检索结果-内蒙古大学图书馆

排灌机械工程学报 2025年第1期43卷 80-86页

作者：伍根生苏桐谢建军陈伟宇袁志山南京林业大学机械电子工程学院江苏南京210037 广东工业大学机电工程学院广东广州510006

为揭示木质部穿孔板几何分布及结构参数对导管水输运的影响,采用计算流体动力学方法构建了植物微结构流体模型,并结合伯努利方程,基于低雷诺数k-ε湍流物理场,研究3种穿孔板结构内部微流动机理.通过压力差、流动阻力系数及水力传导率的... 详细信息

为揭示木质部穿孔板几何分布及结构参数对导管水输运的影响,采用计算流体动力学方法构建了植物微结构流体模型,并结合伯努利方程,基于低雷诺数k-ε湍流物理场,研究3种穿孔板结构内部微流动机理.通过压力差、流动阻力系数及水力传导率的变化分析导管内径、穿孔板种类、倾斜角、孔数及等效直径比对导管水输运的影响规律.结果表明:相较内径40μm,穿孔板倾斜角20°、等效直径比0.84的单穿孔板导管,网状穿孔板导管压力差增大了44.2%,流动阻力系数增大了53.3%;梯状穿孔板导管压力差增大了76.5%,流动阻力系数增大了92.3%.相同参数下,导管压力差及流动阻力系数与导管内径、穿孔板倾斜角及等效直径比成反比,与穿孔板孔数成正比.其中,单穿孔板倾斜角对导管水输运特性影响较小.3种导管水力传导率按孔板排序从大到小依次为单穿孔板、网状穿孔板和梯状穿孔板.内径越大的导管水力传导率越高.

关键词：水输运木质部穿孔板伯努利方程低雷诺数k-ε湍流模型流动阻力系数

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6种低雷诺数k-ε模型在三维附壁剪切流中的数值模拟与对比分析

引用

中国电机工程学报 2017年第24期37卷 7247-7254页

作者：聂欣张玉洲张童伟李雷徐江荣杭州电子科技大学机械工程学院浙江省杭州市310018

采用Fluent14.0中的标准k-ε湍流模型及其包含的6种低雷诺数k-ε湍流模型,对三维附壁剪切流进行数值模拟,并依据湍流流动的壁面限定条件及其流动特性,对计算模型及其计算结果进行分析。结果表明,大部分低雷诺数模型相对于标准k-ε模型,... 详细信息

采用Fluent14.0中的标准k-ε湍流模型及其包含的6种低雷诺数k-ε湍流模型,对三维附壁剪切流进行数值模拟,并依据湍流流动的壁面限定条件及其流动特性,对计算模型及其计算结果进行分析。结果表明,大部分低雷诺数模型相对于标准k-ε模型,其计算准确性都有所改进。但其中LB、LS模型不符合壁面限定条件,而AB与CHC模型的计算结果与湍流壁面的流动特性不符。在对流动速度场的模拟中,LB、YS及AkN模型准确度相对较高。并对采用不同常数的AkN模型进行了数值测试,结果表明采用标准k-ε模型所用常数的AkN模型的计算结果最为准确,且模型相对较为合理。在对三维附壁剪切流的低雷诺数流动的模拟过程中,建议采用AkN模型。

关键词：三维附壁剪切流数值模拟低雷诺数k-ε湍流模型湍流壁面限定条件湍流壁面流动特性

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六种低雷诺数k-ε模型对偏移射流及贴壁射流的数值模拟及对比分析

六种低雷诺数k-ε模型对偏移射流及贴壁射流的数值模拟及对比分析

引用

作者：汤海锋杭州电子科技大学

学位级别：硕士

数值模拟是处理工程湍流问题一种重要的方法,用数值模拟中的雷诺时均模型研究湍流问题的优势在于计算精度高同时不占用过高的计算机资源。雷诺时均模型包含不同的湍流模型,选择合适的湍流模型进行数值计算是非常重要的。目前应用较多的... 详细信息

