近壁区理论耗散率κ-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κ－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。     

近壁区湍流脉动压力相关项的理论模型

提出在湍流边界层近壁区采用三维波的理论模型描述湍流相干结构,根据理论模型计算了Ｒｅｙｎｏｌｄｓ应力输运方程中的脉动速度与脉动压力梯度的相关项,理论计算结果与直接数值模拟（ＤＮＳ）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。     

湍流边界层近壁区多个相干结构的数值模拟

从流动稳定性理论中的一般共振三波概念出发,提出一种湍流边界层近壁区多个相干结构的理论模型,采用高精度差分格式和Fourier谱展开相结合的方法,求解三维不可压Navier-Stokes方程,直接数值模拟近壁湍流多个相干结构的演化问题.并将得到的湍流边界层近壁区多个相干结构的数值演化特性与实验观察到的特性进行了比较.     

透平级S_2流面内的反问题湍流计算

本文发展了应用湍流流函数方程计算湍流流场的方法。计算了扭曲叶片Ｓ２流面的湍流流场．在非正交曲线坐标可压湍流方程组中包含了以无量纲形式表示的能量方程，熵方程和Ｋ－ε湍流模型方程。固壁边界上采用了壁函数方程。通过计算得到了透平级内部的湍流流动合理的收敛解。此方法可以通过调节子午通道的形状及环量的大小分布来防止流动中负速度的出现，为高效透平级的设计提供了一种新的途径。     

三种湍流模式数值模拟直角弯管内三维分离流动的比较

采用有限体积法数值离散雷诺时均Navier Stokes方程,模拟了方形截面90°大曲率弯曲管道内的三维湍流流动.用3种湍流模式(标准k-ε湍流模式、RNG k-ε湍流模式、Realizable k-ε湍流模式)求解该问题.给出了数学模型和计算结果,并与实验数据进行了比较.结果表明,采用RNG k-ε湍流模式并结合两层壁面模型的处理,能有效准确地求解强曲率影响的管道内及近壁区湍流的流动.     

湍流空气自由射流引射特性的比较研究

对商用CFD软件中的四种湍流模型给出的湍流空气自由射流引射特性计算结果进行了比较,并将采用四种湍流模型计算获得的射流引射量计算数据与文献报道的采用多孔壁技术获得的射流引射量实验数据进行了对比,结果表明：在四种湍流模型中,标准K—ε湍流模型给出的湍流空气自由射流引射规律与实验数据较好符合。本文还选用标准K—ε湍流模型对欠...     

小流量工况下微小型泵内部流场数值模拟及LIF-PIV实验研究

本研究利用二维粒子图像测速技术(PIV),并结合激光诱导荧光(LIF)的示踪颗粒技术,成功地测量了小流量工况下微小型离心泵的内部流场,得到了泵内喉舌区和叶道间的瞬时流场,并且用标准k-ε湍流模型对试验工况进行计算.LIF示踪颗粒的使川成功地消除了近壁和角Ⅸ的激光反光干扰,近壁区测试数据得到改善.试验和计算结果证明,标准k-ε湍流模型对小流量工况下的泵的性能预测非常准确但是对于捕捉流动细节信息来说,则显得不是很合适.LIF-PIV测量揭示了微小型离心泵在小流量工况下,喉舌处存在大量的回流区域而且不同的叶道的流动状态也不相同.     

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。     

燃气透平叶栅端壁传热特性的数值研究

采用三维数值求解方法,对透平叶栅端壁区域的流动和传热特性进行了研究.利用试验数据考核了相应的数值方法,分析了网格数目和湍流模型对叶栅端壁附近流动传热特性计算的影响,比较了不同进口雷诺数和湍流度条件下端壁传热特性的变化。结果表明;马蹄涡和通道涡等二次流动直接影响端壁区传热,传热强度分布规律基本与当地流动的湍动能保持一致。湍流模型对端壁压力场的计算影响较小,但对端壁传热特性的求解的精度影响较大。采用v~3—f湍流模型能较好地预测端壁传热分布。来流雷诺数和湍流度的变化改变了端壁边界层厚度和涡系结构,使得端壁传热强度和梯度分布发生变化。     

