检索结果-内蒙古大学图书馆

利用CFD技术对流体在流场内的运动规律进行数值模拟已成为研究离心泵的一种重要方法。边界条件的定义,是流场数值模拟很关键的一部分。重点介绍了质量出口边界条件,并采用标准k-ε紊流模型以及由Patankar和Spalding提出的SIMPLE算法,利用FLUENT程序对双吸式HD型石油化工流程泵叶轮内部流场进行数值模拟,给出了其压力和速度的分布规律,揭示了其内部流动的主要特征,为双吸式离心泵叶轮设计提供了重要理论依据并利用数值计算结果绘制成泵的扬程曲线,然后和实验数值进行了比较。

关键词：出口边界条件流场模拟质量 SIMPLE算法 k-ε紊流模型应用流场数值模拟 FLUENT CFD技术化工流程泵运动规律内部流场分布规律主要特征内部流动扬程曲线计算结果叶轮设计离心泵 HD型双吸

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血管的出口边界条件的确定方法、装置、电子设备及介质

血管的出口边界条件的确定方法、装置、电子设备及介质

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作者：阮伟程杨帆兰宏志马骏郑凌霄 518000 广东省深圳市南山区粤海街道高新区社区高新南环路46号留学生创业大厦二期1302

本申请提供了一种血管的出口边界条件的确定方法、装置、电子设备及介质，确定方法包括：获取血管影像以及血管影像所属的患者的生理参数，并从血管影像中得到血管的几何参数；基于生理参数以及几何参数，确定血管影像中每支血管的阻力... 详细信息

标准号: CN115910358A

本申请提供了一种血管的出口边界条件的确定方法、装置、电子设备及介质，确定方法包括：获取血管影像以及血管影像所属的患者的生理参数，并从血管影像中得到血管的几何参数；基于生理参数以及几何参数，确定血管影像中每支血管的阻力；针对每支血管，基于该支血管的阻力，确定该支血管的出口流量；将该支血管的出口流量输入至降阶模型中，得到该支血管的微循环阻力，并将该支血管的微循环阻力作为该支血管的出口边界条件。采用本申请提供的技术方案能够通过每支血管的阻力确定每支血管的出口流量，利用每支血管的出口流量得到对应的微循环阻力，将微循环阻力作为血管的出口边界条件，提高确定出口边界条件的准确性。

关键词：血管出口边界条件微循环阻力出口流量血管影像几何参数生理参数电子设备降阶模型阻力确定申请

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无叶扩压器对离心压缩机流场及性能影响的数值研究

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中国机械工程 2008年第17期19卷 2098-2102页

作者：高丽敏刘波王欢西北工业大学翼型叶栅空气动力学国防科技重点实验室西安710072

采用自编的CFD程序数值研究了无叶扩压器对离心压缩机流场及气动性能的影响。采用当地时间步长、多重网格以及隐式参差光顺等技术来加速收敛,以质量流量来代替出口静压的出口边界条件,使出口静压在计算过程中与给定的流量工况自动匹配,... 详细信息

采用自编的CFD程序数值研究了无叶扩压器对离心压缩机流场及气动性能的影响。采用当地时间步长、多重网格以及隐式参差光顺等技术来加速收敛,以质量流量来代替出口静压的出口边界条件,使出口静压在计算过程中与给定的流量工况自动匹配,大大节省了计算时间。对Krain叶轮后带等面积与直壁两种形式的无叶扩压器离心压缩机内部流场进行了计算与分析,结果表明:直壁型无叶扩压器离心压缩机的效率低于等面积无叶扩压器离心压缩机的效率;直壁型无叶扩压器使得叶轮出口的流动出现分离;扩压器的形式对离心叶轮的整体气动性能影响并不大;在进行离心叶轮数值研究时,叶轮后的延伸区最好采用等面积无叶扩压器,以尽量减小无叶扩压器所引起的计算误差。

关键词：离心叶轮无叶扩压器数值模拟出口边界条件

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动脉粥样硬化性颈动脉狭窄患者卒中风险的血流动力学研究

动脉粥样硬化性颈动脉狭窄患者卒中风险的血流动力学研究

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作者：陈岩第二军医大学

学位级别：博士

背景和目的:血流动力学因素在颈动脉粥样硬化发生,发展中起重要作用,这为应用计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)方法评估颈动脉狭窄患者卒中风险提供了可能。但是,CFD计算的准确性取决于精确的边界条件,如:出口压力,这一... 详细信息

