数据中心高架地板模型和湍流模型评估

为提高数据中心气流组织温度预测的准确性，对多孔介质模型、多孔阶跃模型、体积力模型三种穿孔面模型对机柜前后侧温度分布的预测性能进行研究，通过均方根误差对三种模型预测精度进行评估，体积力模型表现最佳。此外，对10种RANS湍流模型的准确性进行了研究，Spalart-Allmaras、LRN k-ε模型的准确性优于Standrad k-ε模型。     

基于风轮平均风速的风电场致动盘模型

针对风电场空气动力学计算中致动盘模型参考风速难以确定的问题,本文提出了一种根据风轮平均风速计算致动盘动量源项的方法。该模型使用体积修正因子对致动盘区域动量源项进行修正,降低致动盘区域网格辨识误差对模拟的影响;结合拓展k-ε湍流模型,改进ε源项参数的分布规律,提高模型对于风电场尾流模拟可靠性。Nibe-B风力机和Homs I近海风场的尾流计算结果表明所提出的模型能够较为准确地模拟风电场空气动力场分布。     

蜂窝密封内耦合传热特性的研究

采用耦合传热数值计算方法,研究了典型航空发动机阶状蜂窝密封内的传热特性,并利用实验数据对数值方法的正确性进行了考核。计算得到的转子面和静子面上换热系数分布与实验值吻合良好。通过对比5种不同的两方程涡黏湍流模型,结果表明:k-ω湍流模型和SST湍流模型在高温度梯度区域对换热系数分布的求解具有较高的精度,明显优于标准k-ε和k-εRNG湍流模型。与光滑面迷宫密封相比,蜂窝芯格结构对转子面上平均换热系数影响较小,但大幅减小了密封静子面上的换热能力;蜂窝芯格结构使得齿尖温度梯度略微增大,但明显使得静子固体区域的温度梯度减小。     

单隔间内氢气流动分布特性数值模拟与实验验证

以局部隔间氢气流动分布特性研究实验装置中的单个隔间作为几何结构,建立小空间内氢气分布数值研究的计算流体动力学分析模型,对不同湍流模型适用性展开讨论分析,通过对比实验数据和模拟数据,给出最优湍流模型的选择,进一步对低质量流量工况下氢气在小空间内的流动分布进行数值模拟。模拟结果表明:在选取的6种两方程湍流模型中,采用Realizable k-ε、RNG k-ε、Standard k-ε湍流模型计算得到的结果与实验值吻合较好,能够准确地反映氢气在小空间内的释放过程和分布情况;低质量流量工况下,氢气主流区域径向范围较小,氢气在容器中上部呈稳定均匀分布。     

受限空间狭缝射流传热特性数值模拟研究

狭缝冲击射流是一种高效的换热形式,传统湍流模型无法准确预测其换热规律。采用常用的k-ε系列湍流模型和k-ω系列湍流模型,结合Kato-Launder模型、剪切流修正模型、间歇转捩模型和横流效应修正模型,对受限空间狭缝射流开展了数值模拟研究。结果表明,标准k-ω湍流模型结合Kato-Launder模型和剪切流修正模型可在两种典型冲击距离下都成功预测壁面传热特性,间歇转捩模型对SST k-ω剪切应力输运湍流模型预测能力的改善作用极其有限,而Kato-Launder模型可以极大改善SST k-ω湍流模型在较小冲击距离下的传热预测能力,但在较大冲击距离下,Kato-Launder模型会预测出更为显著的努塞尔数伪第二峰值。     

二维U型弯管流动中湍流模型的性能研究

采用FLUENT中8个湍流模型以及曲率修正后的模型对U型弯管中的二维流动进行了模拟,详细对比了两个雷诺数10~5和10~6下速度、湍动能、湍流剪切应力、摩擦系数和静压力系数的实验和模拟结果。研究发现,当Re=10~5,Realizable k-ε模型、Spalart-Allmaras模型、RNG k-ε模型能准确模拟出流动分离的位置;当Re=10~6,所有模型预测到的分离位置都滞后。曲率修正对SKE以外的湍流模型预测性能基本上没有改善;SKE模型对曲率修正的影响最为敏感,对速度、湍动能、内壁面处的摩擦系数的模拟结果都有一定的改善。     

