基于RANS/LES混合方法的三维L型弯管流场特性数值模拟

L型弯管是船用典型部件,可实现流体质量输运和热量交换等功能。由于弯曲段曲率的影响,其内部流动十分复杂。传统的雷诺平均方法(RANS)无法模拟弯曲段的复杂流动,而大涡模拟方法(LES)则计算量太大。为此,采用RANS/LES混合方法对经典L型弯管进行数值模拟研究,该方法在近壁面区域采用RANS方法,在湍流核心区采用LES方法,不仅可保持模拟精度,而且网格需求量较低更适用于工程应用。针对商软中的2类RANS/LES方法——脱体涡方法(IDDES)及应力混合涡模拟(SBES)方法,比较分析其在L型弯管内部流场仿真方面的优劣,并同时考虑流向曲率修正的影响。结果表明:SBES方法对弯管内二次流(迪恩涡)的预测能力优于IDDES方法,且曲率修正模型可进一步改善SBES方法的仿真结果。

基于响应面法的L型弯管概率可靠性及灵敏度研究

采用APDL语言对L型弯管进行参数化建模,将有限元法、响应面法和Monte-Carlo模拟法结合起来,通过有限元循环计算得到拟合响应面函数的样本,用含有交叉项的二次多项式对样本进行回归分析,得到响应变量(最大等效应力)和随机输入变量间的函数关系式,用此表达式来代替真实的响应面模型。通过输出响应变量的累计分布函数等相关数据,对L型弯管进行可靠性分析,通过对L型弯管进行灵敏度分析得出了对响应变量影响比较大的随机输入变量。

脉动内流作用下L型弯管应力&振动特性实验研究

为探究脉动内流对输流弯管流固耦合的影响,对不输送压力的脉动内流作用下,"L型"弯管的应力&振动特性进行了实验研究。实验结果表明:开泵阶段弯管弯折段上端面和外侧面的ε_(max)值(应变最大值)、a_(pp)值(径向振动加速度峰峰值)、S_(pp)值(径向振动位移峰峰值)均比平稳阶段的大,说明开泵时的"水锤效应"对弯管的影响程度大且不容忽视;开泵阶段和平稳阶段弯管弯折段上端面所受应力的波动幅度、a_(pp)值、S_(pp)值均比外侧面的大,说明上端面更容易出现应力疲劳破坏,且上端面径向振动更易造成管道系统的失稳;平稳阶段,随着P_(max)(最大输送压力)的增大,弯管弯折段上端面和外侧面的ε_(max)值增大,但增幅降低,a_(pp)值减小,S_(pp)值减小且减幅增大,说明随着P_(max)的增大,管道输流愈平稳,脉动内流与弯管的耦合振动强度逐渐减小。