空化紊流流动的数值计算模型及其验证

本文介绍了一种空化紊流流动的数值计算模型,并计算了射流放水阀内部的空化流动现象。该模型基于均相平衡模型和液相与汽相传输方程,基本方程采用N-S方程,空化模型采用Kunz等提出的汽液质量转换模型。紊流封闭采用标准的κ-ε素流模型;稳定流动计算采用扩展的SIMPLE压力修正方法,非稳定计算采用PISO算法。为评价该数值模型,计算了绕射流放水阀的空化流动,并与实验结果进行了对比,计算结果与实验结果取得较好的一致,说明该流动模型和计算方法是可靠的。     

各向异性浮力紊流的显式代数应力模型及其验证

在Wallin & Johansson的显式代数雷诺应力模型(EARSM)基础上,引入浮力的紊动效应,使该模型能够反映浮力对紊流运动的影响.利用同位网格上的SIMPLEC算法,模拟了T-型连接管内的温度混合流动.与实验资料和DNS计算结果比较表明,提出的模型能够反映各向异性的浮力紊流特征,而且模型在计算进程中显示出良好的数值收敛性能,与涡粘性两方程模型的计算花费相当.     

双级轴流泵内部三维紊动流场CFD分析

双级轴流泵可用作船舶的推进装置,具有推进效率高、抗空化能力强、工作平稳、噪声低等优点。采用标准k-ε紊流模型和SIMPLEC算法,对双级轴流泵内360°全流道的三维紊动流场的速度和压力分布进行数值模拟计算,并对装置的性能进行预估。计算结果与试验数据的比较表明:所采用的紊流模型和数值方法可用来描述实际流动现象。     

水轮机活动导叶内部三维固液两相紊流计算及磨损预估

本文报导了水轮机活动导叶内部固液两相紊流的三维数值分析结果和磨损预估结果。文中基于N－S方程和两相紊流的k—ε—Ap模型,采用贴体坐标和交错网格系统,用SIMPLEC算法对水轮机活动导叶内部的固液两相紊流进行数值模拟,提出设计工况时活动导叶内部的两相紊流特性。在数值模拟的基础上,根据Finnie模型预估了活动导叶的磨损。并与Drtina的实验结果进行了比较．     

水轮机转轮内部的三维固液两相紊流计算

1引言本文利用两相流动的多流体模型和k－。－A。两相索流模型计算水轮机转轮内部的三维固液两相紊流。在索流两相流动的多流体即多连续介质模型中，离散相看成是Euler坐标中处理的拟流体。与小滑移和无泪移模型不同的是，多流体模型可以分别考虑大滑移和离散颗粒扩散，其间无直接联系，并且能够充分考虑离散相质量、动量及能量的湍流扩散山本文利用速度压力校正法之一：SIMPLEC法进行数值计算。该法最早使用在S．VPatankar和D．B．Snalding在1972年提出的SIMPLE算法中间，本文将其推广到具有交错网格的非正交贴体坐标系中计算三维…     

蒸汽浸没射流引起的紊流区轴向温度分布研究

本文采用紊态扩散模型分析了蒸汽浸没射流凝结过程,通过假设紊流区为单相水轴对称流动,利用自由紊动射流理论得到了紊流区轴向温度的计算公式。根据先前给出的温度特性半宽的实验关联式,得到蒸汽浸没射流引起的紊流区单相水射流的虚源,从而给出了计算紊流区轴向温度的半经验公式。本文中利用无量纲穿透长度确定了紊流区的起点位置,在此紊流区范围内,轴向温度的计算值和实验值吻合得较好,相对误差基本在±5%以内。     

绕水翼初生游离型空化流动结构

为了研究初生空化流动形态及其紊流流场结构,采用高速录像技术观察了绕Clark-Y型水翼初生空化的空化形态,应用LDV分别测量了无空化和初生空化条件下的紊流流场分布.结果表明,绕水翼小攻角无分离流动区域的初生空化形态呈游离发夹涡型空泡团结构,但其具有和单泡相同的发展过程;初生空化和无空化紊流流场的速度和紊流强度没有发现有规律性的差异,初生游离型空穴的形成与发展过程,对雷诺平均流场没有显著的影响.     

紊流跨声速绕流的数值模拟

本文采用Baldwin-Lomax代数紊流模型,利用LU-ADI方法数值模拟了跨声速范围内紊流绕二元翼型的流动特性。通过数值实验证明本文所使用的方法求解跨声速绕流问题是成功的,它能给出同实验吻合较好的数值解。     

离心泵叶轮中固液两相紊流计算

离心泵叶轮中固液两相紊流计算戴江，吴玉林，孙自祥，梅祖彦（清华大学水利水电工程系北京１０００８４）关键词固液两相流，紊流数值模拟，离心叶轮１引言离心泵在固体物料的输送中起着很重要的作用。Ｒｏｃｏ和Ｗｅｉｎｈａｒｔ利用无粘性流动的混合液模型计算了离心泵...     

水力振荡器式微型泵大尺度模型的数值研究

本文对水力振荡器式微型泵模型内二维紊流进行了数值模拟。文中基于雷诺平均N-S方程和κ-ε紊流模型,采用SIMPLEC算法计算了具有平板及翼型截面形状叶片的流道,得出了若干工况下流速场、叶片表面压力系数分布及叶片前后表面的压力变化;为进一步的实验研究及理论分析工作打下了基础。     

水轮机转轮内全三维紊流计算及效率预估

水轮机转轮内全三维紊流计算及效率预估吴玉林，韩海，曹树良（清华大学水利系北京１０００８４）关键词水轮机，紊流计算，效率预估１引言水轮机转轮内部流场不易用实验手段量测，从而使得转轮内流动的数值模拟技术获得更大的发展。特别是近几十年来，水力机械的数值模拟...     

