响考虑较少。根据Kurze点声源绕射声衰减理论推导有限长声屏障对列车线声源插入损失的理论算法,对比分析声屏障长度、高度变化对不同位置预测点声屏障插入损失的影响。研究结论如下:(1)随着声屏障长度增加,各预测点位置尤其声屏障两端附近,声屏障插入损失变大;(2)采取加高、延长声屏障措施对于插入损失值及空间分布影响不同,应根据预测点位置情况合理选择声屏障优化措施;(3)半无限长声屏障端部加长50 m后,插入损失变化量较为明显的区域位于声屏障端部水平距离110 m、与线路中心线距离130 m范围内。

质点沿光滑半球下滑运动的数值计算

利用Matlab编程,求解质点沿光滑半球下滑时,半球的速度和加速度随时间变化以及质点相对球心的角速度和角加速度随时间的变化,并进一步讨论了不同的初始条件对质点在半球上的运动时间及质点与半球脱离位置的影响.

OBE理念下“数值计算方法”教学改革探究

文章首先阐述了OBE理念的内涵,然后分析了“数值计算方法”教学现状,最后论述了OBE理念下“数值计算方法”教学改革路径,包括明确教学目标、改进教学内容、调整教学模式。

应用型本科院校机械类专业“数值计算方法”课程教学问题分析及改革措施

应用型本科院校机械类专业注重培养学生分析和解决机械领域中的实际工程问题的能力,在本科阶段开设“数值计算方法”这门课程,使学生掌握相关的算法和建模方法,对于培养学生正确高效地使用数学工具解决机械工程的实际问题的能力具有重要意义。本文针对应用型本科院校机械类专业“数值计算方法”课程教学中存在的主要问题进行了深入分析,针对所分析的四个主要问题提出了对应的改革措施。

基于数值分析的半潜式海洋平台结构强度计算

半潜式海洋平台因其甲板面积大、移动能力好、稳定性高和作业范围广等优点被广泛应用于军民领域。但随着半潜式平台的大型化和作业水域的深海化发展,其所处环境越发严峻,平台长期处在波浪等恶劣环境载荷的作用之下,结构很容易因强度不足发生破坏。现以某半潜式平台为例,基于数值计算方法,结合DNV规范,采用SESAM软件计算出平台的波浪载荷。利用有限元软件Pat ran/Nast ran对该平台在不同工况下的结构强度进行计算评估,所得结论可为半潜式平台结构设计提供一定的参考。

基于Visual Basic的二维稳态导热数值模拟计算研究

目前大部分传热模拟模型均借助商业软件进行数值求解,不利于了解不同边界条件对导热的影响程度。采用Visual Basic(VB)语言建立二维稳态导热的数值模型求解程序,直观地展示传热过程中的温度分布,通过分析固定边界热流密度变化和固定边界温度变化对导热的影响,得出导热对不同边界变化的灵敏度。

基于数值模型的气动噪声预测计算方法研究

本文介绍了气动噪声预测的计算方法及相应的数值仿真模型,其中包括计算气动声学方法(Computational Aero-Acousti)、莱特希尔声类比方法(Lighthill’s Acoustic Analogy)以及混合计算方法。气动噪声预测的关键点在于选择合适的计算方法。本文详细介绍了这些方法的原理和适用范围,特别对ANSYS Fluent中的四种噪声算法进行分析。在具体的算法介绍中,详细探讨了FW-H声学比拟法和宽频噪声声源模型。FW-H声学比拟法通过结合CFD方法和声学类比理论,能够精确预测气动噪声的辐射特性,适用于解决飞行器绕流引起的远场气动噪声分析。通过结合数值模拟和声学理论,宽频噪声声源模型能够提供更精确、更灵活的噪声预测方法。尤其适用于分析流体场壁面的噪声强度分布。论文详细介绍了这些模型的原理、实现方法以及在ANSYS Fluent中的应用,为噪声场的计算与优化提供了思路与指导。