背景和目的:血流动力学因素在颈动脉粥样硬化发生,发展中起重要作用,这为应用计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)方法评估颈动脉狭窄患者卒中风险提供了可能。但是,CFD计算的准确性取决于精确的边界条件,如:出口压力,这一数据很难直接测量。我们提出应用最低能量丢失(minimal energy loss,MEL)原理,计算能量最低丢失点的血流分配,以优化颈动脉狭窄患者血流动力学研究中出口条件的设定。方法:依据入选和排除标准,将2014年6月至2014年12月间长海医院神经外科门诊和病房收治的17例患者中22个不同狭窄程度的颈动脉血管纳入本研究。通过CTA原始数据重建病例特异性的颈动脉狭窄的数值三维模型,通过多普勒超声检查分别获取患者颈总动脉、颈内动脉和颈外动脉某一截面的血流速度。在ANSYS CFX软件中,入口依据多普勒测量的速度值计算得到的质量流量进行设定,分别采用无牵引边界、最低能量丢失点时的颈内动脉血流质量为出口边界条件,计算颈内动脉和颈总动脉之间的血流量比(Qica/Qcca);应用面积狭窄率、Groen经验公式以及临床多普勒超声测量计算Qica/Qcca。以临床多普勒检查获得的Qica/Qcca为标准,计算不同方法获得的Qica/Qcca的误差率,并进行统计学分析。结果:最低能量丢失点时Qica/Qcca同临床测量值之间的误差率为9.39±4.83%,应用无牵引边界条件计算的Qica/Qcca误差率为13.80±9.88%,应用面积狭窄率和Groen经验公式方法计算的Qica/Qcca误差率为15.97±13.54%。应用最低能量丢失理论计算Qica/Qcca误差率小于无牵引边界条件下(p=0.455)和Groen经验公式(p=0.102)计算的误差率,但无统计学差异。对于轻度狭窄(0-50%)的患者,应用无牵引边界条件的误差率为7.03±2.61%,最低能量丢失计算的误差率7.46±3.29%,两者之间无明显区别(p=1.0);但随着狭窄程度的加重,应用无牵引边界条件误差率明显增高,当颈动脉中重度狭窄时(50-99%),应用无牵引边界条件的误差率为18.49±10.39%,而应用最低能量丢失计算的误差率为11.05±5.1%,应用最低能量丢失理论计算的误差率明显小于无牵引边界条件的误差率,具有统计学差异(p=0.045)。结论:当颈动脉无狭窄或轻度狭窄时,应用无牵引出口边界条件行血流动力学分析是可行的;但当颈动脉中重度狭窄时,应用无牵引边界出口可导致分叉后血流分配误差明显增大,应用最低能量丢失理论可优化血流动力学分析时出口边界条件的设定。目的:评估应用非病例特异性入口条件对不同的血流动力学参数计算结果的影响。方法:通过CTA检查的原始数据建立6例病例特异性的中度颈动脉狭窄数值三维模型,并依据文献报道的颈总动脉血流量范围,采用300ml/min、400ml/min和500ml/min作为入口边界条件,分别计算不同血流量下目标血管区域的壁面切应力,压力,单位体积的能量损失,以及压力损失系数等的大小,分析入口条件变化对不同血流动力学参数的影响。结果:入口边界条件可影响血流动力学参数的计算结果。当血流量从300ml/min增加到500ml/min时,入口血流量每增大100ml/min,狭窄段局部壁面切应力平均增加1.293pa,同平均壁面切应力相比其波动幅度为29.48%;校正壁面切应力平均改变0.1611,波动幅度为6.64%;狭窄段的压力平均增大55.877pa,波动幅度为26.61%;单位体积的能量丢失平均增加2154.37W/m3,其波动幅度为50.83%;压力损失系数平均改变0.942,其波动幅度为9.59%。结论:入口边界条件的波动对血流动力学参数计算结果影响不一,壁面切应力,压力或单位体积的能量丢失等受血流波动影响较大,而校正壁面切应力和压力损失系数受血流波动影响较小。当应用非病例特异性入口条件行血流动力学分析时,应用校正壁面切应力和压力损失系数评价可靠性优于壁面切应力、压力和能量损失。背景目的:血流动力学因素在动脉粥样硬化的发生,发展中均起重要作用,而动脉粥样硬化性颈动脉狭窄发生缺血性脑卒中的相关的血流动力学危险因素仍不明确。本研究拟通过病例特异性颈动脉狭窄数值模型,应用计算流体力学的方法探索颈动脉中度狭窄患者发生缺血性脑卒中的血流动力学危险因素。方法:2013年1月至2014年12月间,长海医院神经外科门诊和病房收治的15例患者的24个颈动脉中度狭窄血管纳入本研究。依据患者既往脑梗塞临床症状和磁共振检查将患者分为非症状组(n=11)和症状组(n=13)。通过CTA检查的原始数据建立病例特异性的颈动脉狭窄数值三维模型,应用ANSYS CFX软件计算壁面切应力,能量丢失,

