低雷诺数k-ε模型钝体绕流场预测能力研究

以1∶3缩比标准MIRA三厢车型为对象,基于合理的网格策略,应用AB、LS、AKN和CHC四种低雷诺数k-ε湍流模型,对其外部绕流场进行数值仿真.以风洞试验数据为准,通过比较气动阻力系数及车身表面压力系数,系统研究四种低雷诺数湍流模型针对处于车体不同部位存在不同运动特征流动的仿真特性,进而明确四种低雷诺数模型针对高雷诺数临地面钝体绕流预测能力的强弱.

低雷诺数非线性k-ε湍流模型及其应用

本文发展了一个低雷诺数非线性k-ε湍流模型,其特点是考虑了湍动能及湍动能耗散速度的非线性扩散过程,采用了一个非线性雷诺应力表达式,引入了壁面修正函数以考虑湍流的近壁低雷诺数效应.应用该模型计算了湍流槽流和湍流库埃特流.与实验结果的比较表明,所建模型对包括近壁区在内的整个计算域的各湍流量都能给出非常满意的预测结果.

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。

6种低雷诺数k-ε模型在三维附壁剪切流中的数值模拟与对比分析

采用Fluent14.0中的标准k-ε湍流模型及其包含的6种低雷诺数k-ε湍流模型,对三维附壁剪切流进行数值模拟,并依据湍流流动的壁面限定条件及其流动特性,对计算模型及其计算结果进行分析。结果表明,大部分低雷诺数模型相对于标准k-ε模型,其计算准确性都有所改进。但其中LB、LS模型不符合壁面限定条件,而AB与CHC模型的计算结果与湍流壁面的流动特性不符。在对流动速度场的模拟中,LB、YS及AKN模型准确度相对较高。并对采用不同常数的AKN模型进行了数值测试,结果表明采用标准k-ε模型所用常数的AKN模型的计算结果最为准确,且模型相对较为合理。在对三维附壁剪切流的低雷诺数流动的模拟过程中,建议采用AKN模型。

运用低雷诺数非线性k-ε模型研究湍流分离流动

给出了一个低雷诺数非线性ｋ－ε湍流模型，其中采用了一个非线性雷诺应力表达式并引入了两个考虑湍流近壁效应的修正函数。应用该模型和标准ｋ－ε模型计算了两种不同膨胀比的后台阶分离流。与实测结果比较表明，低雷诺数非线性模型结果较标准ｋ－ε模型结果有明显改进，它对流场的各特征量包括分离—再附长度、时均速度及各雷诺应力分量均给出了较好的预测。

基于低雷诺数k-ε双层模型正弦波壁流动的数值模拟

正弦波壁近区流动存在顺压和逆压梯度的交替变化,并伴有流动分离现象,难以求其精确数值解.利用TTM方法在整个计算区域生成曲线贴体坐标系,然后运用低雷诺数k-ε双层紊流模型并结合混合有限分析离散格式,对正弦波壁流动进行了成功的模拟.计算结果表明,波壁背流面存在一个椭圆形分离区,分离区长度及近壁压强分布与实验资料和前人计算结果吻合较好.

高雷诺数下基于ANSYS内螺纹管换热计算的k-ε模型分析

以某高校电蓄热锅炉为研究对象,采用内螺纹管作为主要换热元件,在高雷诺数工况下进行计算时所得结果与ANSYS模拟结果存在较大误差。因此,针对ANSYS模拟常用的k-ε计算模型进行分析,并在此基础之上进行改进,建立了新的k-ε-LW模型,以达到理论计算与模拟结果相吻合的目的。

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.

