武桥水道航道整治工程流场数值模拟试验研究

武汉理工大学

硕士学位论文

武桥水道航道整治工程流场数值模拟试验研究

姓名：岳俊飞

申请学位级别：硕士

专业：交通信息工程及控制

指导教师：黄立文

20090601

FLUENT UDF代码_颗粒(煤或生物质)床层多相流燃烧过程数值模拟-【第2部分-完结】

Fluent-UDF_Coal-Combustion-Multiphase-Flow-Processes ---Codes for various kinds of heterogeneous reactions 【第二部分-Part2】 DEFINE_HET_RXN_RATE(SteamGasif_Rev_MGAS,c,t,hr,mw,yi,rr,rr_t) { Thread **pt = THREAD_SUB_THREADS(t); Thread *tp = pt[0]; /* gas phase */ int index_phase = Get_Phase_Index(hr); Thread *ts = pt[index_phase]; /* solid phase */ *rr = 0; double direction = 0.0, mol_weight, y_carbon, rr_turb = 1e+20; /* CO + H2 ---> H2O + 1/25 Soot The reverse steam gasification reaction, which is CO + H2 ---> 1/25 Soot + H2O is written as the reaction shown above. So a negative rate means CO and H2 is consumed and H2O and Soot are generated. Note that no C(s) is generated, the stoich coeff for C(s) in the above reation is zero. Set the phase and species indices. Ash species index is initialized to zero, with all other indices. Ash species index is used as a flag to execute SetSpeciesIndex only once. This is done by the first reaction, defined in the heterogeneous reaction panel in FLUENT GUI. */ if(IS_ASH == 0) SetSpeciesIndex(); if(MGAS_Gasif) { double RoRT = C_R(c,tp) * UNIVERSAL_GAS_CONSTANT * C_T(c,tp); double p_h2o = RoRT * yi[IP_H2O][IS_H2O]/mw[IP_H2O][IS_H2O]/ 101325.; double p_co = RoRT * yi[IP_CO][IS_CO]/mw[IP_CO][IS_CO] / 101325.; double p_h2 = RoRT * yi[IP_H2][IS_H2]/mw[IP_H2][IS_H2] / 101325.; y_carbon = yi[IP_SOOT][IS_SOOT]; mol_weight = mw[IP_SOOT][IS_SOOT];

建筑小区内气流流场的数值模拟分析

建筑小区内气流流场的数值模拟分析 文摘：本文采用计算流体动力学CFD（computational fluid dynamics）的方法，对北京地区冬季北风情况下某建筑小区内的气流流动进行了数值模拟仿真。借助数值模拟能模拟真实情况、资料详细的优点，对该小区两个主要区域在冬季北风向这一不利工况下的气流流动情况进行了分析，由此可见，通过CFD方法对小区气流流动进行模拟仿真，并且以直观形象的可视化结果展现于设计者和客户，可方便地对小区布局设计进行指导以及对小区内微气候进行评价。 1. 前言 建筑师们在设计建筑小区时，注意力多集中在建筑平面的功能布置，美观设计及空间利用上，而很少考虑到小区内高层、高密度建筑群中气流流动情况对人的影响：局部地方（尤其是高层）风速太大可能对人们的生活、行动造成不便，也有可能在某些地方形成旋涡和死角，不利于室内的自然通风，从而形成不好的小区微气候。因此，为了营造绿色舒适的建筑小区微环境，需要在规划设计阶段对小区内气流流动情况作出预测评价，以指导设计。通常可用模型实验或者数值模拟的方法对小区内的空气流动进行预测。模型实验方法周期太长，价格昂贵，不利于用于设计阶段的方案预测和分析；而数值计算相当于在计算机上做实验，相比模型实验方法周期较短，价格低廉，可以以较为形象和直观的方式将结果展示出来，利于非专业人士通过形象的流场图和动画了解小区内气流流动情况。因此这里将介绍利用数值模拟技术模拟仿真小区内气流流动的详细情况，藉此对小区微气候作出评价分析以及对小区的设计作出改进优化。国外早在1980年代就利用数值模拟手段对室外气流流动进行研究，但主要针对单体建筑[1]。近年来，我国也开始对高密度的建筑小区这一具有中国特色的建筑形式内的气流流场进行数值模拟研究[2]。随着计算机技术、数值计算技术以及湍流模拟技术的发展，如今我们可以对非常复杂的实际建筑小区内气流流动进行模拟仿真，方便、直观地对小区微气候作出评价。下面将以一个实际的建筑小区为例进行分析。 2. 计算流体动力学技术简介 简而言之，流体流动的数值模拟即在计算机上做实验。它在计算域内离散空气流动遵循的流体动力学方程组，将强烈非线性的偏微分方程组转变为代数方程组，再采用一定的数值计算技术求解之，从而获得整个计算区域内流场分布的详细信息，最后可将结果用计算机图形学技术形象直观地表示出来。这就是所谓的计算流体动力学CFD （Computational Fluid Dynamics）。由于实际空气是粘性流体，流动基本为湍流流动，故这其中涉及湍流模拟技术。自1974年以来，人们开始进行大量的CFD技术应用于建筑环境的模拟研究工作[3]。如今，CFD技术已经在建筑环境和设备模拟中取得了很大的成就。这里我们采用国际公认的权威CFD技术研究机构：英国帝国理工学院CHAM 研究所开发的PHOENICS软件对下面的小区内空气流动情况进行模拟仿真分析。该软件具有众多的湍流模型和数值差分格式，并经过了上千个算例的实验验证，能保证计算结果的准确性。有关CFD技术的内容可参考有关文献和专著。 3. 计算工况说明 这里将要分析的小区是北京东润枫景小区，它是北京朝阳区东风农场改建住宅区，总建筑面积约49万平方米，

