喷水推进器数值模拟所需流场控制体的研究

首先,采用CFD方法对喷水推进器进行性能预报与分析,通过数值计算结果与厂商提供数据的对比,表明所用方法和建立的数值模型是可信的.然后,主要研究流场控制体大小对喷水推进器性能预报的影响,即分别从深度、宽度和长度三个维度对喷水推进器CFD模拟所需流场控制体进行调整,对比分析对计算结果的影响.通过分析流量、功率和推力等外特性指标与内部流场速度等物理量的分布,最终确定喷水推进器性能数值预报所需流场控制体的大小.     

数值模拟在水工模型试验中的应用

利用计算流体力学方法对水工模型试验中需要获取的泄流能力、流速、压力等水力学参数进行数值计算,结果与实测数据符合较好,表明可以利用数值模拟解决水工模型试验中的部分水力学问题,并可以作为水工模型试验的一个补充,为对泄水建筑物体型合理性的判断和优化提供依据。     

基于大涡模拟的不同攻角下导叶全流道数值分析

采用大涡模拟方法对某一具体工程采用的对称型导叶进行数值模拟。数值离散时,采用SIMPLEC算法实现速度、压力变量的分离求解。最终得到其活动导叶模拟流道速度场、压力场以及涡量场分布。结果表明导叶正压面上压力随攻角的增加而增大;负压面上压力随攻角的增加而减小,并出现明显回流现象。大攻角时导叶尾部出现湍动能很大的周期脱落尾迹涡。     

水下推动器作用下氧化沟流场的数值模拟

该文通过建立推动器三维数学模型,采用MRF模型定义其转动、RNG k-ε模型模拟流场湍流变化的方法对水下推动器作用下的氧化沟流场进行了三维数值模拟,并用充足的实测数据对模拟结果进行验证.模拟值与实测数据吻合良好,表明该数学模型能较为准确有效地模拟出推动器作用下氧化沟流速的分布及三维流场的沿程变化情况.     

计算流体力学数值模拟方法的探讨及应用

计算流体力学数值模拟方法可用于各种流体的绕流特性分析,在大跨桥梁、水利工程、土木工程、航空航天等领域均有着广阔的应用前景。将此方法与传统的风洞试验方法进行了对比分析,对计算流体力学数值模拟方法的特点、应用领域及基本方程等进行了阐述。通过具体算例,探讨了计算流体力学软件Fluent关键参数的设置,并将数值模拟的计算结果与风洞试验结果进行了分析比较。结果表明,Fluent计算结果与风洞试验结果在分布规律上完全一致,在建筑物表面各点的风压分布上,也吻合的较好。     

配水器流场的数值模拟

用数值方法模拟注水井中所用配水器内的三维粘性流场,计算不同规格水嘴在不同注水流量下的总压损失情况,并对流场进行分析。研究了总压损失与水嘴直径和注水流量之间的关系,得出了二者间的影响方程,为油田注水井分层流量调配提供依据。     

火电厂空冷平台换热的数值模拟

本文利用计算流体力学软件对火电厂中直接空气冷凝器的换热情况进行数值模拟。并根据计算结果提出增加空冷平台最外一圈风机功率及在空冷平台下方修建挡风建筑以提高空冷平台换热效率的可行性建议。     

基于 Fluent 的水气两相流的数值模拟

在水利工程中,因水流水头高、流速大、紊动强、水流表面或过流边界突变．造成大量的空气掺入水流中．形成水气两相流．称之为掺气水流。随着计算机技术的迅速发展．计算流体力学的数值模拟技术有了很大发展．本文以Fluent6．2软件为基础．采用标准紊流模型．对明渠水气两相流进行了数值模拟研究．     

围压条件下射流流场的数值模拟研究

本文建立了围压条件下井底射流流场的物理模型，采用标准的k-ε双方程模型，用有限元方法对围压条件下的紊流淹没射流进行了数值计算，并对模型的系数进行了优选。研究发现，在c1=1.60时得到的流场参数和实验结果吻合良好。计算结果表明，在射流出口速度不变时，射流的轴心无因次动压衰减规律、断面内的轴向速度分布规律和径向速度分布规律不随围压的变化而变化，射流的速度分布同样具有自相似性。从而为深井钻井中水力参数优选及高压水射流破岩设计提供了依据。     

