冷藏展示柜蒸发器优化布置的数值模拟及实验研究

以冷藏展示柜为对象,建立了物理数学模型,用SIMPLE方法计算了3种蒸发器布置型式下柜内空气流动换热的温度场,并对柜内的温度变化过程进行了实验研究,实验结果与模拟计算结果吻合较好,验证了数值模拟的可靠性.通过数值模拟和实验研究得到冷藏展示柜蒸发器最优布置型式.     

L-R两步欧拉方法在铝材料微喷射中的应用

应用三维弹塑性流体力学Lagrangian-Remapping两步欧拉计算方法对铝材料微喷射现象进行了数值模拟研究。计算了Asay实验中表面刻有相同深度、不同夹角沟槽的金属铝微喷射模型,计算得到的微喷物总质量、最大射流速度和实验结果均符合较好。进一步展开了对相同深度、更大夹角范围沟槽微喷射的数值模拟。分析认为喷射最大速度随沟槽角度的增大呈线性下降趋势。同时给出了喷射系数随沟槽角度的变化的拟合关系曲线,看到由于材料强度及沟槽角度变化后造成的波系关系变化的影响,随着沟槽角度增加,喷射系数曲线呈明显非线性发展。     

一种超高速发射实验装置的改进及其数值模拟

 以流体比容方法和三阶PPM方法为基础，给出了适用于三级气炮超高速发射过程数值模拟的多流计算方法和计算代码MFPPM。利用Sandia实验室一系列的实验装置及其结果对计算代码进行了验证和确认，获得了较好的数值模拟结果（其中最大相对误差为1.07%），同时对冲击波物理与爆轰物理实验室设计的实验装置进行了数值模拟，计算结果与实验结果相差1.04%。为了更好地满足超高压下材料状态方程的测量，提出了一种带汇聚型的改进装置设计，并给出了相应的数值模拟结果。     

爆磁压缩发生器的爆炸管动力学效应

 对爆磁压缩发生器中爆炸管2维动力学简化模型进行了模拟计算，分析表明：径向膨胀速度会随径向位置（或者时间）的变化而变化，因此膨胀角也会随径向位置（或者时间）发生变化。对各时间点（或位置点）处的膨胀速度进行了平均，求得理论上的平均膨胀速度，再将该平均膨胀速度与实验测量值进行了比较。模拟结果给出了径向膨胀速度受到端头效应影响的情况，这可为改进实验结果提供参考。由于径向速度与轴向速度的比值一般在5以上，用作爆炸管的物质质量越大，这一比值就越大，因此选择密度较大的金属材料作为爆炸管，可减少滑移。应用2D简化模型计算出的膨胀角数值，与Gurney模型以及1D模型进行了比较，它们之间的差别可能主要来自2D效应。     

基于板式换热器的天然气冷却模拟与实验研究

结合实际工程项目,针对某新型天然气冷箱液化流程中的三台钎焊板式换热器,采用双通道耦合换热模型,以分段线性插值法计算天然气物性,基于FLUENT软件进行了天然气冷却换热过程的CFD数值模拟仿真,并开展了该新型冷箱的实验测试研究。将数值模拟计算结果与HSYSY工艺流程设计值以及实验测试结果进行对比。结果表明,数值模拟计算结果与HSYSY设计值平均误差为4.94%,证明了采用CFD数值模拟方法对HYSYS工艺流程设计与设备选型进行校核具有一定的参考价值。数值模拟计算结果与实验测试结果平均误差为7.78%,证明了数值模拟仿真所采用的简化假设、换热模型以及求解方法对于板式换热器天然气冷却换热过程是合理的。     

周期性铜线密排结构的冲击压缩特性研究

对铜线密排结构材料开展了一维平面应变冲击压缩实验与数值模拟研究。利用激光位移干涉仪测量了样品/窗口界面速度剖面,获取了有效的结构冲击压缩实验数据。从样品界面速度曲线可以推断,密排结构冲击压缩时没有形成致密结构,在卸载过程中发生了分层。应用光滑粒子流体动力学方法(SPH)建立了平面铜线密排结构的三维计算模型,计算得到样品冲击加载下的压缩特性,实验和数值模拟得到的界面速度和压力结果吻合较好,为后续开展柱面铜线密排结构的冲击压缩过程研究奠定了基础。     

