数据中心高架地板湍流模型系数修正与优化研究

随着5G时代的兴起,数据中心的热负荷上升。为提高数据中心温度分布预测精度,开发更加高效的数据中心热管理系统,本研究采用机器学习与全局寻优方法修正了Standard k-ε湍流模型的参数。通过模拟不同参数组合,构建数据集,使用神经网络进行训练的方法减小了近似物理模型(湍流模型)误差,提高了其精度。修正后的Standard k-ε湍流模型在机柜前后侧的平均均方根误差为0.946,与之前相比降低了29.47%,使得模型的准确性明显提高,为数据中心动态控制系统提供数据驱动,实现精确控制,提高节能率。     

改进的Baldwin-Lomax湍流模型及其在叶轮机械中的应用

对于Baldwin和Lomax代数湍流模型的两个主要缺点,即不同流动情况下长度尺度的不确定性以及尾迹区处理的模糊性,本文进行了针对性的改进.在固壁区域,采用基于函数值的加权平均方法计算长度尺度;在尾迹区,基于熵包线的概念来确定尾迹中心线和确定搜索范围.同时还提出了若干增强模型稳定性的措施.将所改进模型用于复杂的叶轮机械内流问题,分别以二维和三维压气机转子为算例,进行了改进模型的验证以及与基准模型进行了比较.结果发现,改进的模型能够正确地模拟物理现象,具有更高的精度,同时也提升了求解器的收敛性.     

室内低温地板辐射采暖的温度分布及湍流流动数值模拟

采用k-ε模型和壁面函数法耦合辐射模型对低温地板辐射采暖房间进行了数值模拟,通过分析室内温度分布特征及流动特性,得出了室内空气温度分布随室内高度的变化关系、围护结构表面温度及热流的分布特性,数值结果表明了在室内主流区域空气温度分布均匀,其温差在1℃左右,从而说明了低温地板辐射采暖舒适性的原因,数值模拟结果也表明了辐射在地板采暖中的重要性,辐射热流达到了总热流的50%-60%。     

湍流燃烧二阶矩模型的研究进展

湍流燃烧模型在燃烧过程数值模拟中十分重要.商业软件中仍然应用的简单模型,如EBU和预设PDF模型,常常不能很好地模拟有限反应动力学.目前通行的湍流燃烧模型,如层流小火焰模型和条件矩模型,只对一定的火焰类型和火焰结构的效果较好.PDF方程模型更通用,但计算量太大,用于大涡模拟更是如此.另一类是统计矩模型,即基于湍流模型的...     

锯齿振荡的湍流模型数值模拟

用Dubois & Samain与Lichtenberg等人提出的解释托卡马克中锯齿振荡的湍流模型,通过求解耦合了锯齿触发条件的一维输运方程,模拟了欧姆加热情形T-10托卡马克中锯齿振荡行为,同时对得到的数值结果作了分析.与采用磁重联模型模拟得到的结果比较表明,采用湍流模型得到的数值结果与实验符合较好,而用磁重联模型则难以得到满意的结果.     

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...     

不同湍流模型对圆射流数值模拟的讨论

采用FLUENT软件,选择Spalart-Allmaras模型,标准κ-ε模型以及RNG κ-ε模型对气体无限空间淹没湍流圆射流进行了数值模拟,并将计算结果与理论分析及实验测量方法所得结果进行比较.结果表明,三种模型都能较好反映射流规律,但计算数值与理论值和实测值有所差异,标准κ-ε模型的模拟效果最好.     

动态亚网格二阶矩湍流燃烧模型

在二阶矩亚网格燃烧模型的基础上,考虑了密度脉动,提出了动态亚网格二阶矩燃烧模型(Dynamic-LES-SOM)。在此模型中,反应项由平均反应项和亚尺度反应项组成,所有的系数都是通过动态计算得到。使用该模型对美国Sandia国家实验室Flame C进行了计算,并且与忽略密度脉动的二阶矩亚网格燃烧模型结果进行对比。结果发现,DynamicLES-SOM燃烧模型计算结果与实验值吻合得很好,较忽略密度脉动的二阶矩燃烧模型有所提高。     

湍流模型在内流流场数值模拟中的应用

本文将Spalart-Allmaras湍流模型方程推导为守恒形式,并应用于内流湍流流场计算.采用此-方程湍流模型分别对扩压器流场以及NASA 67转子流场进行了数值模拟.结果表明常用在外流计算中的Spalart-Allmaras湍流模型在内流计算中仍具有较高的精度、数值稳定性和效率.     

κ-ε湍流模型可压缩性修正在超音速混合层中的应用研究

对标准κ-ε两方程湍流模型进行Durbin可实现性、Heinz湍流产生项以及Sarkar可压缩性修正三部分修正.尝试考虑结构可压缩性修正的影响,发展了一个同时考虑结构可压缩性修正和膨胀可压缩性修正的湍流模型.以超音速混合层为基础,分析了各个可压缩性修正的相对重要性,并将混合层厚度增长率、湍流动能的计算结果与实验结果进行比较,验证、分析修正模型的效果.结果表明,修正模型能够准确地预测到超音速混合层的发展,使模拟结果和实验结果更加接近.     