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。     

带肋气膜冷却平板的数值模拟研究

本文对不带肋和带45°肋气膜冷却平板的三维对流换热与导热耦合传热问题进行了数值模拟。网格划分采用非结构化网格,湍流模型为SSTκ-ε模型,近壁处采用壁面函数法,采用SIMPLEC算法求解速度和压力的耦合。计算获得了不带肋和带45°肋气膜冷却平板的流场分布和平板内外表面的换热系数值。结果表明带45°肋的气膜冷却平板通道流场结构比较复杂,平板表面平均温度较无肋气膜冷却平板表面平均温度下降,而在近气膜孔区域冷、热表面平均换热系数较无肋时增大。     

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。     

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。     

不同湍流模型对热等离子体射流模拟的影响

本文应用大气压等离子体射流传热与流动的三维数学模型,在相同初始条件下,计算得到了采用不同湍流模型时氩等离子体射流对称轴线上的温度、速度及空气质量分数分布,并与文献中同等条件下的实验结果进行了比较,结果表明采用标准κ-ε模型和Realizableκ-ε模型时与实验结果相差较大,而采用RNGκ-ε湍流模型时模拟结果与实验数...     

交叉三角形波纹板流道在过渡流状态下的传热与阻力特性

交叉三角形波纹板流道中流动常处于过渡态。本文研究了交叉波纹板中的周期性完全发展流动及热传递。利用周期性降低几何流道的复杂性以及简化模拟对象。为了模拟这个拓扑结构中的过渡流,利用了已经验证的低雷诺数k-ε,湍流模型来说明流动中的湍流流动。得到了三维复杂计算区的温度、速度以及湍流场。计算了在恒壁温和恒热流密度两种边界条件下的摩擦系数和平均Nusselt数及其与雷诺数的关系。湍流中心从上层壁面的波纹处移向下层壁面的波纹处并逐步增强。     

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。     

湍流边界层拟序结构的大涡模拟研究

采用动力亚格子模型,利用大涡模拟方法模拟了雷诺数为13000的充分发展槽道湍流流动。从瞬时速度和脉动 速度场、脉动速度相关、均方根脉动涡量分布、以及瞬时涡量场等多个方面,对湍流边界层流动的拟序结构进行了分析, 包括近壁区小尺度湍流结构和瞬态过程,如条纹结构、喷射和扫掠过程、以及近壁旋涡结构等。     

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。     

货物堆码方式对冷藏集装箱内温度分布的影响

为了研究货物堆码方式对冷藏集装箱内温度分布的影响,以20英尺冷藏集装箱为研究对象,建立箱内空气对流与换热的物理和数学模型。采用标准k-ε紊流计算模型,对稳态下的箱内温度分布情况进行模拟仿真。在装载货物量不变的情况下,通过改变冷藏货物的配载方式,采用CFD软件模拟了箱内温度场分布。结果表明:货物左右对称装载方式的温度场分布情况优于货物整体装载方式;合理的控制货物转载高度、货物与箱壁侧面间隙可以有效防止湍流现象的发生。     

模型燃气轮机燃烧室中三元两相反应流的数值计算

本文对于一种模型燃气轮机燃烧室中三元两相反应流流场进行了数值计算。在κ-ε双方程湍流模型中考虑了流线曲率的影响;在扩散火焰的k-ε-g湍流燃烧模型中采用了β函数作为混合分数f的概率密度函数;采用了6通量热辐射模型;在两相流模型中应用随机游动法考虑了颗粒的随机扩散。应用随机取样法考虑了液相的初始条件。计算预估了燃烧室中速度矢量,气相燃料浓度,液相燃料浓度,温度的分布以及油珠运动轨迹。与由实验得到的温度分布相比,表明计算是成功的。由作者发展的两相流模型有待实验进一步验证。