碎片云问题的三维欧拉数值模拟

针对材料超高速碰撞产生碎片云问题进行了多介质弹塑性流体力学欧拉方法数值模拟,介绍了所采用的数学模型、材料模型及相应的计算方法,模拟了铝球超高速碰撞铝板和斜铜柱高速撞击铝板形成碎片云的实验现象。进行了不同碰撞速度下模拟的碎片云形状和实验结果比较,利用经验公式对数值模拟的板靶开孔尺寸进行了分析。数值结果与实验结果、经验公式结果比较,说明多介质弹塑性流体力学欧拉方法能够较好地模拟超高速碰撞产生的碎片云问题,验证了数值方法的有效性。     

同轴法射线相衬成像的数值模拟计算与分析

对同轴法射线相衬成像进行数值模拟计算,可用于特定对象检测方法的可行性分析或检测参数优化。为此,分析了同轴法射线相衬成像系统数值模拟计算的原理及其实现方法,并针对圆形物体、长条形物体进行了相衬成像实验的数值模拟计算。对照计算结果进行分析可知:对物体平面进行离散化的尺寸很大程度上影响到数值模拟计算结果的准确程度,究其原因在于对物体平面进行离散化时决定了成像系统光学传递函数离散化的准确程度;为保证数值模拟结果的准确性,应使数值计算中光学传递函数取值点连续、不存在明显的失真;保证数值模拟结果准确所需的光学传递函数的离散化尺寸不是固定的,而是应与检测对象的大小相匹配。     

钨合金长杆弹侵彻半无限钢靶的数值模拟及分析

 利用显式动力有限元程序ANSYS/LS=DYNA,采用ALE方法和Steinberg本构模型,对钨合金长杆弹侵彻半无限厚钢靶进行了数值模拟,给出了侵彻过程4个阶段的完整图像和相关物理量的时程变化曲线,分析了弹、靶的压力分布、质点速度以及材料的流动特性。结果表明：在较大速度范围内,模拟计算的侵彻深度与实验结果吻合得很好;沿侵彻轴线,弹靶交界面附近的材料行为主要由静水压力控制。     

火电厂间接空冷塔导风板数值研究

在火电厂中,环境风的速度和方向皆会对间接空冷塔的冷却性能产生重要影响,本文为了研究环境自然风对火电厂间接空冷塔冷却性能的影响,建立空冷塔入口处导风板的温度场和动力场三维数值计算模型,采用SRF模型模拟导风板旋转,对塔内空气动力场及温度场进行三维数值模拟,获得了相应的速度场和温度场。将数值模拟与实验结果进行对比,得到侧风下导风板数量及旋转速度对间接空冷塔的冷却性能影响规律。研究表明,不加导风板,在5 m/s风速下,空冷塔冷却性能严重恶化,设置8块导风板后,换热量可提高1 5.08%,并且将导风板旋转后,换热量可以进一步提高,换热量随着旋转速度的增加呈现先减小后增大的趋势。     

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。     

Analysis of Two-Phase Cavitating Flow with Two-Fluid Model Using Integrated Boltzmann Equations

In the present work, both computational and experimental methods are employed to study the two-phase flow occurring in a model pump sump. The two-fluid model of the two-phase flow has been applied to the simulation of the three-dimensional cavitating flow. The governing equations of the two-phase cavitating flow are derived from the kinetic theory based on the Boltzmann equation. The isotropic RNG$k-\epsilon-k_{ca}$ turbulence model of two-phase flows in the form of cavity number instead of the form of cavity phase volume fraction is developed. The RNG $k-\epsilon-k_{ca}$ turbulence model, that is the RNG$k-\epsilon$ turbulence model for the liquid phase combined with the $k_{ca}$model for the cavity phase, is employed to close the governing turbulent equations of the two-phase flow. The computation of the cavitating flow through a model pump sump has been carried out with this model in three-dimensional spaces. The calculated results have been compared with the data of the PIV experiment. Good qualitative agreement has been achieved which exhibits the reliability of the numerical simulation model.     