CFX的流场精确数值模拟教程

基于CFX的离心泵 内部流场数值模拟基于CFX的离心泵内部流场数值模拟 随着计算流体力学和计算机技术的快速发展，泵内部的流动特征成为热点研究方向，目前应用 CFX 软件的科研人员还较少，所以将CFX 使用的基本过程加以整理供初学者参考。如有不对之处敬请指教。 、CFX数值计算的完整流程 、基于ICEM CFD勺离心泵网格划分 2.1导入几何模型 2.2修整模型 2.3创建实体 2.4仓U建PRAT 2.5设置全局参数 2.6划分网格 2.7检查网格质量并光顺网格2.8导出网格—选择求解器2.9导出网格 、CFX-Pre设置过程 3.1基本步骤 3.2新建文件

3.3导入网格 3.4定义模拟类型3.5创建计算域3.6指定边界条件3.7建立交界面

3.8定义求解控制 3.9定义输出控制 3.10写求解器输入文件 3.11定义运行 3.12计算过程 四、CFX-Post 后处理 4.1计算泵的扬程和效率 4.2云图 4.3矢量图 4.4流线图 2.1导入几何模型 在ICEMCFD软件界面内，单击File宀Imort Geometry^STEP/IGES（—般将离心泵装配文件保存成STEP格式）， 将离心泵造型导入I C E M如图3所示。 图3导入几何模型界面

2.2 修整模型 单击Geometry^Repair Geometry 宀Build Topology，设置Tolerenee，然后单击Apply，如图 4 所示。拓扑 分析后生成的曲线颜色指示邻近表面的关系：gree n =自由边，yellow =单边，red =双边，blue =多边，线条 颜色显示的开/关Model tree T Geometry T Curves T Color by cou nt,Red curves 表示面之间的间隙在容差之 内，这是需要的物理模型, N41 f !孕ECHH 匚丁E> !1 Z-和-1 ：z? ...... ....................... 兰直卤* 百曲gw 卜宀-im * Q涕曲空JIT^J 厂社tt-sfri- Piwpe^ifl-5 CorFklr air^ i Cphcri s Quip^jr 匸* JO 匸叭和皈X XWM X ■an. y% wn- Yellow edges 通常是一些需要修补的几何。 亠 图4修整模型界面 2-3 创建实体单击Geometry^Creade Body,详细过程如图5所示。

空调房间气流组织数值模拟和优化课程

毕业设计说明书 作者：学号： 学院： 系(专业)：热能与动力工程 题目：空调房间气流组织数值模拟和优化指导者：讲师 (姓名) (专业技术职务) 评阅者： (姓名) (专业技术职务) 2012 年 6 月2 日 毕业设计（论文）中文摘要

毕业设计（论文）外文摘要 Title Numerical simulation of air-conditioned room air distribution and optimization Abstract Airflow-organizing in air-conditioned indoor air environment, air quality has an important effect is directly related to the indoor temperature, area, flow rate and air-conditioning energy consumption is an important part of the air-conditioned. Effective ventilation and airflow organization has an important significance for improving indoor air quality, to ensure the realization of healthy buildings, healthy comfort air conditioning. The main factors to affect the flow in room inlet velocity, the location of the air inlet into the return air relative position Firstly, the establishment of a physical model and mesh using Gambit software, and numerical simulations using Fluent software, said in an intuitive way the temperature field and velocity field of airflow under different air distribution program, analyzing the draw for office and other similar air-conditioned room, Side of the send side back, on sending the next time, on to send back, next to send back to the four air distribution are more appropriate. But the better Side of the send side back and on to send back on the air current forms of organization. Keywords：Airflow-organizing;Numerical simulation; Turbulence model;Temperature field;Velocity field.

