基于SSG模型的旋转流场特性分析

以磁力搅拌器旋转产生的旋转流场为研究对象,运用雷诺应力输运模型——SSG模型对流场分布特性进行数值模拟。借助PIV、HSV技术对旋转流场切向速度和轴心气核形态开展研究。得出不同转速条件下旋转流场的切向速度和气核形态分布规律。将数值模拟结果与实验结果进行对比,结果表明:当磁性转子转速为900 r/min时,中心处切向速度为0.161 m/s,边壁流体切向速度为0.028 m/s,随着转子转速增加至2100 r/min时,中心处切向速度为0.477 m/s,边壁流体切向速度为0.043 m/s,切向速度实验值和数值模拟值最大偏差为4.7%,数值上呈现出了较好的一致性。将数值模拟得出的不同转速条件下的气核分布形态与HSV实验所得结果进行对比,得出当磁性转子转速为900 r/min时,气核深度最大差值是2 mm,偏差为4.2%;转速为1440 r/min时,最小差值为0.3 mm,偏差为0.5%,具有较好的一致性。

SSG模型在压缩拐角激波/湍流边界层干扰模拟中的应用

采用非线性方案模化雷诺应力再分配项的二阶矩雷诺应力输运模型——SSG模型和两方程线性涡粘模型SST模型,对24°高雷诺数二维压缩拐角激波/湍流边界层相互干扰流动进行数值模拟。通过在壁面压力分布、壁面摩擦阻力系数分布、截面速度分布及分离区大小等方面与实验数据比较,综合评估了上述两种模型模拟该问题的能力。结果表明:两种湍流模型在上述各方面都取得了与实验较为一致的结果,但相比较而言,除SST模型在流动再附后对壁面摩擦阻力系数分布的模拟更接近实验值外,SSG模型结果在上述其他方面均更接近实验值。本文工作为压缩拐角激波/湍流边界层干扰这类流动数值模拟的湍流模型选择提供了参考。

两种湍流模型时域颤振计算方法研究

采用时域计算分析方法进行了机翼跨音速颤振特性研究。在结构运动网格的基础上,采用格点格式有限体积方法进行空间离散和双时间全隐式方法进行时间推进求解雷诺平均N-S方程。针对流动粘性分别应用了SST湍流模型和SSG雷诺应力模型,通过对跨音速标模算例AGARD445.6机翼的计算结果与实验值的对比分析,其中应用SST湍流模型得到的颤振速度与实验值最为接近,特别是在跨音速段平均相对误差在3%以内;并且计算结果整体上反映了跨音速颤振"凹坑"物理特性,验证了方法的有效性。

非牛顿流体与牛顿流体在旋流器内的流场分析

运用计算流体动力学(CFD)方法对旋流器内非牛顿流体与牛顿流体的流场分别进行数值模拟。流场模拟结果与以往的试验结果吻合,表明采用该湍流模型和数值算法对旋流器内流场的模拟是可靠的;对比模拟结果发现,由于受非牛顿流体表观粘度与剪切速率耦合变化的影响,非牛顿流体的轴向速度与径向速度大于牛顿流体,而切向速度小于牛顿流体,这些差异导致旋流器中非牛顿流体在同等条件下比牛顿流体的分离效率低。

非牛顿流体在分离旋流器内流场特性研究

运用计算流体动力学(CFD)方法分别对旋流器内非牛顿流体与牛顿流体的流场分别进行数值模拟.分析采用RSM(SSG)雷诺应力模型,得到非牛顿流体与牛顿流体的速度场、压力场以及表观粘度分布规律.研究结果揭示了非牛顿流体在分离旋流器内的流场特性:由于受非牛顿流体表观粘度随剪切速率变化的影响,在同一位置处,非牛顿流体的静压力、轴向速度以及径向速度都大于牛顿流体,而切向速度小于牛顿流体;同时,旋流器内非牛顿流体的零轴速包络面(LZVV)比牛顿流体更加靠近器壁,这导致旋流器中非牛顿流体在同等条件下比牛顿流体的分离效率低;以上这些特性为进一步充分认识用于分离非牛顿流体的旋流器分离机理提供依据.