单圆弧直列扩压叶栅中三维湍流流动的数值计算

本文采用k-ε湍流模型,应用了“抛物化”的方法,对直列扩压叶栅中三维湍流流动进行了数值计算。与“准层流”模型计算及实验结果比较表明,在叶栅的湍流流动计算中,κ-ε模型将是比较适合的。     

不同湍流模型建筑风湍流特征精确性研究

针对长宽高为1:4:4的AIJ建筑模型进行建模,拟合风洞入流实验数据得到服从指数分布的入流风剖面,为数值模拟与实验测试入流条件的一致性提供保证。以RNG k-ε、Realizable k-ε及LES等3种模型为依据进行数值计算,选定较典型的屋顶中心、背风面旋涡中心点垂直方向上的三维速度,与实测数据分别从定性、定量两个角度进行对比分析,结果表明:LES计算结果与实验值吻合程度最高、RNG k-ε模型次之、Realizable k-ε模型最差,但总体趋势都与实验值较接近;基于SPSS统计分析软件,利用非参数独立样本检验及相关性分析等数理统计理论初探性地定量说明了以上3种模型的精确程度:均未出现显著性差异,且相关系数均大于0.8呈高度相关。验证了不同湍流模型的精确性,并为城市建筑环境风湍流的数值模拟技术提供规范性指导。     

几种湍流模型在晶体生长模拟中的应用及比较

利用块结构化网格对一典型工业用单晶硅CZ结晶炉进行离散,对炉内硅熔体的对流换热、所有部件内的传导换热和炉腔内的辐射换热进行整体耦合求解。针对大尺寸坩埚内的硅熔体湍流,分别应用低雷诺数k-ε模型、标准k-ε模型和k-ε两层湍流模型进行模化。通过比较分析发现,应用三种湍流模型都能预测高温硅熔体的湍流结构,且基本一致,但各模型中对近固壁湍流的不同处理方法对固液凝固界面形状的模拟结果有较显著的影响。     

近壁区理论耗散率k-ε模型的研究

提出在湍流边界层近壁区采用共振三波的理论模型描述湍流相干结构,根据理论模型计算了ε的分布。并且在传统k-ε模式基础上依照理论ε值计算了平均速度分布。在粘性作用层理论值与直接数值模拟符合很好。表明该理论方法不仅有益于对湍流机制的了解,而且可能为湍流的近壁模型化开辟一条新的途径。     

超音速射流在高温气体环境中引射特性的模拟研究

本文以超音速氧气射流为研究对象,采用温度修正的k-ε湍流模型,对氧气射流在不同环境温度下的引射行为进行数值模拟研究.通过对模拟结果与文献中试验结果的比较发现温度修正的k-ε模型能够准确预测高温环境中射流行为.射流引射行为的模拟结果表明:环境温度对湍流射流的引射行为有很大的影响,在标准大气压下,随着环境温度的升高,射流引射率降低.与此同时,室温下的模拟结果符合经验公式,而在高温气体环境中,温度对湍流混合增长速率的影响不可忽略,随着环境温度的升高,环境气体密度和湍流混合增长速率均减小,从而使射流引射率降低并逐渐偏离室温下得到的经验公式.     

基于格点化大气参数廓线模式的低仰角大气折射修正方法EI北大核心CSCD

高精度低仰角大气折射修正方法是提高海陆域光电测控系统全方位测控能力的重要保证。利用光线追迹方法,建立了一种考虑大气空间不均匀性的低仰角大气折射修正方法;对修正方法的影响因素及误差进行了深入分析,包括大气空间不均匀性和湍流对低仰角大气折射修正的影响;给出了不同折射修正精度对应的大气折射率高度分布所要满足的最大误差,修正方法的数据基础为自主建立的基于实测廓线数据的三维空间格点化大气参数高度分布模式。利用建立的修正模型和格点化大气参数廓线模式对典型大气状况下的折射修正结果进行了分析。     

应用PDF方法对甲烷射流火焰组分浓度分布的数值研究

本文用k-ε模型和PDF方程相结合的方法对甲烷湍流射流扩散火焰进行了求解，发现Peters等提出的四步反应模型在径向分布预示性能不好，本文对甲烷射流扩散火焰的实际工况进行了分析，提出反应模型的改进方案。改进后的模型所给出的组分浓度分布比原四步反应模型更符合实验结果。验证了修正模型所依据的思想．     