CFX的流场精确数值模拟教程.pdf

基于CFX的离心泵内部流场数值模拟 基于CFX的离心泵内部流场数值模拟 随着计算流体力学和计算机技术的快速发展，泵内部的流动特征成为热点研究方向，目前应用CFX 软件的科研人员还较少，所以将CFX使用的基本过程加以整理供初学者参考。如有不对之处敬请指教。 一、 CFX数值计算的完整流程 二、基于ICEM CFD的离心泵网格划分 2.1 导入几何模型 2.2 修整模型 2.3 创建实体 2.4 创建PRAT 2.5 设置全局参数 2.6 划分网格 2.7 检查网格质量并光顺网格 2.8 导出网格－选择求解器 2.9 导出网格 三、CFX-Pre 设置过程 3.1 基本步骤 3.2 新建文件 3.3 导入网格 3.4 定义模拟类型 3.5 创建计算域 3.6 指定边界条件 3.7 建立交界面 3.8 定义求解控制

3.10 写求解器输入文件 3.11 定义运行 3.12 计算过程 四、 CFX-Post后处理 4.1 计算泵的扬程和效率 4.2 云图 4.3 矢量图 4.4 流线图 2.1 导入几何模型 在ICEM CFD软件界面内，单击File→Imort Geometry→STEP/IGES（一般将离心泵装配文件保存成STEP格式），将离心泵造型导入ICEM，如图3所示。 图3 导入几何模型界面 2.2 修整模型 单击Geometry→Repair Geometry→Build Topology，设置Tolerence，然后单击Apply，如图4所示。拓扑分析后生成的曲线颜色指示邻近表面的关系：green = 自由边， yellow = 单边，red = 双边， blue =多边，线条

船舶CFD的发展和应用

船舶CFD的发展和应用 1引言 船舶的水动力性能(快速性、适航性、操纵性)是由绕船的流场特性而决定，从理论上讲通过求解描述流场特性的流体动力学方程就能对相应的水动力性能做出预报。然而，由于自由面的存在、船体几何形状复杂(特别是船尾)、附体较多，导致自由面水波、流体分离、旋涡等现象的出现，使得流场中的流动结构很复杂，即使有了描述流动过程的微分方程式也不可能得到解析解，因此，长期以来船模试验便成了研究船舶周围流场特性的一个必不可少的手段。然而，船模试验不仅周期长、费用高、很难得到详细的局部流场信息，同时因为尺度效应，船模实际上并不能真实地再现实船的流动情况，存在很大的局限性。新的水动力性能预报手段的引入己十分必要。 自1821年开始，纳维(Navier)等人考虑将分子问的作用力加入到欧拉方程中。1845年，斯托克斯(Stokes)将这个分子间的作用力用粘性系数μ表示，并正式完成了Navier-Stokes方程，最终建立了粘性流体力学的基本方程，奠定了近代粘性流体力学的基础。但是，由于方程式的非线性，解此方程，在数学上会碰到很大的困难瞳3。随着人们对流动的深入了解、计算方法的发展及计算机水平的提高，求解粘性流动问题经历了由简到繁，由易到难的过程。 计算流体动力学兴起于20世纪70年代。当时Fromm和Harlow发表了一篇名为“流体力学中的计算机实验”的文章，法国人Macagno则发表了一篇名为“流体力学模拟的某些新的方面”的文章。随后几年里陆续出现了多种专门研究计算流体动力学及计算方法的杂志。从此计算流体动力学进入了快速发展阶段。在船舶性能研究领域，船舶CFD(Ship CFD，或者Naval Hydrodynamics)与计算流体动力学几乎同时起步，它以计算机为工具，通过数值求解船舶绕流场的控制方程，模拟船体运动，得到流场中的速度场和压力场，实现对船体水动力性能的研究。第一篇关于船体粘性绕流数值计算的文章是Spalding教授的博士研究生Abdelmeguid的毕业论文—A method of predicting three—dimensional turbulent flows around ship’s hull。Abdelmeguid的方法来自传热问题的计算技术，在船舶性能研究领域也获得了普遍共识。在数值计算领域里，Spalding、Launder、Patanker 和Abdelmeguid等研究人员的工作为船舶CFD奠定了基础，成为船舶CFD研究工作的先驱者。 2 国内外CFD发展现状 近年来，随着计算机技术和计算技术的突飞猛进，计算流体力学（CFD）也得到了长足的发展。基于CFD 软件船舶水动力学方面的数值模拟，因为具有费用低、无触点流场测量、无比尺效应、能消除物模中由传感器尺寸及模型变形等因素对流场的影响、可获得较为详细的流场信息等优点而广受关注，应用范围越来越广。随着Spalding发展了基于RANS的数值计算方法，船舶CFD方法在船舶设计中开始实际使用。当时国际上这方面的研究队伍主要有：瑞典哥德堡科技大学的Larsson、美国衣阿华大学的Patel和日本东京大学的Miyata等教授及其领导的科研小组。到20世纪八十年代末、九十年代初，美国、德国、法国、意大利、日本、荷兰等国家纷纷成立了一些研究小组，开始形成群雄并起的局面，掀起了船舶粘性流及水动力计算研究的热潮。由于在船舶流体动力学中，不可压

