不同湍流模型柴油机喷嘴空穴流动的对比分析

建立了喷油嘴内部燃油两相流动CFD模型,基于界面追踪法(VOF)对比分析了应用LES湍流模型和标准k-ε湍流模型模拟空穴流动的结果。结果表明:大涡模拟方法得到的瞬态湍流运动呈现较明显的非对称分布,标准k-ε湍流模型模拟得到的湍流场比较均匀,而对称性比较明显。大涡模拟可以捕捉到更多的随机漩涡,对喷射的流场预报更为准确,更能反映流动的细节,有助于更加深刻地认识湍流的本质。

基于车身绕流的低雷诺数湍流模型改进研究

本文将汽车绕流模块化为各典型局部流动,通过常用湍流模型对各典型局部流动进行数值模拟,结果验证了湍流模型对转捩的捕捉能力是准确模拟汽车绕流的关键.在分析汽车绕流分离及转捩机理的基础上,优化了稳态和瞬态求解方法,改进了湍流模型对转捩的预测能力,进而提高了湍流模型在汽车流场模拟上的精度.针对汽车绕流的稳态问题,将流线曲率因子及响应阈值引入LRN k-ε(low Reynolds number k-ε)模型,获得了一种能够更准确预测转捩的改进低雷诺数湍流模型(modified LRN k-ε),改善了原模型对湍流耗散率的过强依赖性及全应力发展预测不足等问题;针对汽车绕流瞬态求解,通过分析RANS/LES混合湍流模型的构造思想及特点,引入约束大涡模拟方法,结合本文提出的改进的LRN k-ε湍流模型,提出了一种能准确捕捉转捩现象的转捩LRN CLES模型.分别将改进的模型用于某实车外流场和风振噪声仿真中,通过Ansys Fluent求解器计算,并将计算结果与常用湍流模型的仿真结果、HD-2风洞试验结果和实车道路实验结果进行对比,表明改进后的湍流模型能够更准确模拟复杂实车的稳态和瞬态特性,为汽车气动特性的研究提供了可靠理论依据及有效数值解决方法.

基于尺度的回转体流噪声特性探究

以SUBOFF潜艇回转体纵缝开孔模型为基础,进行2、3、4、5、6、7、8等比例放大,基于LES大涡湍流模型对流水孔三维流场进行数值模拟;通过设置不同的流噪声监测点,将八组尺度计算结果进行对比,研究了回转体多尺度流噪声对比、等距离和等位置的衰减特性;结果表明:8组模型尺度的变化与总声级的关系并不是单调的,总声级随着尺度的变大有变小的趋势;充分考虑湍流附面层的影响,回转体尺度越大,其等距离衰减量越小;在流场相同位置处,随着回转体尺度的增大,流噪声呈现先增大后减小而后再增大的规律;以上结论可为回转体模型流水孔的设计提供参考。

浅层水库几何形状和水力特性对泥沙截留的影响

泥沙沉积是大坝工程及其他相关领域的主要问题之一。基于有限体积的Flow-3D,研究不同几何形状的水库对水流流态和泥沙沉积的影响;采用LES湍流模型对3个不同尺寸比的矩形水库进行数值模拟,并利用现有的试验数据对数值模拟进行验证。结果表明,Flow-3D能够准确模拟水库水流和泥沙沉积情况,数值结果与试验结果基本一致。数值计算表明,水库中的沉积量在很大程度上取决于其几何形状。在模拟的水库中,6 m×4 m的水库性能最好。

舰船非定常气流场数值模拟

以SFS为研究对象,选择空间三阶MUSCL格式离散／动量插值法、二阶隐式时间积分方案、Smagorinsky-Lilly LES湍流模型对舰船气流场进行数值模拟.对结构网格密度进行敏感性检查,确保边界层网格在10层以上及y＋取值在101~102.将风速放大到0.3Ma,采用计算机集群进行并行解算,对非定常速度及其脉动值进行时频域转换,考察流场的谱特征.无量纲化的结果表明,SFS流场速度的脉动十分剧烈,非定常速度的时间平均与定常计算结果局部存在较大差异,最大为10%左右;且定常计算结果相对非定常时间平均值偏小,SFS流场的湍流能量集中在1 Hz以下.采用已有试验结果对仿真进行初步验证,结果表明仿真具有较高的可信度.