基于k-ε紊流模型的后台阶流流动特性研究

后台阶流是几何结构简单而流态复杂的流动现象.采用二维k-ε紊流模型对后台阶水流流动进行数值模拟,并结合PIV系统测得的雷诺数,对Re=500～50 000范围的台阶后定常流动流场数据进行对比分析研究.结果表明流场结构存在稳定的回流区,回流区长度随着Re的增大先急速上升,然后又急速下降,最后缓慢回升直至稳定.断面速度受回流区影响较大,峰值随断面的往下游推移逐渐减小,随Re的增加,断面速度也缓慢减小.压力、紊动能的分布也受到回流区的影响,其中紊动能在低雷诺数情况下受回流区的影响较小.

平面二维k-ε紊流模型不同壁函数的对比及研究

在平面二维紊流模型中壁函数起到连接流固的桥梁作用,克服了边界附近网格过密的困难,也是紊流模型应用中的一个重要环节,因此壁函数的选择对模型的模拟结果起着至关重要的作用。将3种不同形式的壁函数引入平面二维k-ε模型中,对丁坝绕流进行了数值计算,并将计算结果与实测数据进行了对比,从流场、流速、紊动动能分布及紊动耗散率等方面对3种壁函数进行优选验证,结果表明对数率壁函数优于其他两种形式的壁函数,其数值计算结果更接近实测数据。

丁坝绕流的k-ε紊流模型数值解

本文采用雷诺方程组描述丁坝绕流运动,并用紊流k-ε双方程模型闭合雷诺方程组。根据控制体积法导出沿水深平均的二维偏微分方程的离散格式,然后用SIMPLER程式进行求解。通过计算,获得丁坝绕流流场内流速、水化、紊动能和紊动粘性系数的断面分布规律,其中流速和水位的计算值与实测资料较为一致。

模拟波浪在斜坡上爬落的K-ε紊流模型

利用水深平均的K—ε紊流模型模拟波浪在斜坡上的爬落,离散格式选用Lax—wendroff格式,直观的予测—修正—光滑过程用于处理移动边界问题。对崩波、破碎立波、激波的计算,表明模拟所得的紊动粘性系数分布,定性上反映了客观规律,对爬高、落深值的计算取得了与实验吻合的结果。在对波浪爬落速度分析时,发现了一些不同于以往实验研究的结果。

改进k-ε紊流模型在潮汐码头水流三维数值计算中的应用

根据改进的k-ε紊流模型对辽宁东部某沿海潮汐码头水流进行三维数值模拟,计算结果表明:改进的k-ε紊流能有效解决传统方法边界锯齿处理难的局限,水流数值求解精度得到明显提高;受潮汐作用影响,码头在涨潮和落潮时流速变化明显,急流冲击较大,局部涡量增强幅度明显,码头前沿双向流速现象突显,双侧流速逐步较大。随着潮汐紊流扩散率增加,码头双侧涡量逐渐增加。研究成果对于潮汐码头工程设计的水流三维数值模拟计算方法具有重要的参考价值。

LDA和K－ε紊流模型研究液压集成块流场

液压元件集成化后，从流场分布的机理研究液压阀的节能显特别重要。通常情况下，液压阀流道的公称直径（６ｍｍ～２０ｍｍ）比较小，故采用传统的测量仪器不可能测量出流场的分布．本文利用激光多谱勒测速仪（ＬＤＡ）成功地解决了这个问题；另一方面，传统的研究方法只能研究总的能量损失，要从流场分布的机理研究流道内的能量损失，也是非常困难的．作者利用本文的Ｋ－ε紊流模型成功地解决了这个问题．从实验数据和数值模拟两个方面提出了优化流道的设计方案。在计算复杂流场时，作者提出了一种对复杂流场计算收敛性非常有效的线性分割迭加法（ＬＳＡ）。

锥形渐扩管内紊流数值预测诊断系统的研究——模型函数、网格配置和雷诺数的影响

用DLR型k-ε紊流模型·BFC（边界拟合曲线坐标变换）法，对总扩散角为8°、扩散度为4的锥形渐扩管路内完全发展的不可压粘性紊流场进行了数值仿真，所研究的紊流在入口的雷诺数为1.16×10^5-5×10^5，在不同的模型函数、网格配置和雷诺数等计算条件下进行了数值仿真，分别给出了时均流速和紊流动能分布的计算结果，并分别与实验结果进行比较和分析，得知在不同计算条件下对计算结果的影响程度，计算结果与实验结果较好符合。

离心泵叶轮内部三维紊流数值模拟与验证

基于 N - S方程和标准的 k-ε紊流模型 ,对一比转数 ns=96的离心泵叶轮内部的流动情况进行了数值模拟 ,模拟软件对 3个典型工况进行计算 ,得到了叶轮内的速度和压力分布 ,并和 PIV实验结果比较 ,两者在总体上是一致的。

弯曲圆形管道紊流的数值模拟

由于弯道内流态的复杂以及自由水面跟踪处理的困难,对水力要素变化较大的强三维运动弯道紊流进行精确模拟存在一定难度。本文应用VOF方法跟踪处理自由水面,利用三维RNGk ε紊流模型模拟无压弯曲圆形管道紊流的复杂流动状况。通过模拟计算,得到了管道水流的自由水面、流速、紊动动能及紊动耗散率分布,并与试验实测结果进行对比分析。

低佛氏数对冲式消力池紊流水流的数值模拟

采用RNGk-ε紊流模型和体积函数法(volumeoffluid,VOF)追踪自由水面的方法,数值模拟了低佛汝德数对冲式消力池中的水流结构,并与试验进行了比较,结果显示其水流特性、断面流速、压力分布及自由水面位置与物理模型试验吻合良好,此成果有助于了解对冲式消力池的水流结构,为工程设计提供依据.