装有气流分布板的脱硫喷淋塔流场数值模拟

装有气流分布板的脱硫喷淋塔流场数值模拟 过小玲1金保升孙志翱 （东南大学热能工程研究所，江苏南京210096） 摘要以600 MW机组喷淋塔为研究对象，利用Fluent软件，对装有一定开孔率气流分布板的脱 -模型作为计算模型，并结合拉硫喷淋塔进行了空塔和喷淋状态下热态流场数值模拟。计算中选用kε 格朗日颗粒轨道模型，用SIMPLE算法进行计算。计算结果表明，气流分布板对塔内流场、温度场和压力场都有一定的影响；引入喷淋液后，由于喷淋液滴对塔内流场强烈的整流作用，内部速度明显趋于均匀化。 关键词喷淋塔Fluent软件数值模拟气流分布板 Flow simulation for FGD spray scrubber with gas distributing board Guo Xiaoling, Jin Baosheng, Sun Zhiao (Department of Power Engineering, Southeast University, Nanjing Jiangsu 210096) Abstract: The research was based on a spray scrubber with a gas distributing board in a capacity of 600 MW unit, using software of Fluent to simulate the field in the spray scrubber. Both under spray and without spray conditions were simulated. The gas flow was described using standard kε-model and SIMPLE algorithm. Lagrange particle trajectory model was used to imitate the initial condition of the slurry droplet. The results showed that the gas distributing board had a significant influence on the interior field. When spray was introduced, the gas velocity became uniform. This was because the slurry droplets bring huge influence on the flue gas flow by cutting down the scale of the eddy of the flue gas. Keywords: Spray scrubber Fluent Numerical simulation Gas distributing board 喷淋塔是湿法烟气脱硫工程中的核心设备，其内部复杂的两相流动直接影响着喷淋塔的设计及其脱硫效率。对于脱硫喷淋塔，仅靠试验难以揭示塔内的各种参数[1]。而数值模拟方法具有经济、高效的特点，且排除了模型试验方法中存在的缩小误差的问题及安全问题[2]特别是利用计算流体力学(Computational Fluid Dynamics, CFD)通用软件之后，还避免了复杂的编程工作，已经成为研究塔内流场的有力工具[3]。目前国内数值模拟基本上为二维的冷态模拟[4]，或者是三维空塔的模拟；而国外学者的研究主要集中在脱硫机理或浆液液滴的运动方面[5-7]，很少针对脱硫塔进行流场等研究。 本文以600 MW机组带气流分布板的喷淋塔为研究对象建立三维模型，用Fluent软件对喷淋塔空塔和喷淋状态下的热态流场进行了数值模拟。采用kε -模型，并结合浆液液滴随机生成模型，用SIMPLE算法进行计算。 1 喷淋塔模型的建立 1.1 烟气流动的物理模型 1.1.1 物理模型简化 烟气脱硫塔结构如图1(a)所示。烟气沿水平下倾烟道进入塔体，在上升过程中先通过气流分布板，再依次经过3个喷淋层。脱硫浆液由均匀布置于喷淋层的雾化喷嘴引入，与1第一作者：过小玲,女，1981年生，硕士，研究方向为烟气脱硫技术。

DTMB5415船绕流场数值研究

龙源期刊网 https://www.wendangku.net/doc/a93018768.html, DTMB5415船绕流场数值研究 作者：陈志明伍斯杰黄晓恒 来源：《广东造船》2018年第03期 摘要：本文以DTMB 5415船为研究对象，应用基于URANS方法的CFD方法进行DTMB 5415船设计状态下船舶绕流场研究，其中湍流模型应用SST模型，自由液面捕捉应用VOF方法；应用CFD方法对船舶阻力性能、自由表面兴波、船舶螺旋桨盘面处的标称伴流场以及尾部轴向速度场等进行数值模拟与分析；将设计状态下DTMB 5415船绕流场数值模拟值与实验值对比，其船舶阻力、自由表面兴波、螺旋桨盘面标称伴流场等的良好吻合证明了网格与数值方法的正确性。本文还对船舶尾部不同截面绕流场边界层厚度以及整船边界层分布进行了研究且与实验值进行了对比。 关键词：船舶绕流场；自由表面波形；标称伴流场； DTMB 5415船；CFD 中图分类号：U661.3 文献标识码：A Abstract： This paper studies the ship field flow around the ship DTMB 5415 under design condition based on URANS method by using SST model and VOF method for free surface capture. CFD method is applied to numerical simulation and analysis of ship resistance performance， free surface wave， nominal wake field of ship propeller disk and axial velocity field of stern. The comparison and analysis of flow field simulation value and experiment value around ship DTMB 5415 under design condition and the good fit of ship resistance， free surface wave， and nominal wake field prove the validity of the grid and the numerical method. This paper also studies the flow field of boundary layer thickness and distribution and the boundary layer of different cross section around ship and compares it with the experimental value. Key words： Ship flow field； Free surface wave contour line； Nominal wake field of propeller； DTMB 5415 ship； CFD 1 前言 在船舶绕流场的CFD研究中，Hamid Sadat-Hosseini等人对KVLCC2长、短迎浪首波状态下船身自由度开放与否的船舶运动与增阻进行了模拟，并与实验值进行对比，对计算波形进行分析，最后把不同时刻船舶尾流场与PIV测量值进行对比[1]；Y.Ahmed等人分别应用粘流与势流方法进行了VLCC船舶自由表面绕流场分析[2]；ZHANG Zhirong 应用RANS方法进行了带有自由表面的有无螺旋桨下KCS船舶的粘性绕流场分析，并与实验值进行对比[3]；J.E.Choi 等人基于CFD方法对多艘肥大型船的阻力、推进以及绕流场等进行了数值分析[4]；Robert V.Wilson等人应用URANS方法进行了水面战舰的运动、绕流场等分析[5]；Jingsen Ma等人应用夹气亚格子模型进行了船身泡状流的模拟[6]；万德成等人应用水平集方法进行了Wigley船粘性绕流场的数值模拟[7]；王金宝等人进行了低速肥大船舶尾流场的数值模拟，尾流场模拟