数值模拟是处理工程湍流问题一种重要的方法,用数值模拟中的雷诺时均模型研究湍流问题的优势在于计算精度高同时不占用过高的计算机资源。雷诺时均模型包含不同的湍流模型,选择合适的湍流模型进行数值计算是非常重要的。目前应用较多的湍流模型包括常见的k-ε两方程模型。偏移射流及贴壁射流问题在工程湍流问题中有广泛应用,像气流偏转装置、燃料喷射系统等,结合数值模拟方法研究此类问题具有显著的工程意义。湍流模型处理湍流问题时有一定的局限性,即不同湍流模型对同一个湍流问题进行数值模拟时,得到的计算精度不同。不同湍流模型对偏移射流及贴壁射流数值模拟的适用性,也没有明确的研究。因此本文使用标准k-ε湍流模型及低雷诺数k-ε湍流模型对不同工况下的偏移射流及贴壁射流进行数值模拟,与实验值进行比较,分析不同湍流模型对该类物理现象的适用性。本文通过标准k-ε湍流模型及六种低雷诺数k-ε湍流模型(AB模型、LB模型、LS模型、YS模型、AkN模型和CHC模型)对工程湍流问题中常见的的偏移射流、加热偏移射流、恒温壁面下的贴壁射流进行了稳态条件下的数值模拟,从速度、温度、湍动能、局部传热系数等的分布上比较了不同湍流模型计算结果与实验结果之间存在的差异。具体内容如下:(1)对偏移比为3、5、7的偏移射流的数值模拟中,综合速度与表面摩擦系数对比,AkN模型的计算结果与实验值最为贴近,标准k-ε湍流模型虽然在高雷诺数区域(远离壁面区域)计算结果与实验值相似度较高,在近壁面处却与低雷诺数k-ε湍流模型计算结果差异较大。所有湍流模型都低估了射流最大速度的衰减,通过改变AkN模型的模型系数得到AkN1模型与AkN2模型,它们的速度场计算结果都优于AkN模型。(2)对偏移比为0、3、7的加热偏移射流的数值模拟中,通过温度场的对比,可以发现以上几种湍流模型都没有准确预测射流的最大温度衰减,综合来看,AkN模型表现最优。而七种湍流模型计算得到的速度场及压力场也略有不同,但是总体趋势基本一致。(3)不同湍流模型在近壁面区域的计算结果差异最大,这也说明近壁面湍流的复杂性。对恒温壁面下的贴壁射流进行数值模拟,通过温度场与速度场计算结果与实验值的比较,分析不同湍流模型在近壁面的表现。

关键词：偏移射流贴壁射流数值模拟低雷诺数k-ε湍流模型壁面传热

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大涡模拟和低雷诺数k-ε模型对浮升流的数值研究

大涡模拟和低雷诺数k-ε模型对浮升流的数值研究

引用

作者：张玉洲杭州电子科技大学

学位级别：硕士

浮升流是广泛存在于自然界和工程应用中的一种流动现象。在浮升流中,流体的流动会受到由于温度差异而产生的浮力作用的影响,比如,封闭空间中火苗的运动、核反应堆堆芯冷却流体的流动、工业废水的排放以及大气和海洋的对流现象等均属于... 详细信息

浮升流是广泛存在于自然界和工程应用中的一种流动现象。在浮升流中,流体的流动会受到由于温度差异而产生的浮力作用的影响,比如,封闭空间中火苗的运动、核反应堆堆芯冷却流体的流动、工业废水的排放以及大气和海洋的对流现象等均属于类似的流动情况。因此,对浮升流的研究无论是对于自然环境的探索还是对于工程上的应用都具有非常重要的意义。本文研究的浮升流是由高温的贴壁射流垂直向下入射到向上流动的低温背景流动中所形成的,标准k-ε湍流模型及其对应的四种低雷诺数k-ε湍流模型以及三种不同的大涡模型被用于对该浮升流流动进行了数值计算,研究了浮升流的流动特性,并比较了不同模型计算结果之间存在的差异。首先,本文采用标准k-ε湍流模型、LS模型、YS模型、AkN模型和CHC模型对理查德森数Ri=0.02工况的浮升流进行了稳态条件下的数值模拟,从速度、温度、湍流动能及其耗散率的分布上比较了不同模型计算结果以及实验结果之间存在的差异,并从壁面限定条件上对其进行了分析。对比发现,LS模型和CHC模型计算结果误差较大,而YS模型和AkN模型在对浮升流这类流动的预测上更具优势。另外,本文还将标准k-ε湍流模型的模型系数应用于AkN模型,从而得到AkN1模型,并用该模型对浮升流进行了计算,其结果相对于原来的AkN模型有明显的改善,也略优于标准k-ε模型和YS模型。其次,Smagorinsky模型、动态Smagorinsky模型以及动能输运模型被用于对三种不同工况浮升流进行了大涡模拟,研究了浮升流的流动结构,并对不同大涡模型的计算结果进行了对比分析。研究发现,动能输运模型在所有工况均能取得比较理想的预测结果。而Smagorinsky模型和动态Smagorinsky模型计算结果的准确性随着Ri数的增大而提高,并且在有浮力作用的条件下Smagorinsky模型的模拟结果均优于动态Smagorinsky模型,这说明采用动态系数的动态Smagorinsky模型并不是在所有情况下都比常系数Smagorinsky模型更具优势。

关键词：浮升流数值模拟低雷诺数k-ε湍流模型壁面限定条件大涡模拟

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