粘弹性流体平面收缩流动的数值模拟

在石油、化工、轻纺和材料等工业中，有大量粘弹性液体的流动问题。如原油升举过程和管道输送中的流动；聚合物溶液和纸浆的流动等。由于粘弹性具有复杂的流变性，实验模拟和解析求解都较困难，随着计算机和计算流体力学的发展，粘弹性流体流动的数值研究日益活跃，成为非牛顿流体研究的一个重要方向。粘弹性流体运动数值模拟的主要困难在于：当Ｒｅｙｎｏｌｄｓ数和Ｗｅｉｓｓｅｎｂｅｒｇ数达到一定值以后，方程组在求解域内是混合型的，既有椭圆型区又有双曲型区［１］，已有数值计算方法只是得到小Ｒｅ数（Ｒｅ≤８）和小Ｗｅｉｓｓｅｎｂｅｒｓ数（Ｗｅ≤０．４）的结果［２］，因此，探讨这类问题的数值方法有重要的实用意义。本文在二维Ｍａｘｗｅｌｌ流体控制方程组类型分析基础上，采用类型相关格式求解原始变量方程，对粘弹性流体二维流动进行了数值模拟，得到收缩通道在Ｒｅ＝０～２０００和Ｗｅ＝０～０．８的流动结果。和已有算例比较，扩大了线性粘弹性流体的可计算范围，为进一步研究粘弹性流体三维流动的数值方法打下了基础。     

水下高速喷气气水流场研究

水下喷气是一个复杂的过程，本文在一定假设的基础上，将复杂的流场分为三部分：喷管内流场、气泡流场及流体水流场。喷管内流场采用准一维模型，用差分格式求解，气泡模型采用滞止等压泡模型；液体流场采用MAC方法，通过步进法实现三个流场的耦合求解。给出了几种环境压力及速度下的数值计算结果，初步掌握了水下喷气的特征。     

基于CEL方法的带结构物溃坝流数值模拟

随着全球气温的不断升高,极端天气现象增多,溃坝现象成为水工结构方向需要重点防范的自然灾害。溃坝流的发展会对下游结构物产生巨大的破坏作用,因此深入探究溃坝流现象的水动力学特性以及溃坝流下游结构物所受到的冲击力影响势在必行。本文针对带有结构物的溃坝流动问题现象,采用CEL方法(Coupled Eulerian-Lagrangian analysis,耦合欧拉-拉格朗日方法),对于溃坝流的发展、演化进行了数值模拟。研究结果表明,模拟结果中溃坝流自由表面及流体尖端时程变化与文献试验结果拟合较好,CEL方法可应用在溃坝流现象的模拟,并且具有较好的准确性和精度。结构物材料性能、高度及与结构物与溃坝流间的位置,均会影响溃坝流的运动状态以及结构物的受力变形状态,在不考虑结构物破坏的情况下,提高结构物弹性模量,增加结构物高度,以及减小结构物与溃坝流间的距离均可提高结构物对于溃坝流的阻挡作用。     

蝌蚪模型并列游动的数值研究

该文通过数值求解雷诺平均N-S方程,对高雷诺数下蝌蚪模型同相位和反相位并排游动进行了数值研究,揭示了并列蝌蚪群游的流动机制。研究表明,非流线型的蝌蚪并列群游与流线型的鱼体不同。蝌蚪同相位并列游动时,总推力比单独游动时低,尽管能量消耗有所增加但推进效率更高;蝌蚪反相位并列游动时,总推力比单独游动时低,但比同相位并列游动时高,间距很近时消耗的能量会显著增加,而推进效率依然提高。蝌蚪的钝体头部产生的涡在群游时有利于增加推力。     

Numerical simulation of the aerodynamic characteristics of heavy-duty trucks through viaduct in crosswind

In our numerical simulation the hybrid mesh and the SST k-ω turbulence model are adopted to investigate the variations of the aerodynamic loads and the flow field of heavy-duty trucks while crossing a viaduct with 1.1 m high fences in a crosswind at a velocity of 20 m/s. The results show that, with the protection of a fence, the side force is weakened, and the rolling and yaw moments are strengthened while the truck is crossing the viaduct, which relatively reduces the roll-over safety and the driving stability of the truck. Meanwhile, the direction of the side force changes when the truck enters the viaduct, which makes the roll-over safety and the driving stability the lowest during the process.     