室内气流组织数值模拟与舒适度分析

室内气流组织数值模拟与舒适度分析 摘要：分别对采用百叶侧送侧回、喷口侧送侧回、散流器顶送下回、分层空调、置换通风方式的室内空调室内气流的速度场和温度场进行了数值模拟，并对其结 果进行了实验验证。根据ADPI指标对这几种送回风方式进行了热舒适性评价。 结果表明，分层空调和置换通风是室内中较好的气流组织方式。 关键词：室内；气流组织；速度场；温度场；数值模拟；热舒适 引言 传统空调系统的气流组织是以送风射流为基础的，通过反复迭代检查温度和 速度。最后，找到合理的回风方案和参数。空调房间内的供气射流大多是多个非 等温湍流射流，一般设计方法是基于单股等温紊流射流的规律，射流约束修正系数、射流重合度和非等温射流的修正系数。介绍。这种方法忽略了很多其他因素，如排风口的尺寸和位置、热源的性质和位置等，因此必然有一定的误差，在某些 情况下甚至有很大的误差。若简单地将这种方法用于空间空调系统的气流组织设计，是不合适的。 空间空调系统的气流设计没有成熟的理论和实验结论。主要研究方法是将气 流的数值分析与模型相结合。由于气流的数值分析涉及到各种可能的内部扰动、 边界条件和初始条件，所以可以完全反映房间内的气流分布，从而确定气流的最 佳方案。 1室内空气流动的有限元数值模拟 机械通风房间内的空气流动多属于非稳态湍流流动，直接模拟尚不现实。在 解决实际问题时，需要对物理模型进行一定的假设和简化处理。笔者作了以下假设： 1）室内空气为低速不可压缩气体，且符合 Boussinesq 假设； 2）室内空气流动为准稳态湍流流动； 3）忽略能量方程中粘性效应引起的能量耗散。 2各种送风方式下大空间室内气流组织数值模拟 2.1研宄对象 本文的研宄对象为有内热源、尺寸为12 mX &4 mX5.0 m（长X宽X高）的长 方体建筑模型（如图1所示），风口设在外墙侧。人员和设备由于不断放出热量，对室内气流分布特性有重要影响，将其视作内热源处理。内热源模型为0.4 mX 1.2 mX 1.3 m（长X宽X高）的长方体。在内热源模型内部不求解控制方程，把它的内表面视作速度为0的壁面。考虑模型的对称性，取一个空调送风单元（3 mX 4.2 mX 5.0 m）进行模拟计算分析。本文主要讨论0.1 m和1.1m高度的情况，这 两个平面之间的区域可以代表工作区。 2.2边界条件的处理 室内温度设定为（26±2）°C，内墙的温度设定为26°C，外墙为26.5屋顶为26°C。人体和设备的发热功率之和为600 W。本文应用有限元的非统一网格，在 人体和设备周围、外墙附近及风口附近对网格进行加密，在壁面附近采用壁面函 数法。非线性方程组由FIDAP（流体力学有限元软件包）的求解器通过迭代求解。 2.3常用送回风方式下室内气流组织模拟及气流分布特性评价

多相流数值计算

FLUENT计算两相流相关问题： 通常把含有大量固体或液体颗粒的气体或液体流动称为两相流； 两相流的研究：对两相流的研究有两种不同的观点：一是把流体作为连续介质而把颗粒群作为离散体系；而另一是除了把流体作为连续介质外，还把颗粒群当作拟连续介质或拟流体。 引入两种坐标系：即拉格朗日坐标和欧拉坐标，以变形前的初始坐标为自变量称为拉格朗日Langrangian坐标或物质坐标；以变形后瞬时坐标为自变量称为欧拉Eulerian坐标或空间坐标。 离散相模型 FLUENT在求解连续相的输运方程的同时，在拉格朗日坐标下模拟流场中离散相的第二相； 离散相模型解决的问题：煤粉燃烧、颗粒分离、喷雾干燥、液体燃料的燃烧等；应用范围：FLUENT中的离散相模型假定第二相体积分数一般说来要小于10-12%（但颗粒质量承载率可以大于10-12%，即可模拟离散相质量流率等大于连续相的流动）；不适用于模拟在连续相中无限期悬浮的颗粒流问题，包括：搅拌釜、流化床等； 颗粒颗粒之间的相互作用、颗粒体积分数对连续相的影响未考虑； 湍流中颗粒处理的两种模型： Stochastic Tracking，应用随机方法来考虑瞬时湍流速度对颗粒轨道的影响；Cloud Tracking，运用统计方法来跟踪颗粒围绕某一平均轨道的湍流扩散。通过计算颗粒的系统平均运动方程得到颗粒的某个平均轨道。 多相流模型 FLUENT中提供的模型： VOF模型(V olume of Fluid Model) 混合模型(Mixture Model) 欧拉模型(Eulerian Model) 1.VOF模型(Volume of Fluid Model) VOF模型用来处理没有相互穿插的多相流问题，在处理两相流中，假设计算的每个控制容积中第一相的体积含量为α1，如果α1=0，表示该控制容积中不含第