湍流模型对涡轮数值模拟结果的影响

以带试验结果的NASA单级跨音涡轮为研究对象,对NUMECA商业软件中的四种湍流模型在相同条件下进行三维、定常数值模拟,并与相应的试验结果对比,分析各湍流模型对涡轮数值模拟结果的影响.模拟结果表明:一方程的Spalart-Allmaras模型计算稳定性和解的精度都相对较高,两方程的两个模型对于算例类涡轮数值模拟精度较差.     

使用扩散模型数值模拟二维湍流气固两相流

本文从描述多维湍流气固两相流的两流体模型出发,导出了计算湍流气固两相流中固体颗粒扩散速度的计算模型,进而基于在一维流场中颗粒的终端速度是重力加速度gi的函数,提出在多维流场中颗粒相处于一个修正的加速度场g'i的作用下,该修正的加速度g'i包含了包括重力在内的各种力的作用,这些力对颗粒的加速作用与重力对颗粒的加速作用没有区别。根据这种观点,提出了用于模拟多维湍流气固两相流的改进的扩散模型。本文使用改进的扩散模型对台阶后方的气固两相流进行了数值模拟,并将数值计算结果与实验结果进行了比较,结果表明,改进的扩散模型的预报结果与实验结果符合得相当好。     

双时间尺度湍流模型的应用

双时间尺度湍流模型的应用蔡晓丹，陈义良（中国科技大学工程热物理系合肥２３００２６）关键词：双时间尺度，湍流模型一、引言流动的分离现象是自然界最常见的现象之一。在工程应用中，对流动分离的控制往往是我们关心的焦点。二维后台阶流动（图正），是一种典型的有回...     

采用一维湍流模型对瞬态煤粉气化火焰的数值模拟

煤的气化火焰中,湍流脉动与煤颗粒气化过程间存在着强烈的相互作用。为了在全尺度范围内直接模拟这种相互作用,本文采用一维湍流模型(ODT)与煤的气化过程相耦合,在Kolrnogorov尺度下对煤气化火焰区域进行数值模拟,得到了二维平面煤气化火焰的瞬态结构。模拟结果表明,大尺度涡团能够显著改变火焰的结构,并诱发局部小尺度涡团的产生。颗粒粒径决定湍流-气化过程作用的尺度范围,粒径较小的煤颗粒容易受到气体温度和速度脉动的影响,从而改变其运动轨迹和气化反应进程。     

湍流分层燃烧的直接数值模拟和小火焰模型研究

湍流分层燃烧广泛应用于工业燃烧装置,但是目前还比较缺乏适用于湍流分层燃烧的高精度数值模型。本文利用直接数值模拟数据库,对高Karlovitz数分层射流火焰的小火焰模型表现进行了先验性评估。考虑了两种小火焰模型,一种是基于自由传播层流预混火焰的小火焰模型M1,另一种是基于分层对冲小火焰的小火焰模型M2。研究发现M1和M2在c-Z空间的结果与直接数值模拟在定性上是一致的。在物理空间,M2对过程变量反应速率脉动值的预测结果要优于M1.     

对湍流结构边界条件敏感的微分湍流应力模型K—ε LADSM

文献中有实验证明内部流动对其上游来流湍流量的边界条件有很强的依赖性，但标准的微分应力模型DSM对湍流应力的边界条件不敏感，因而无法反映这个实验事实，本文发现其主要原因在于Φij,2的快速各向同性化模型．为此本文提出了一个对湍流结构的非各向同性的边界条件敏感的微分应力模型K-ξLADSM．计算了（平面的和轴对称的）突扩通道流动，与实验作了多方面的比较，发现DSM确实比ASM和EVM有所优越处，LADSM又比DSM有明显改进     

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．     

湍流燃烧二阶矩模型的大涡模拟验证

对美国Sandia国家实验室测量的甲烷-空气湍流射流火焰进行了三维大涡模拟(LES),其统计的时均量以及脉动量符合实验测量值,且和RANS代数二阶矩湍流燃烧模型模拟结果大致符合。LES统计得到的化学反应率系数脉动和甲烷浓度脉动的互关联与对应的时均量梯度的乘积分布趋势相同,大小幅值的位置也相对应,与二阶矩湍流燃烧模型的封闭假设相符,验证了二阶矩代数燃烧模型的合理性。     

气泡-液体多股射流二阶矩两相湍流模型的模拟

本文采用二阶矩两相湍流模型模拟了气泡－液体闭式多股射流。研究结果显示出预报的两相速度、雷诺应力和气泡体积分数分布的合理性，以及在速度较高和剪切较强的情况下，气泡湍流脉动仍然大于液体湍流脉动，气泡增强液体湍流，气液两相湍流脉动均存在各向异性，而且气泡脉动的各向异性比液体脉动的大等规律。     

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。