大速差射流预燃室内三维回流两相湍流的数值模拟

本文由多流体两相流模型、气相湍流κ-ε模型和颗粒湍流代数模型出发,成功地模拟了真实形状大速差射流预燃室中三维湍流回流两相流动,得到了这类复杂的气固两相流中不同纵横截面上气相速度场、颗粒速度场及浓度场和两相湍流度场的分布,并且获得了与实验定性一致的合理结果,揭示了预燃室中气固两相流动与混合的主要物理特征,探讨了大速差射流技术稳焰和强化燃烧的两相流动机理。     

大速差预燃室的流场特征

一种新型的大速差同向射流预燃室已经研制成功。本文基于SIMPLE算法,发展了计算这种流场的数值解法。文中介绍了算法、边界条件的详细说明以及计算结果。计算结果证明存在大面积迴流区;呈现了重要的三维特征。本文初步讨论了设计参数对迴流特性的影响。     

半封闭狭缝湍流冲击射流的数值模拟

将Yakhot和Orszag提出的RNGk-ε模型推广应用于半封闭狭缝冲击射流场的数值模拟，以评价该模型对这种复杂湍流的预测能力。将计算得到的流场平均速度分布、湍流强度分布和流函数分布与标准k—ε模型的预测结果以及相应的实验数据进行了比较，结果表明：RNGk—ε模型的预测结果总体上要好于标准k—ε模型，但与实验值相比，所有预测结果都还存在不同程度的误差，尤其是近壁区和滞止点较远下游处的湍流强度分布。说明RNG模型虽然已在某些湍流的预测中取得了一定的成功，但要定量准确地预测冲击射流场，还必须针对其流动特征对模型加以改进。     

展向喷嘴湍流横向射流大涡模拟及其统计分析

采用大涡模拟方法数值模拟了展向椭圆喷嘴的湍流横向射流,对其大尺度结构的时空演化和湍流脉动速度场的时间序列分析、频谱分析、PDF分析以及时、空截面上的统计平均特性进行分析.结果表明,在射流出口附近的下游核心区中速度脉动剧烈,显现出明显的湍流特征.除了三维涡环脱落、扭曲、变形、摆动所对应频率之外,还存在很宽的湍流基频,它与在喷嘴出口附近产生的三维涡环的时空演化过程密切相关.由于展向椭圆喷嘴的湍流横向射流中的三维涡环快速脱落和强相互作用导致射流尾迹中的强湍流脉动,展向椭圆喷嘴湍流横向射流的PDF空间演化特征结构复杂.在射流核心区的湍流偏应力变化平缓,其统计平均值分布接近左右对称.展向椭圆喷嘴的湍流横向射流脉动速度场具有极为复杂的统计行为,与流向椭圆喷嘴相比具有更好的掺混能力.     

射流元件控制通道流动的三维数值模拟

针对一种射流元件控制通道的复杂结构 ,采用分块对接技术和网格“融合”技术生成计算网格 ,并运用五步显式格式的 Runge-Kutta法和多重网格法对含全 N-S方程、RNG k-ε湍流模型和两层分区壁面模型的流动模型进行数值求解。通过对控制通道内部流动的数值模拟和流场特性分析 ,提出了改进方案     

湍流冲击射流流动与传热的数值研究进展

湍流冲击射流由于其冲击表面时具有很高的局部传热率和冲击力,被广泛应用于如表面的加热、电子元件的冷却、纸张的干燥和材料的切割等工程应用和工业过程中.由于其流动的复杂性,也常被作为一种理想的测试实例来评价湍流模型的性能.此外,湍升力射流与地面之间的空气动力作用对V/STOL (垂直或短距离起落)飞机的性能具有很大的影响.长期以来,人们从理论分析、实验测量和数值模拟方面对冲击射流进行了广泛而系统的研究,积累了丰富的资料.本文在分析了湍流冲击射流的数值研究现状的基础上,对近年来有关湍流冲击射流流动与传热的数值研究方面的文献有选择地进行了综述,重点评述了不同湍流模型对冲击射流流动与传热的预测能力,讨论了存在的问题并对该领域今后的研究方向进行了展望.      

管内均相湍流燃烧加速的数值模拟

通过均相流体模型、湍流k 模型和EBU(EddyBreak Up) Arrhenius燃烧模型 ,选用Simple格式对管中戊烷和空气的燃烧实例进行了数值求解。其结果反映了燃烧导致的爆炸过程中管内流场各参数的变化规律 ,揭示了管内燃烧、流动、湍流之间的正反馈耦合关系 ,并与实验结果和相关数值结果基本相符。     

离心泵叶轮内密相液固两相湍流的数值模拟

利用作者建立的描述密相液固两相湍流的 KET模型和推导的基本控制方程组 ,在处理壁面边界条件时考虑了颗粒和叶片的相互碰撞作用 ,对离心泵叶轮内密相液固两相流动进行了数值模拟 ,得到了泵叶轮内两相流动的一些规律 ,为液固两相流泵的设计提供了一定的理论依据。     

90°弯管内气固两相湍流流动的数值研究

利用两相湍流KET模型对90°弯管内气固两相湍流流动进行了数值模拟,得到了弯管内两相流动的一些规律,并提出用颗粒动理学压力来定性表征弯管内磨损严重部位,为管道抗磨损设计提供了一定的理论依据。     

旋转圆管湍流的大涡模拟数值研究

采用大涡模拟（LES）方法,并结合动力学亚格子尺度应力（SGS）模型,通过数值求解柱坐标系下的滤波Navier-Stokes方程,研究了绕管轴旋转圆管内的湍流流动特性.为验证计算的可靠性,以及动力学SGS模型对于旋转湍流的适用性,将大涡模拟计算所得的结果,与相应的直接模拟（DNS）结果和实验数据进行了对比验证,吻合良好.进一步对旋转圆管湍流的物理机理进行了探讨,研究了湍流特性随旋转速率的变化规律.当旋转速率增加时,湍流流动有层流化的发展趋势.基于湍动能变化的关系,分析了旋转效应对湍流脉动生成的抑制作用.     