喷口射流流场的数值模拟 转载

喷口射流流场的数值模拟 摘要 本文在对数学模型及物理模型进行理论分析的基础上，基于ε-k 方程双方程模型与SIMPLE 算法，运用模拟软件6.1，对不同喷口流场进行了三维模拟，证实了射流流场与喷口内部流线有密切关系，并对结果进行了分析比较，从而为喷口的优化设计提供了依据。 关键词 喷口；计算流体力学；数值模拟 1 引言 目前，高大空间的空调一般采用分层空调的方式。该系统一般采用喷口送风，喷口的结构，位置对室内气流组织影响较大。国内的生产厂家较少涉足该喷口的制作，有的厂家尽管生产，一般都套用国外产品的性能参数.由于制造工艺等方面的原因，其性能参数与国外的产品不同，按此设计其空调效果较差。实践证明，一些进口的喷口，空调效果比较理想。 从物理角度而言，空调通风房间的空气流动是由风口射流引起的，射流动量流量和质量流量对室内空气分布情况起关键作用。为了能准确的描述风口，产生了很多风口模型的模拟方法。就目前的研究情况来说，比较广泛使用的风口模型模拟方法[1] 主要包括传统模型法、基本模型法、动量方法、盒子方法和指定速度方法。通常这些模型对末端装置的特性不予考虑或考虑得不够，模拟主要是针对室内的气流运动而进行的，而没有模拟送风装置内部的气流[2] 。本文通过计算机直接模拟喷口形成入口边界条件对不同结构的喷口进行了模拟。 2 数学物理模型 2.1 风口模型 计算机直接模拟喷口形成入口边界条件是先从管道到喷口出口处的三维区域进行模拟，得出出口断面处的各变量参数，然后将此结果作为对室内空气流动模拟的入口边界条件。 2.2 基本方程 ［4］ Fluent6.1 把连续方程、动量方程、能量方程写成如式2.1所示的通用方程形式： ()φφφφρρφS x u x t i i i =???? ? ???Γ-?? +?? （2.1） 式中：φ _____通用变量，如u ,v ,w ,T ,,K ε等； ρ _____流体的密度， kg/m 3；

汽车外流场的数值模拟

汽车外流场的数值模拟 宁燕，辛喆 中国农业大学， 北京 （100083） E-mail ：rn063@https://www.wendangku.net/doc/a93018768.html, 摘 要：利用CFD 方法，运用FLUENT 软件对斜背式车型的外流场进行了数值模拟，并对结果进行了处理与分析。研究了车身周围涡系的三维结构和车身表面分离流的情况，表明由于车身前后的压力差和主流的拖拽作用等，在汽车尾部形成了极其复杂的涡系。 关键词：汽车空气动力学；CFD ；车身外流场；FLUENT 1. 引 言 汽车空气动力学的研究主要有两种方法[1]：一种是进行风洞实验，另一种是利用计算流体动力学（CFD ）技术进行数值模拟。传统的汽车空气动力学研究是在风洞中进行实验，存在着费用昂贵、开发周期长等问题。另外，在风洞实验时，只能在有限个截面和其上有限个点处测得速度、压力和温度值，而不可能获得整车流场中任意点的详细信息。 随着计算机技术和计算流体动力学的发展，汽车外流场的计算机数值仿真由于其具有可再现性、周期短以及低成本等优越性而成为研究汽车空气动力学性能的另一种有效方法。 2. 控制方程和湍流模型 汽车外流场一般为定常、等温和不可压缩三维流场，由于外形复杂易引起分离，所以应按湍流处理。汽车外流场的时均控制方程式[2]如下：3,2,1,=j i ；z x y x x x ===321,,；，： u u =1w u v u ==32,平均连续方程：0=??i i x u 平均动量方程：??? ???????????????+????+???=??i j j i eff j j j i j x u x u x x p x u u μρ κ方程 ρεκσμμκρκ?+??????????+??=??G x x x u j t j j j )( ε方程 κερκεεσμμερε221)(C G C x x x u j t j j j ?+??????? ???+??=?? -1-

