隧道火灾不同CFD模型的对比分析及试验验证

为筛选出适用于隧道火灾模拟、科学经济的CFD(Computational Fluid Dynamics,计算流体动力学)模型,为复杂结构的隧道内发生火灾时的数值模拟提供科学参考,基于Heskestad羽流理论,提出传质体热源模型。使用FLUENT软件对比不同物理模型、燃烧模型等的计算结果,并开展缩尺试验进行验证。结果表明,不扩大计算域可能造成顶棚下方温度的不对称分布,而隧道两端扩大的计算域能够消除不合理的边界条件对隧道内温度场的影响。布辛涅斯克(Boussinesq)近似理论假设空气物性不变,但实际上空气的热扩散系数会随着温度的升高而提高,因此使用布辛涅斯克近似的原则得到的温度与实际差异较大。提出的传质体热源模型能够较准确地预测隧道顶棚下方的最大温度,案例的计算误差在10%以内。然而,该模型没有考虑壁面对流散热和空气卷吸的情况,因此在一定程度上高估了纵向温度分布。

基于CFD模型的大跨度温室自然通风热环境模拟

大跨度温室作为一种新型南北走向的钢骨架覆膜温室,解决了传统日光温室土地利用率低、空间狭小的问题。为了研究在自然通风条件下大跨度温室的温度和气流场的分布规律,以及不同室外风速条件下通风口开度对大跨度温室温度和气流场的影响,利用计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)软件构建三维稳态大跨度温室模型,模拟自然通风条件下大跨度温室内的温度场和气流场,并采集典型晴天下通风口开启50%时大跨度温室内13个测点的温度,将各测点的测量值与模拟值进行比较,最后利用已验证模型模拟分析通风口开度(25%、50%、75%、100%)在不同室外风速(1、2、3、4 m·s^(-1))条件下的大跨度温室温度和气流场。验证结果表明:模型模拟值与实测值的绝对误差在0.2~2.8℃,均方根误差为1.6℃,最大相对误差为9.9%,平均相对误差为4.1%,表明模拟值与实测值吻合良好。模拟结果显示,温室顶部温度高,底部温度低;室外冷空气从西侧通风口进入,温室内西侧温度低于东侧;温室内平均风速从南到北逐渐减小;温室中部风速明显小于东西两侧。大跨度温室上通风口及侧通风口全开时,温室内温度分布较均匀。温室通风口开度一定时,温室内通风率与室外风速呈显著线性正相关。考虑温室内温度及风速对作物的影响,以降温为主要目的时,建议通风口开度取75%~100%,若室外风速大于3m·s-1且室内温度能满足作物生长,则建议通风口开度<75%。

喷雾干燥过程的CFD模型

应用气粒两相流理论和计算流体力学 (CFD)知识 ,结合喷雾干燥的特点 ,建立了模拟喷雾干燥室内气体颗粒两相湍流流动的 CFD模型。讨论了该类模型的数值求解过程 ,并结合实际脉动燃烧喷雾干燥过程进行数值模拟 ,得到了喷雾干燥室内气流的温度、湿度分布图 ,气体流线图和颗粒相的运动轨迹图。模拟结果表明该

高频通气模式下人体呼吸过程的CFD模型及模拟

呼吸系统疾病患者在治疗中不能进行自主呼吸,需要借助于呼吸机维持机体正常新陈代谢.为研究高频通气模式下人体的呼吸过程,应用计算流体动力学(CFD)方法,建立了一个从口腔到肺部的三维CFD模型,对高频通气模式下,人体呼吸道内部的压力场和流速场进行数值模拟研究.结果表明:增加通气频率可有效增加气体在呼吸道内部流动时的湍动,从而改善气体的传质交换效率.