有旋湍流场中湍流模型应用的研究

本文通过对三种双时间尺度湍流模型的理论分析，选择出最合理的模型，并在其基础上引入非线性Reynolds应力─应变关系式及梯度Richardson数修正，对有旋湍流场进行计算，其结果表明，双时间尺度模型能较好地预测出复杂湍流场中平均物理量的分布，尤其对回流区大小和强度的预测较常规k-ε模型结果有很大改进。因此，本文将双时间尺度模型应用于旋流燃烧器中气体颗粒两相流动的计算。     

基于格点化大气参数廓线模式的低仰角大气折射修正方法

高精度低仰角大气折射修正方法是提高海陆域光电测控系统全方位测控能力的重要保证。利用光线追迹方法,建立了一种考虑大气空间不均匀性的低仰角大气折射修正方法;对修正方法的影响因素及误差进行了深入分析,包括大气空间不均匀性和湍流对低仰角大气折射修正的影响;给出了不同折射修正精度对应的大气折射率高度分布所要满足的最大误差,修正方法的数据基础为自主建立的基于实测廓线数据的三维空间格点化大气参数高度分布模式。利用建立的修正模型和格点化大气参数廓线模式对典型大气状况下的折射修正结果进行了分析。     

五种低雷诺数κ-ε模型的考核

低雷诺数k-ε模型适用于从湍流旺盛区到固体壁面的全范围,比标准k-ε模型的适用范围更宽。本文采用经典算例,对五种低雷诺数k-ε模型进行数值计算考核.计算结果表明在选取的算例中,NH模型的预测能力略优于其它模型;而标准k-ε模型则虽比大多数低雷诺数模型的计算量小,但对分离流动的预测能力较差。     

球形和泪滴形凹陷涡发生器传热实验和数值计算

凹陷涡发生器是一种高效的燃气轮机涡轮叶片冷却结构,本文对分别具有球形和泪滴形凹陷涡发生器阵列的表面传热与流动性能开展了实验和数值计算研究。本文分别采用Standardκ-ω,SST和Reliazableκ-ε三种湍流模型计算了凹陷涡发生器表面湍流传热与流阻性能,并与实验结果进行了对比,确定了Standardκ-ω是研究凹陷传热和流动最精确的湍流模型。通过该研究,获得了球形和泪滴形凹陷涡发生器在雷诺数范围8500~60000内的传热及流阻和流动特性。该实验研究表明,与光滑通道内湍流流动相比,球形凹陷传热性能提高约60%,摩擦因子增加约70%;泪滴凹陷传热性能提高约90%,摩擦因子增加一倍左右。泪滴形凹陷表现出更好的传热性能和综合热性能。     

复杂地形风场绕流数值模拟方法

与一般的工业问题相比,风电场近地面的流动总是充分发展的湍流边界层流动.为了把已广泛应用于工业问题分析的CFD软件包FINE/TURBO和带有壁面函数的k-ε湍流模型用于复杂地形地貌风电场大气流动的数值模拟,本文首先以平板地形为几何模型,探索湍流模型及壁面函数模型中的一些参数对模拟沿流动方向均匀大气边界层的影响.然后采用...     

用非正交曲线坐标系数值计算航空发动机加力燃烧室无化学反应的湍流流场

本文采用非正交曲线坐标系下非交错网格的SIMPLE方法对航空发动机加力燃烧室无化学反应的湍流流场进行了数值计算，湍流模型采用k-ε双方程模型．差分网格采用分区方法生成，计算时对整个流场进行分区迭代直至得到收敛结果．加力燃烧室湍流流场数值计算结果合理．     

翅片管束式管壳式换热器三维数值模拟研究

本文提出了运用多孔介质模型、分布阻力模型和k-ε湍流模型对壳侧为翅片管束的壳管式换热器壳侧速度场与温度场进行三维数值模拟的方法,并对一相应类型换热器壳侧的流动与换热进行了数值模拟,得出了壳侧流场参数的图示以及壳侧进出口压降,温差,换热量随壳侧Re变化的特性曲线。