计算流体力学在纵向式公路隧道火灾通风中的仿真

隧道一旦发生火灾，如果处理不当，将造成严重后果。为了预防和控制隧道中的火灾，必须研究烟气在隧道中的流动，进行数值仿真是一条简洁有效的途径。随着国外在计算流体力学（CFD）的兴起与发展，为这一问题的研究提供了可能。鉴于此，本研究以京珠高速公路粤境南段隧道工程为工程依托，采用计算流体力学的研究方法进行通风仿真，对研究国内公路隧道火灾通风控制具有现实意义。     

Flow structures and hydrodynamics of unsteady cavitating flows around hydrofoil at various angles of attack

This paper investigates the unsteady structures and the hydrodynamics of cavitating flows. Experimental results are presented for a Clark-Y hydrofoil fixed at ?= 0?, 5? and 8?, for various cavitation numbers, from subcavitating flow to supercavitation. The high-speed video camera and the particle image velocimetry(PIV) are applied to observe the transient flow structures. Statistics of the cavity lengths, the velocity and vorticity distributions, as well as the turbulent intensities are presented to quantify the unsteady process. Meanwhile, the dynamic measurement system is used to record the dynamic characteristics. The experimental results show that the flow structures and the hydrodynamics of the cavitation vary considerably with various combinations of angles of attack and cavitation numbers. Under various conditions, the cavitation can be generally grouped as the inception cavitation, the sheet cavitation, the cloud cavitation and the supercavitation. The cloud cavitation exhibits noticeable unsteady characteristics. Experimental evidence indicates that the hydrodynamics are clearly affected by the cavitating flow structures, the amplitude of the load fluctuation is much higher in the cloud cavitating cases.     

Numerical study on propulsive performance of fish-like swimming foils

1. INTRODUCTION The study of the movement of fishes can be very informative in exploring mechanisms of unsteady flow control because movements in fish is a result of many millions of years of evolutionary optimization. Previous studies have shed light on …     

草鱼幼鱼游泳能力及游泳行为试验研究

在28±1℃水温下,利用自制鱼类游泳行为试验装置,采用流速递增法,研究了体长5.0~15.0 cm草鱼幼鱼的游泳能力和游泳行为。结果表明:该体长范围内的草鱼幼鱼临界游速在68~100 cm/s之间,临界游速基本随鱼类体长增加而线性增长;在整个试验过程中,根据鱼类对水流流速的游泳行为响应,鱼类的摆尾频率随着水流速度的增加而线性增加,整个游泳过程分为4个阶段,每个游泳阶段的最大流速依次为临界游速的45.6%、82.8%、95.9%和100%。本研究成果可为四大家鱼游泳能力进行有益补充,也可为鱼道流速设计提供游泳能力参数。     

带扭曲舵船舶自航因子数值预报

为研究扭曲舵的节能效果,以标准船模KVLCC2为对象,设计了合适的扭曲舵,进行基于CFD方法的实船自航因子预报。该文首先以带常规舵的船模为对象进行了船-舵模型阻力试验、螺旋桨模型敞水试验和船-桨-舵模型自航试验数值模拟,通过数值结果与试验结果的对比,验证了数值方法的有效性。然后根据螺旋桨尾部流场设计扭曲舵,进行了带扭曲舵的船-舵模型阻力试验和船-桨-舵模型自航试验数值模拟,基于数值模拟结果,分析得到了实船自航因子,并将其与带普通舵的实船自航因子进行比较;结果表明,所设计的扭曲舵可以较好地提高螺旋桨推进效率,使相同航速下的螺旋桨转速降低,达到期望的节能效果。