预测开敞空间蒸气云爆炸强度的CFD模型综述

从气体爆炸过程的控制方程出发 ,介绍了几种典型的预测开敞空间蒸气云爆炸 (UVCEs)强度的 CFD模型 ,讨论了它们的异同点 ,评述了它们在实际应用中的优越性和局限性 ,并分析了发展趋势。

基于CFD模型的安全壳地坑过滤器上游分析工作

由于瑞典Barseback核电站的堆芯熔化事故,全球核电站都开展了新型地坑过滤器的设计工作。碎片的传递分析是设计工作的一个重要部分。通过逻辑树方法,碎片传递分为破裂传递、冲洗传递、水池传递和再循环传递四个阶段。传递过程中,碎片需要满足最小湍流动能TKE和最小流速要求,保证碎片在流体中悬浮、翻滚、滑行和过台阶,最终传输到地坑过滤器。利用CFD分析方法,对安全壳厂房进行三维建模,对碎片传递过程中的湍流动能TKE和流速进行分析,得到传递到地坑过滤器的碎片的传递比。

基于CFD模型的不同计算参数对管道数值模拟计算研究

以某轴流泵真机为研究对象,应用ANSYS-CFX软件对其在不同工况及不同表面粗糙度下展开数值模拟计算,并对轴流泵的水力特性和内部流动进行了分析。以直圆管内的流动为研究对象,在考虑粗糙度的情况下,进行数值模拟计算。以实验数据为基准,对数值仿真的准确性进行研究,并探究近壁面网格分布对数值模拟计算的影响规律。在此基础上,对不同工况下,不同表面粗糙度对轴流泵的水力特性及内部流动的影响展开研究。研究结果表明表面粗糙度对轴流泵的水力效率和扬程有明显影响。

基于CFD模型地面钻井抽采对采空区气体浓度场的影响分析

以某矿5#煤层的保护层作为研究对象,通过建立采空区瓦斯抽采的三维物理模型,数值模拟得到采空区未抽采前气体浓度场及地面井单井抽采和多地面井抽采条件下采空区气体浓度场分布。结果表明,在未实施地面钻井抽采时,靠近工作面侧瓦斯浓度较低,氧气浓度较高,随着往采空区深部距离的增加,瓦斯浓度逐渐升高,氧气浓度逐渐降低;单钻井抽采瓦斯会增大采空区富氧带范围,氧气浓度会随着瓦斯抽采流量的增加而增大;联合钻井抽采会在采空区内部形成较为均匀分布的低压区,在保证抽采瓦斯浓度的同时,又不会导致采空区内漏风而急剧扩大富氧带范围。结果为现场采空区瓦斯治理工作提供一定的理论依据。

电絮凝法处理含磷废水CFD模型的构建与验证

利用Fluent 6.3将可变级吸附动力学模型与水动力模型进行组合,建立双铝电极电絮凝反应器处理含磷废水的计算流体力学模型,并通过试验验证了CFD模型的有效性。将VOK吸附动力学模型模拟结果与CFD模型模拟结果进行对比发现,CFD模型模拟结果与试验结果更相符,说明水动力条件在电絮凝絮体吸附废水中磷的过程中是至关重要的。研究还发现Langmuir-Freundlich吸附等温线与法拉第定律结合的VOK模型能够更好地描述电絮凝絮体对磷的吸附过程,说明电絮凝除磷过程是均质吸附与非均质吸附的结合。

间接换热式列管回转干燥机CFD模型的确定

本文通过对间接换热式列管回转干燥机传热机理的分析研究,建立了一个适用于列管回转干燥机内干燥过程研究的CFD模型,用于模拟列管回转干燥机内固体颗粒的运动轨迹、固体浓度场、速度场、温度场和列管表面的换热系数等参数。

铝电解槽集烟管集气均匀性的CFD模型

基于SolidWorks三维建模平台及Ansys-Workbench仿真计算平台,建立了计算电解槽集烟管均匀性的CFD仿真模型。对比现场测试数据,所建立的CFD模型能够较好地重现真实集烟管内部烟气流动情况,并作为优化集烟管的均匀性指标对中铝公司遵义分公司350 kA电解槽集烟管进行了优化改造。

复杂地形下的数据采集和CFD模型精度分析

介绍了一种基于LoRa协议的风数据采集方法,改进的CFD计算模型进行数值预测,交叉验证得到每组数据的实际值和预测值,均方根误差、相关系数和显著性检验对结果进行分析。结果表明背风坡预测误差大,迎风坡和侧风坡风速误差0. 5m/s左右,风向误差30。左右。