代数多重网格方法在紊流数值预测中的应用

机械和矿山工程中广泛使用锥形渐扩管。将DLR型k-ε紊流模型中非线性偏微分方程基于全隐式高精度迎风差分格式离散,得到差分方程的系数矩阵为五对角块十三对角带状稀疏矩阵,基于一种"三元组"方式进行压缩存储,节约内存。提出了一种基于DLR型k-ε紊流模型与代数多重网格方法结合的新算法,阐述了代数多重网格方法的实施过程。对具有逆压梯度流动的锥形渐扩管内紊流进行了数值预测。数值实验表明,代数多重网格方法对求解紊流模型离散方程组非常有效,同此前该紊流数值模拟中使用的Point-SOR方法相比,计算效率有了显著提高,计算结果与实验结果吻合较好。

泄水建筑物曲面边壁三维定常紊流数值模拟

将紊流两方程k-ε模型应用于明流泄洪洞的流场分析，采用体坐标变换处理复杂的边界及模拟自由水面，获得了流速、紊动能、耗散率、压力等参数的分布。与有关实测资料对比分析，结果令人满意。

水力振荡器式微型泵大尺度模型的数值研究

本文对水力振荡器式微型泵模型内二维紊流进行了数值模拟。文中基于雷诺平均N-S方程和κ-ε紊流模型,采用SIMPLEC算法计算了具有平板及翼型截面形状叶片的流道,得出了若干工况下流速场、叶片表面压力系数分布及叶片前后表面的压力变化;为进一步的实验研究及理论分析工作打下了基础。

锥形渐扩管内紊流计算机仿真诊断系统的研究

用DLR型k ε紊流模型·BFC法对锥形渐扩管内紊流的 3种算例进行了数值计算 ,计算结果表明紊流耗散率入流边界条件壁面值εin ,w对主流动方向时均速度 u、紊流动能k和涡动粘性系数υt 在流路中心分布的影响较大 ,而对ε分布的影响较小。

90°圆形弯管三维紊流数值模拟

采用k-ε紊流模型对90°有压圆形弯管过流的水力特性进行数值模拟计算,得到了管道内压力、速度以及流线分布等值线图,根据能量方程对模拟计算结果进行验证显示二者吻合良好。研究表明,本模拟计算方法对有压管道的计算有较高的精度,可以成为有压管道水力特性研究的重要手段。

对锥形渐扩管内紊流近壁特性的研究

用DLR型k-ε紊流模型.BFC(边界拟合曲线坐标变换)法,对总扩散角为8°,扩散度为4的锥形渐扩管内充分发展的不可压缩粘性紊流进行数值仿真。通过对数值仿真结果和实验数据的比较分析,得出该种紊流流动的近壁特性。

换热管内装微型液轮机三维紊流场数值模拟

用换热管内微型液轮机实现换热设备在线、连续、自动防垢除垢及强化传热是新发明的一种专利技术[1]。液轮机的转动性能对在线防垢除垢及强化传热效率有着直接的影响。研究换热管内流场的流动特性对于提高液轮机转动性能具有重要意义。运用CFD软件数值模拟了换热管内液轮机的紊流场。

对锥形扩散器内紊流的数值仿真与分析

本文用DLR(近壁低雷诺数)型k-ε紊流模型·BFC(边界拟合曲线坐标变换)法对锥形扩散器内的紊流进行了数值仿真与分析。通过对数值仿真结果和实验结果的比较,分析不同模型常数组、模型函数组和时间步长对时均速度和紊流动能的影响。

尾矿库分期建设溢洪道水力特性三维数值模拟

分期建设是尾矿库溢洪道的建设特点之一,不同运行阶段溢洪道的水力特性差异较大。以某铀尾矿库分期建设溢洪道为研究对象,基于VOF方法、RNG k-ε紊流模型,采用Flow-3D软件对溢洪道初始设计方案、优化设计方案的水流流态、流速、消能率等进行了三维数值模拟。研究表明,初始设计方案下基建期溢洪道水流流态较平顺,溢洪道体型合理;但建成期溢洪道存在台阶段底坡偏陡、水面高出边墙等问题。优化后的建成期溢洪道水流流态较好,水流最大流速约17.31 m/s,消能率约78.53%,溢洪道体型较合理。研究成果可用于指导分期建设溢洪道工程设计。

弯道水力学研究现状与进展

研究弯道水流的水力特性对充分利用其特点来为工程服务,确定枢纽的闸顶高程、取水口的位置和工程的防冲具有重要意义.由于弯道水流流态十分复杂,目前弯道结构特征对水流特性的影响机理尚有待深入研究,本文对弯道水流的研究现状和进展进行了全面述评.