紊流k-ε双方程数学模型应用于铁路客车车内气流组织的模拟计算

运用紊流 k- ε双方程数学模型理论对铁路空调客车 (硬座车 )车内气流组织 ,主要是速度场、温度场进行了模拟计算。计算中采用了交错网格和压力修正法 ,建立了计算边界条件。并与试验结果进行了简单对比 ,初步提出了有效预测车内气流组织状况的方法。

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。

一种新的紊流模型—k-ε-S模型

本文提出了一种新的紊流模型,即k-ε-S(turbulent kinetic energy-dissipation-Stochastic theory)模型。该模型采用窦国仁的紊流随机模型,其涡粘性系数为二阶张量,从而克服了k-ε-E(turbulent kinetic energy-dissi-pation-Eddy viscosity)模型中Boussinesq各向同性涡粘性系数假设的缺陷。可以证明,k-ε-E模型可看成是k-ε-S模型的特殊情况。提出了适用于k-ε-S模型及应用范围较广泛的壁函数关系。通过对宽明渠均匀流和方腔流的计算表明,提出的k-ε-S模型是成功的,且优于k-ε-E模型。

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。

低雷诺数模型模拟UV反应器湍流流场

依据低雷诺数k-ε模型,用CFD商业软件FLUENT,对UV消毒反应器进行数值模拟.UV消毒反应器结构的设计可以在很大程度上影响到饮用水的消毒水平,并且影响到了反应器的运行维护费用,因此优化反应器的结构设计十分重要.结果表明,运用低雷诺数k-ε模型模拟UV流场得到的结果能很好地符合实验得到的结果.因此,低雷诺数k-ε模型可以作为分析UV消毒反应器内的流场分布的可靠模型,该模型可以应用于分析不同结构的UV消毒反应器内的流动情况,帮助改善反应器的结构设计以达到改进消毒效果的目的.

基于RNG k-ε紊流数学模型的闸门井体型优化设计

本文以新疆北部地区某大型倒虹吸工程为研究对象,为解决出口闸门振动问题,采用采用三维RNG(Renormalization Group)k-ε紊流数学模型数值模拟手段针对该倒虹吸出口工作闸门井体型进行了优化比选设计。对倒虹吸出口闸门井体型分别就原方案、修改方案一及修改方案二进行数值模拟计算,最终分析认为,仅考虑水力学指标前提下,修改方案一可作为最终推荐方案。

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）。

绕翼型低雷诺数流动的数值分析研究

分离泡的产生是绕翼型低雷诺数流动的一个重要特征,分离泡通常都是非定常的,会对整个流场产生极大的影响,由于分离附面层的不稳定性,很快诱发转捩,并产生湍流再附。文中通过求解雷诺平均N-S方程,数值模拟了绕Eppler387翼型的低雷诺数非定常流动,并对两方程SSTk-ω湍流模型,代数B-L模型和层流的计算结果作了比较。N-S方程和两方程湍流模型的控制方程非耦合求解,时间推进均采用近似因子方法(AF);空间离散无粘项采用ROE格式,粘性项用中心差分方法计算;计算非定常流场时,采用伪时间子迭代(τt-s)方法保证二阶时间精度,湍流模型计算时都是在固定点转捩。最后分析了转捩对低雷诺数流动的影响、分离泡的存在引起的流动不稳定性和周期性的脱出涡,数值计算给出的时间平均升力系数、阻力系数和压力分布与实验结果比较吻合。

两种紊流模型在密度分层流中的比较研究

通过3组理想化数值实验,比较近海区域最常用的2种紊流模型MY(Mellor,Yamada)模型和k-ε模型在模拟密度分层流的差异,前2组突出风和底切应力对水流紊动的作用,后一组突出潮流的作用,模拟结果显示2种紊流模型在模拟密度分层流时,都能反映出密度分层对垂向紊动扩散的抑制作用,这是通过双方程中浮力项来体现的,相比之下,MY模型的浮力项在峰值处稍大一些。但由于浮力项数值较小,不是引起两种模型垂向涡粘系数差异的主要原因。粘性耗散项的差异才是造成两种紊流模型模拟结果差异的主因:MY模型的粘性耗散在峰值处比k-ε模型稍小,因此MY模型模拟结果的紊动扩散作用要强于k-ε模型。

k-ε模型中紊动扩散系数的修改及验证

本文用环境水力学方法推求污染带内的紊动扩散系数,代替标准k-ε紊流模型中的紊动扩散系数Γ=v_t/V_t,试图克服k-ε紊流模型中紊动扩散系数假定为各向同性的缺陷。用两种方法确定的紊动扩散系数分别代入扩散方程进行数值模拟,并与实测资料进行了比较。结果表明,环境水力学方法所确定的紊动扩散系数更符合实测资料。