喷水推进船舶运动仿真及进水管道流场数值模拟

目录 1绪论 (1) 1.1课题的背景和意义 (1) 1.2喷水推进技术简介 (2) 1.2.1喷水推进技术的发展历史 (2) 1.2.2喷水推进技术的特点 (4) 1.2.3喷水推进装置主要制造商及其产品 (5) 1.2.4喷水推进技术在舰船上的应用 (9) 1.3课题研究现状 (11) 1.3.1 喷水推进船舶操纵控制数学模型研究现状 (12) 1.3.2 喷水推进进水管道研究现状 (13) 1.4论文的研究内容 (15) 2 喷水推进技术基本理论 (16) 2.1喷水推进系统的结构组成 (16) 2.2喷水推进系统的原理 (18) 2.2.1喷水推进系统的工作原理 (18) 2.2.2喷水推进系统的方程 (19) 2.3喷水推进器水动力特性 (20) 2.3.1喷水推进器水动力特性的评价指标 (20) 2.3.2喷水推进器的水动力特性 (21) 2.4喷水推进器与船舶的匹配特性 (22) 2.5进水管道的空化现象 (24) 2.6本章小结 (25) 3 喷水推进船舶运动模型研究 (26) 3.1船舶坐标系的建立 (26) 3.2船舶三自由度运动方程 (27) 3.3水动力及力矩计算模型 (30)

3.3.1惯性类水动力计算模型 (30) 3.3.2粘性类水动力和力矩计算模型 (30) 3.4喷水推进器推力和倒车力的计算 (35) 3.4.1喷水推进器推力影响因素 (35) 3.4.2喷口水流速度计算 (39) 3.4.3喷水推进器推力的计算 (41) 3.4.4喷水推进器倒车力的计算 (41) 3.5风及浪的干扰力计算模型 (42) 3.5.1风的干扰力计算模型 (42) 3.5.2浪干扰力的计算模型 (43) 3.6本章小结 (43) 4 喷水推进船舶运动仿真 (44) 4.1船舶运动数学模型方程的解法 (44) 4.2制动运动仿真 (46) 4.3回转运动仿真 (47) 4.4 Z型运动仿真 (50) 4.5本章小结 (51) 5 喷水推进进水管道流场数值模拟 (52) 5.1湍流理论 (52) 5.1.1湍流简介 (52) 5.1.2湍流的控制方程 (53) 5.1.3湍流计算模型 (54) 5.2计算流体动力学 (57) 5.2.1计算流体动力学简介 (57) 5.2.2控制方程的离散化方法 (58) 5.2.3流场数值计算方法 (59) 5.2.4 Gambit和Fluent简介 (60) 5.3喷水推进器进水管道流场数值模拟 (62)