大速差射流燃烧室中烟煤与贫煤燃烧的数值模拟

本文基于颗粒相的轨道模型,对大速差射流燃烧室中烟煤粉与贫煤粉的二维流动,混合及燃烧进行了数值模拟,模拟结果从两相耦合的角度,阐明了煤粉颗粒在燃烧室中运动的规律,煤粉与大速差射流诱导的中心气体逆流之间的混合及其对煤粉火焰稳定的影响,指出此种燃烧室中煤粉火焰稳定的回流区燃烧机理,气相流场及回流区的预报结果与实验符合良好。     

旋流燃烧室内湍流燃烧速度场的实验研究

建立了采用分级进风方式的同轴射流旋流燃烧室实验装置，选用耐高温的氧化铝细粉作为示踪粒子，实现了用三维激光粒子动态分析仪(PDA)测量湍流旋流燃烧的热态瞬时速度场．在分级进风比率和旋流致不同的3组实验工况条件下，得到了气体时均轴向与切向速度、轴向与切向脉动速度均方根值和轴向—切向脉动速度二阶关联量的分布．     

NUMERICAL INVESTIGATION OF TURBULENT SHALLOW RECIRCULATING FLOWS BY A QUASI-THREE-DIMENSIONAL k–ϵMODEL

A quasi-three-dimensional multilayer k– ϵ model has been developed to simulate turbulent recirculating flows behind a sudden expansion in shallow waters. The model accounts for the vertical variation in the flow quantities and eliminates the problem of closure for the effective stresses resulting from the depth integration of the non-linear convective accelerations found in the widely used depth- integrated models. The governing equations are split into three parts in the finite difference solution: advection, dispersion and propagation. The advection part is solved using the four-node minimax–characteristics method. The dispersion and propagation parts are treated by the central difference method, the former being solved explicitly and the latter implicitly using the Gauss–Seidel iteration method. The relative effect of bed-generated turbulence and transverse shear-generated turbulence on the recirculating flow has been studied in detail. In comparison with the results computed by the depth-integrated k–ϵ model, the results computed by the present model are found to be closer to the reported data.     

垂直湍流液-固流中大颗粒的相对速度

通过量纲分析和实验测量,对于垂直、局部均匀的湍流稀态液一固流中,大颗粒的相对速度,建立了无量纲参数表达式．用分析和实验相结合的方法,确定了表达式中无量纲参数的幂次及有关系数．实验中用激光多普勒分相测量技术,分别测出流体和颗粒的时均速度结果表明,大颗粒相对速度强烈依赖于流体雷诺数,当流体雷诺数较高时,其幂次渐近于1.5。     

用RNG K-E模式数值模拟180°弯道内的湍流分离流动

将Ｙａｋｈｏｔ与Ｏｒｓｚａｇ新近提出的ＲＮＧＫ－ε湍流模式推广应用于１８０°强曲率弯道内的湍流分离流动的数值模拟，计算在任意曲线坐标下进行，并采用速度协变分量作为求解变量以保证计算的高度稳定性，控制方程的求解采用通常的控制容积法，文中给出了详细的数值计算结果，并与实验结果进行了比较，结果表明，ＲＮＧＫ－ε湍流模式能有效地模拟有强曲率影响的湍流分离流动，展示了这一模式在工程湍流计算中的前景     

NUMERICAL STUDY OF TURBULENT FORCED CONVECTION IN A PERIODICALLY RIBBED CHANNEL WITH OSCILLATORY THROUGHFLOW

Numerical computations are performed on the fully developed flow and heat transfer in a periodically ribbed channel with oscillatory throughflow. A uniform heat flux is imposed at the lower plate of the channel. An externally sustained pressure gradient varies sinusoidally in time. A low-turbulent-Reynolds-number version of the k–ϵ two-equation model of turbulence is invoked, together with a preferential dissipation modification, to predict the complex turbulent flow field. Computed results indicate that much heat transfer enhancement is expected by increasing the Womersley number, which measures the relative strength of the oscillatory motion to the viscous effects.     

流体饱和下高孔隙率储油砂岩力学特性及本构模型

通过对其力学实验结果的分析,以两种破坏理论对油及水饱和下大孔隙率储油砂岩的破坏特征进行了解释,并应用塑性力学的盖帽模型建立了油及水饱和下大孔隙率储油砂岩的本构模型,并应用非线性有限元法进行了数值试验,结果表明,该文提出的模型与实验资料吻合良好,且能较好地模拟大孔隙率砂岩的几种破坏机理及模拟注水采油引起的砂岩附加沉降.