可压缩粘性流动中双方程湍流模型的选择

应用本文作者提出的高收敛率、高精度和高分辨率方法求解可压缩粘性流动问题时选用了k－∈、k－ω和q－ω等三种考虑了可压缩性的双方程湍流模型．综合比较了模型本身以及边界条件提法的难易程度，它们对求解复杂流动以及捕捉各种间断面和滑移面的能力，对初始流场的依赖程度，对收敛速率、CPU时间以及对解的精度和分辨率等的影响。本研究为三维非定常湍流计算提供了选择湍流模型的成功经验．     

组合叶栅的数值计算研究

采用混合紊流模型计算了以NACA0012为原始翼型的组合叶栅内部流场.通过计算证明,选取适当的叶栅组合参数重合度B与栅距比T,可以使组合叶栅的整体性能得到大幅度的改善.组合叶栅的整体气体性能明显优于单列叶栅的气动性能.     

贴体坐标系下模型加力室的大涡模拟

本文利用贴体网格对带V形槽稳定器模型加力燃烧室素流化学反应流流动进行大涡模拟的研究。采用区域法生成模型加力燃烧室的二维贴体网格,并采用多区域耦合法进行区域之间的数据传递,求解加力室整体流场。采用k方程亚网格尺度模型和亚网格EBU燃烧模型分别估算其亚网格紊流粘性和化学反应速率,用热通量辐射模型估算辐射通量,并用交错网格下SIMPLE算法和混合差分格式求解离散方程,壁面函数处理固壁边界条件。计算结果显示了稳定器后面的回流区气流结构,所得的热态流场模拟结果与实验比较吻合,表明采用贴体网格对模型加力燃烧室进行大涡模拟能真实反映流体流动及燃烧过程。     

扩压叶栅端壁角区流动结构和紊流特性

三维激光多普勒测速技术测量了扩压叶栅叶片和端壁相交的角区中的流动结构和紊流特性。实验结果表明,角区中端壁附面层和叶面附面层的堆积使得叶面附面层变厚;角区内存在较强的通道涡,随流动向下游发展,通道涡核心远离叶面;在前缘产生的马蹄涡逐步消失;通道涡使得角区的紊流动能增加,并影响雷诺正应力的分布。     

水力机械转轮内的CFD分析及优化设计

本文基于Ｎａｖｉｅｒ－Ｓｔｏｋｅｓ方程和标准的ｋ－ε紊流模型,模拟了转轮内的三维紊流场。同时,建立了一种现代水力机械转轮的设计方法;采用ＣＡＤ－ＣＦＤ系统,依据三维紊流场的预测结 果优化转轮内相关的几何参数,使得转轮内的流态接近理想流态,从而保证优化转轮的良好性能。     

双头部燃烧室两相燃烧流场数值研究

本文在贴体坐标系下对双头部火焰简内三维两相紊流燃烧过程进行数值模拟,采用代数雷诺应力模型模拟紊流粘性、EBU-二阶矩模型模拟燃烧反应速率、六通量辐射模型考虑热辐射对燃烧流场及火焰筒壁温的影响.分别运用颗粒轨道模型与颗粒随机轨道模型研究燃烧室内气液两相流动与燃烧过程,将所得出口温度分布与实验结果进行比较,均较为相符.     

近失速状态轴流压气机转子内尖区三维流动结构

用激光测速系统测量了低速大尺寸单级压气机近失速状态转子内尖区三维流场。结果表明泄漏流在转子进口开始产生,泄漏涡约在１０％弦长最强,并迅速向压力面和低叶高方向移动,沿程造成高紊流和高阻滞。叶尖吸力面附面层发生分离,迫使角区低能物质和旋涡在下游逐渐向通道中部移动,造成转子出口尖部通道中部大面积流动阻塞和紊流脉动。角区旋涡及泄漏涡影响区域紊流强度较高,其中径向分量最高,远大于轴向和切向分量。前缘马蹄涡压力面分支存在于转子进口叶尖压力面角区,并迅速向低叶高和通道中部移动,约在２０％弦长和泄漏涡交汇。     

发汗冷却中流动与换热的数值模拟

本文采用改进的低Re数k-ε模型-低Re数kθ-εθ模型以及局部非热平衡模型,将主流区和多孔壁面区进行耦合,通过数值模拟研究了发汗冷却过程中的流动与换热问题。计算结果表明:多孔壁面中靠近主流区的部分温度梯度很大;随着冷却剂流量的增大,壁面上的最高温度明显下降;就本文所选取的参数而言,在发汗冷却所用的冷却剂的量占总流量的1％左右时,冷却效果非常明显。     

一种新的k方程转捩湍流模型

本文在分析了针对充分发展湍流模型建立的k方程湍流模型模拟转捩流动的能力之后，构筑了一种新的Fμ函数及相应的k方程湍流模型．将该模型应用于数值求解NS方程，模拟了中等来流湍流度下零压力梯度平板捩报流动，并将部分计算结果与实验结果及经验关系进行了比较．