大空间建筑室内气流组织数值模拟与舒适性分析

大空间建筑室内气流组织数值模拟与舒适性分析 发表时间：2019-04-30T10:40:18.810Z 来源：《基层建设》2019年第4期作者：王雷谢恩 [导读] 摘要：在我国快速发展的过程中，我国的国民经济得到了快速的发展，分别对采用百叶侧送侧回、喷口侧送侧回、散流器顶送下回、分层空调、置换通风方式的大空间建筑空调室内气流的速度场和温度场进行了数值模拟,并对其结果进行了实验验证。 中建三局第一建设工程有限责任公司湖北武汉 430040 摘要：在我国快速发展的过程中，我国的国民经济得到了快速的发展，分别对采用百叶侧送侧回、喷口侧送侧回、散流器顶送下回、分层空调、置换通风方式的大空间建筑空调室内气流的速度场和温度场进行了数值模拟,并对其结果进行了实验验证。根据ADPI指标对这几种送回风方式进行了热舒适性评价。结果表明,分层空调和置换通风是大空间建筑中较好的气流组织方式。 关键词：大空间建筑；气流组织；速度场；温度场；数值模拟 引言 常规空调系统气流组织的设计是以送风射流为基础,通过反复迭代对温度和速度进行校核,最后找到合理的送回风方案和参数。空调房间的送风射流大多属于多股非等温受限湍流射流,而一般的设计方法是在单股等温湍流送风射流规律的基础上,引入射流受限、射流重合和非等温射流修正系数,这种方法忽略了很多其他因素,如排风口的尺寸和位置、热源的性质和位置等,因此必然有一定的误差,在某些情况下甚至有很大的误差。若简单地将这种方法用于高大空间空调系统的气流组织设计,是不合适的。对于高大空间空调系统的气流组织设计,目前尚无成熟的理论和实验结论,主要研究手段是将气流数值分析和模型相结合。由于气流数值分析涉及室内各种可能的内扰、边界条件和初始条件,因此能全面地反映室内的气流分布情况,从而便于确定最优的气流组织方案。 1大空间气流组织的研究意义 对于现代的工艺空调车间，不但要满足工艺方面的要求，而且还要营造良好的室内人工环境。在生产过程中必须保证生产工艺所要求的温度、风速、湿度，为生产提供条件，同时也要求提供合适的新风量，保证一定的洁净度和噪声标准，为工作人员提供良好的工作环境。在各类工艺空调建筑内，空气调节是实现这些人工环境的最佳手段。在大空间空调中，经过处理的空气由送风口进入，与室内空气进行热湿交换，经过回风口排出。空气的进入与排出，必然引起室内空气的流动，而不同的空气流动状况有不同的空调效果，合理组织室内空气的流动，使室内空气的温度、湿度、流动速度等能更好地满足工艺要求，符合人们的舒适感觉。由此可见，大空间气流组织直接影响室内的空调效果，是关系到工作区的温湿度基数、精度及区域温差、工作区的气流速度及洁净度和人们舒适感觉的重要因素，是空气调节的重要环节，对其进行研究己口渐成为一项重要的课题。 2大空间建筑室内气流组织有限元法数值模拟 2.1物理模型假设 机械通风房间内的空气流动多属于非稳态湍流流动,直接模拟尚不现实。在解决实际问题时,需要对物理模型进行一定的假设和简化处理。笔者作了以下假设:1)室内空气为低速不可压缩气体,且符合Boussinesq假设;2)室内空气流动为准稳态湍流流动;3)忽略能量方程中由于黏性作用引起的能量耗散。4）控制方程求解与罚函数的采用应用K-ε两方程模型模拟湍流,加上连续性方程、动量方程、能量方程组成控制方程组。方程组中空气密度ρ=1.1941kg/m3,黏度μ=1.81×10-5Pas,6个经验系数的取值如下:Cμ=0.09,C1=1.44,C2=1.92,σT=0.9～ 1.0,σK=1.0,σε=1.3。对流场控制方程用有限元法求解。为防止病态方程组出现,本文采用罚函数法。罚函数模型是压力速度模型的变形形式,把连续方程作为罚函数约束导入动量方程从而消去压力项,得到只有速度项的动量方程,即令p=-λp(v)(1)式中λp是罚参数。在求解其他变量之前,将压力从全部未知量中消去,这将减少求解未知量的数目。压力在其他变量求出后重新求得。 2.2各种送风方式下大空间室内气流组织数值模拟 2.2.1下送风方式(置换通风)室内气流组织模拟 置换通风气流组织的影响因素很多,例如热源的大小和位置、送风温度以及障碍物的高度和位置等。由于长方体内热源模型的假设不能很好反映置换通风的流动特点,所以在此将内热源简化为一个处于房间底部正中间的面积为0.4m×0.4m的面热源,热源温度为40℃。为了模拟热源气流的上升,假设送风速度为0.3m/s,考虑冷气流的特点,假定地面温度为22℃,其余边界条件与前文相同。置换通风的送风温差一般为2～4℃,本文取4℃,则送风温度为22℃,送风速度为0.25m/s,送风口尺寸为1.0m×0.5m。尺寸为1.0m×0.5m的回风口布置在屋顶靠近置换装置的一侧,回风速度为0.35m/s。模拟显示z=0.1m断面上平均温度为22.66℃,平均速度为0.025m/s。 2.2.2边界条件的处理 室内温度设定为(26±2)℃,内墙的温度设定为26℃,外墙为26.5℃,屋顶为26℃。人体和设备的发热功率之和为600W。本文应用有限元的非统一网格,在人体和设备周围、外墙附近及风口附近对网格进行加密,在壁面附近采用壁面函数法。非线性方程组由FIDAP(流体力学有限元软件包)的求解器通过迭代求解。 2.3五种送回风方式室内气流分布特性评价 对舒适性空调来说,评价标准不外乎舒适性和经济性两个方面,前者是对气流在工作区形成的温度场、速度场能否满足人员的卫生和舒适要求的评价,后者则考虑为消除工作区的余热,送风的耗冷量是否最低。对气流组织性能有多种评价指标,如温度不均匀系数kt,速度不均匀系数kv,符合给定条件测点比例数F,以及能量利用系数η等。 3送回风参数对地面附近温度场和速度场的影响 前面我们对子午胎车间在冬夏两季最不利情况下进行了气流组织模拟预测，并对其设计效果进行了评价，结果表明原来的设计将使车间内冬季温度偏高，夏季温度偏低，不利于节能。这一章中我们将对夏季最不利工况进行研究，模拟预测子午胎车间在不同送风参数和回风口高度下的温度场和速度场，对比分析找出最佳送风参数和回风口高度，力图得出同类大空间车间的设计规律。 4结论 从流场情况看,上送风的几种形式中,百叶侧送侧回、喷口侧送侧回、散流器顶送下回、分层空调有相似的气流流动规律,但分层空调较为节能;喷口送风工作区平均温度、速度均较低,垂直温差、不均匀系数均较小,能量利用系数较大;散流器顶送下回方式气流在整个空间的分布较均匀,可较好地减少内热源对周围环境的热影响(z=1.1m平面上最高温度值比其他方式小),但其平均速度较大,在风口下部的人有吹风感;百叶