关键词：血流动力学出口边界条件最低能量丢失压力损失系数血流动力学入口边界条件壁面切应力能量丢失压力损失系数计算流体力学病例特异性模型校正壁面切应力压力损失系数

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微通道内气液两相界面动力学的格子Boltzmann方法研究

微通道内气液两相界面动力学的格子Boltzmann方法研究

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作者：娄钦华中科技大学

学位级别：博士

微通道内的气液两相界面动力学问题在能源、环境工业及工程应用中广泛存在。随着中国可持续发展战略的实施,该问题已经成为温室气体地下埋存以及发展清洁能源等国家重大需求中的共性科学问题。由于该问题自身的特点,如流体之间以及流体... 详细信息

微通道内的气液两相界面动力学问题在能源、环境工业及工程应用中广泛存在。随着中国可持续发展战略的实施,该问题已经成为温室气体地下埋存以及发展清洁能源等国家重大需求中的共性科学问题。由于该问题自身的特点,如流体之间以及流体与固壁之间的相互作用极其复杂、所涉及的计算区域较大,极大限制了人们对其内部规律和机理的认识。本文针对微通道内的三个关键点,基于气液两相格子Boltzmann模型(LBM)分析了不同流体之间的相互作用力处理格式,建立了准确捕获相界面分布的两相流模型、给出了合理处理流体与固壁之间相互作用的边界条件,设计了针对较大及无限大计算区域的两相流出口边界条件,并用发展的方法研究了微通道内近临界CO2的流型分布问题及质子交换膜燃料电池阴极水的传输问题。论文的主要工作包括： (1)研究了气液两相LBM中描述流体之间相互作用的处理格式对界面相行为,例如质量守恒、平衡态密度、虚假速度和伽利略不变性的影响。该工作首先通过理论分析发现混合差分格式不满足质量守恒,且质量误差和网格步长、流体速度以及流体的界面分布相关,并用不同网格分辨率下的静止液滴、外力作用下液滴的运动以及相分离的算例证明了该结论的正确性,从数值结果中还发现了由于离散误差的原因,当LBM采用混合差分格式和压力形式的相互作用力时得到的质量误差尤其大。其次,该工作发现当LBM采用混合差分格式和势形式的相互作用力时得到的密度分布与解析解吻合的很好,并且该模型在有些情况下可以消除虚假速度。最后,该工作还通过理论分析指出混合差分格式可能不满足伽利略不变性,并用匀速平板拖动液滴流动的算例验证了该理论预测。以上发现对在LBM中如何合理描述流体之间的相互作用提供指导。 (2)提出了可以准确捕获界面分布的两相格子Boltzmann模型。该工作通过基于平界面两相流系统,得到了格子Boltzmann方程的解。该理论解表明,稳态时格子Boltzmann方法得到的化学势的梯度不是常数,而是与CFL条件数的平方成正比的量。该结果说明了在格子Boltzmann中存在密度误差的原因：稳态时化学势不为常数。根据理论结果提出了一种基于Lax-Wendroffj迁移格式的两相流模型,在该模型中CFL条件数可调,通过调节CFL条件数,可以在整个流场内得到近似为常数的化学势,从而得到准确的界面分布。 (3)研究了气液两相格子Boltzmann模型中的润湿性边界条件。进一步把用于相场方法中的一类润湿性边界条件应用到本文提出的两相流模型,该边界条件不仅可以避免在固壁上形成虚假的密度,而且可以事先给定固壁的润湿性。通过对液滴在静止壁面上的铺展过程、毛细现象以及液滴在微通道内的运动行为的研究,验证了该边界条件的合理性,并发现该边界条件可以研究的接触角的范围更广 (4)为了研究无限大或者较大计算区域的两相流动问题,设计并分析了格子Boltzmann方法中的两相出口边界条件格式。该上作把三类广泛用于单相流动的出口边界条件,例女Neumann边界条件,对流边界条件和外推边界条件扩展到气液两相格子Boltzmann方法中,并从数值稳定性和精度方面详细分析了其性能。发现了对于两相流动,Neumann边界条件和外推边界的稳定性和精度较差,而对流边界条件的性能较好,尤其当特征速度取为平均速度时,其数值稳定性和精度都是最好的。 (5)利用前述模型及边界条件研究了近临界CO2在微通道内的流型分布,主要考察了通道管径大小、壁而润湿性以及初始气相CO2体积份数对其在微通道内分布的影响。在研究中发现了四种常见的流型：泡状流、弹状流、搅拌流以及环状流,并发现当管道较小时,润湿性对管道内的流动型态影响特别大,其几乎可以直接决定通道内稳态时的流型分布;该工作还发现了随着润湿相体积分数的增加会其较容易在壁面上形成薄膜。以上发现对二氧化碳的地下埋存提供了指导意义。 (6)还利用前述模型及边界条件研究了质子交换膜燃料电池阴极流道中水的传输特性,分析了燃料电池气体扩散层表面的润湿性、空气的入口速度、注水微孔和排气微孔之间的距离以及注水微孔的孔径对水传输特性的影响,并得到了以下结论：气体扩散层表面的润湿性越弱,液滴的传输行为对流道中反应物的传递的影响越小,并且液滴越容易流出管道；空气的入口速度较小时,在气体扩散层表面的粘附力和排气微孔的抽力的共同作用下,液滴容易堵住排气微孔,空气速度过大时管道内的剪切力会抑制注水微孔内的水流出,同时抑制流道中的反应物向排气微孔传递,只有合适的空气入口速度才可以保证液滴的排出和反应物的传递：注水微孔和排气微孔之间的距离的设计最好要保证液滴在断裂时还没有到达排气微孔；适当增加注水微孔的孔径,可以使得流道中单位时间内排出的水增加。该工作为燃料电池的水管理提供了一定指导。总之,本文研究了LBM中