PCV阀CFD模型简化计算方法

本文利用CFD求解软件STAR—CD对发动机零件PCV阀进行数值模拟，计算不同空气流量下的压力损失，并与试验结果对比，完成CFD模型的标定。

基于CFD模型的双膜大跨度拱棚热环境模拟

为探明多层覆盖对大跨度拱棚典型季节热性能的影响,采用计算流体力学(CFD)方法构建双膜大跨度拱棚模型,探究夏季无风和冬季有风2种较为极端环境下拱棚内热环境的分布规律,并与单膜大跨度拱棚进行对比。结果表明:拱棚内温度模拟值与实测值的平均相对误差为1.53%,均方根误差0.75℃,构建的CFD模型可准确模拟双膜大跨度拱棚内的温度分布;夏季工况下双膜大跨度拱棚在缓冲区域会产生高温积聚,导致双膜大跨度拱棚平均温度比单膜大跨度拱棚高约1℃;冬季工况下双膜大跨度拱棚内外层空间温差较大,双膜大跨度拱棚平均温度比单膜大跨度拱棚高5.1~10.6℃。综上,双膜大跨度拱棚更适用于寿光地区的气候环境。

新型槽肋结构液冷板性能研究及全CFD模型优化

为了提升动力电池热管理性能,本文提出了一种以离散、倾斜和交替排列为分布特征的槽肋结构液冷板,其中槽结构用于强化冷却液和内壁面换热,肋结构用于引导流体流动并支撑流道空间。以方形锂离子电池组为研究对象,利用Comsol建立传热流动仿真模型开展数值模拟研究。结果表明,槽结构可使液冷板内部形成纵向旋流提升换热能力,肋结构可有效均衡流量分布提升温度均匀性,相比传统直流道液冷板,新型液冷板的电池组最高温度和接触面温度标准差分别下降了1.04℃和0.4336℃,进出口压差则仅增加7.8 Pa。此外,本文将液冷板内部划分为棋盘式空间,采用全CFD模型结合单目标遗传算法获得槽肋单元在液冷板中的最优分布,相比初始方案,优化后电池组最高温度仅增加了1%,但温度标准差和压差分别下降了33%和9%,具有优异的综合性能。

基于CFD数学模型的电磁搅拌技术对铝合金激光焊填丝元素分布的影响及计算机分析

铝合金激光焊接中,采用外加电磁场,操纵感应体积力引起液相金属流动,从而模拟含硅填料的元素分布。为了对熔池内部液体动力学过程有更深刻的认识,通过一个CFD模型借助计算机模拟熔体流动。本研究的主要内容是,不同频率外加磁场作用下,将填丝元素分布模拟结果与相同参数下的实验结果进行对比。结果表明,两种情况下,填料合金元素分布呈空间周期性。根据CFD模型可知,周期性感应电磁体积力引起了熔融流体的调制,从而导致填料元素分布的变化。

基于CFD离散相模型雾滴沉积特性的模拟分析

为分析三维空间中气流对雾滴飘移的影响,该文基于计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)离散相模型的粒子跟踪技术,研究了不同喷雾条件下的雾滴特性。该文在条件为3m×2m×2m的长方体计算区域,喷嘴置于长方体顶端(上表面的几何中心),在合适的边界条件参数下,对喷雾高度为0.25～2m,风速为0～3m/s变化范围内的雾滴沉积特性进行了分析。结果显示,雾滴的分布趋势(偏移量)随风速和喷雾高度大小而变化:雾滴的沉积量随喷雾高度和风速的增加逐渐减小,其最大值为100%(喷雾高度为0.25m,风速为0),最小值为7.2%(喷雾高度为2m,风速为3m/s),其沉积率最大值和最小值分别为79.07%和3.98%,并基于该方法建立了雾滴沉积量和沉积率的预测模型。该研究为精量施药提供参考。

基于CFD和线性模型的多岛礁海上风电场模拟分析

以海上风电场周边岛礁上的风速观测资料为边界条件,利用线性模型和CFD模型分别对风电场场区的风资源进行了模拟。通过将模型模拟结果与海上风电场测风塔实测数据进行率定和验证,认为线性模型和CFD模型对多岛礁海域的风速模拟结果均偏小,但是与海上测风塔进行风资源模拟的结果相差不大。分析结果表明:在海上风电的前期工作过程中,可以使用岛礁处测风塔;CFD模型的模拟结果略好于线性模型的模拟结果,这主要是由于前者考虑到了大气稳定度的变化,因而可以更准确地模拟海上的风切变和湍流强度。