The improvement of turbulence modeling for the aerothermal computation of hypersonic turbulent boundary layers

The engineering computation of turbulent flows is mainly based on turbulence modeling,however,accurate aerothermal computation of hypersonic turbulent boundary layers is still a not well-solved problem. Aerothermal computation for turbulent boundary layers on a supersonic or hypersonic blunt cone with small bluntness is done firstly by using both direct numerical simulation and BL model,and seven different cases are investigated. Then the results obtained by the two methods are compared,and the reason causi...     

Modelling of turbulent flows in transonic axial-flow compressor NASA Rotor 37 with local weak-equilibrium damping of eddy viscosity coefficient

A local damping of eddy viscosity depending on the ratio of the production of turbulent energy to turbulence dissipation rate is proposed at the computation of flows in transonic axial compressors. The results of the numerical modeling of flows in compressor NASA Rotor 37 are presented, and the computed distributions of the increase in the total temperature and total pressure are compared with experimental data for different rotation frequencies. An increase in the accuracy of modelling was obtained in all considered regimes.     

Numerical model of round turbulent jets

Using a second-order semi-empirical turbulence model that includes the differential equations for the normal Reynolds stresses transport, numerical simulation of the flow in round turbulent jets is performed. The calculation results are in good satisfactory accordance with the experimental data. The results of numerical analysis of the self-similar degeneration are presented.     

涡轮叶栅气热耦合数值方法与验证

应用三阶精度TVD格式和自由型曲面阿格技术,对涡轮内冷叶片进行气热耦合数值模拟.结合商用软件采用多种湍流模型计算方法的结果进行实验验证和对比分析,结果表明,商用软件采用传统湍流模型对温度边界层的模拟是不合理的,采用考虑转捩的湍流模型,调整转捩起始雷诺数,可以较好地模拟温度边界层的热传导.本文对非转捩区边界层温度的计算结果与实验结果吻合较好.     

几种典型流动条件对平板转捩过程影响的数值模拟

采用作者构造的k方程转捩湍流模型，数值模拟了较大跨度来流湍流度情况、不同来流湍流度时几种不同顺、逆压梯度存在情况、壁面存在不同热交换强度情况下平板的转捩流动过程．与实验结果对比表明，新模型具有较好地模拟转捩流动能力。     

应用分离涡模型计算斜圆柱孔气膜冷却

分离涡模型(DES,Detached eddy simulation)兼有雷诺时均湍流模型计算量较小和大涡模拟计算精度高的优点。本文利用DES对平板单斜圆柱孔的气膜冷却进行了数值模拟,并将结果同RANS湍流模型的计算结果以及实验数据相比较,表明DES能有效弥补RANS湍流模型在计算三维不均匀非定常湍流场的不足,更接近实际地反映了气膜冷却中的流动和换热的本质规律。     

On numerical modeling of the dynamics of turbulent wake behind a towed body in linearly stratified medium

Two numerical models of the dynamics of a turbulent wake behind a towed body in a linearly stratified medium are compared, namely, the model based on direct numerical integration of Navier-Stokes equations in the Oberbeck-Boussinesq approximation and the mathematical model with applying a semiempirical turbulence model of the second order. The calculation results of the two models are similar to the known experimental data and are in good agreement.     

Numerical simulation of momentumless turbulent wake dynamics in linearly stratified medium

This paper presents comparison of two numerical models of the momentumless turbulent wake dynamics behind a body of revolution in a linearly stratified medium, namely, the model based on direct (DNS) numerical integration of Navier–Stokes equations in the Oberbeck–Boussinesq approximation and the mathematical model with application of a semi-empirical turbulence model of the third order. The results of calculations by these two models agree with the known experimental data.