关键词：格子Boltzmann方法气液两相流动出口边界条件润湿性边界条件界面分布

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基于气固两相流的空气净化器效率优化研究

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计算机仿真 2015年第11期32卷 250-254页

作者：刘勇智王珍聂泽东李蒙湘空军工程大学航空航天工程学院陕西西安710038 中国科学院深圳先进技术研究院广东深圳518055

室内颗粒物的净化效率是空气净化器的重要参数之一,采用气固两相流的原理仿真优化净化效率时,容易出现无法进行精确设置边界条件的难点。针对上述问题提出研究了不同出口边界条件对出口精度及效率的影响规律,并提出了将outflow出口与压... 详细信息

室内颗粒物的净化效率是空气净化器的重要参数之一,采用气固两相流的原理仿真优化净化效率时,容易出现无法进行精确设置边界条件的难点。针对上述问题提出研究了不同出口边界条件对出口精度及效率的影响规律,并提出了将outflow出口与压力出口相结合来进行净化效率的优化。仿真结果表明:outflow出口精度与效率都较高,但不存在回流,过于理想化;压力出口若压力设置不合适,很难收敛,精度与效率都较低;outflow出口与压力出口相结合能加快收敛,效率明显提高,达到99.88%。研究为净化除尘设备的优化设计提供了一种新的思路及理论依据。

关键词：数值仿真气固两相流出口边界条件净化效率空气净化器

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泵站前池流态的数值模拟

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灌溉排水 2001年第1期20卷 35-38,42页

作者：张贤明吉庆丰东南大学交通学院江苏南京210018 扬州大学水建学院江苏扬州225009

应用水平方向上是正交贴体坐标系、垂直方向上是笛卡尔坐标系的混合数值网络系统和三维紊流数值模拟的方法 ,模拟了泵站前池水流流态。计算结果表明 ,对具有复杂几何边界的泵站前池水流 ,特别是前池中设置几何尺寸相对较小的底坎、导致... 详细信息

应用水平方向上是正交贴体坐标系、垂直方向上是笛卡尔坐标系的混合数值网络系统和三维紊流数值模拟的方法 ,模拟了泵站前池水流流态。计算结果表明 ,对具有复杂几何边界的泵站前池水流 ,特别是前池中设置几何尺寸相对较小的底坎、导致墩等情况 ,方法非常适合。可以较好地模拟出局部区域复杂的水流流态 ,生成网络的计算工作量小 ,能非常方便地进行不同整流方案的计算比较。

关键词：泵站前池混合数值网络水流流态三维紊流数值模拟出口边界条件

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