检索结果-内蒙古大学图书馆

水资源与水工程学报 2024年第2期35卷 149-158页

作者：刘汛宗全利刘贞姬苏军石河子大学水利建筑工程学院新疆石河子832000 青岛农业大学资源与环境学院山东青岛266109 石河子市水利工程管理服务中心新疆石河子832000

为判断动床弯道中二次流和涡结构模型的模拟精度,基于Barbhuiya的90°水平弯道冲刷水槽试验,比较了大涡模型(LES)和RNG k-ε模型对弯道冲淤过程中床面形态模拟的精确程度,发现LES模型结果更加精确。基于LES模型模拟结果,通过使用Q... 详细信息

为判断动床弯道中二次流和涡结构模型的模拟精度,基于Barbhuiya的90°水平弯道冲刷水槽试验,比较了大涡模型(LES)和RNG k-ε模型对弯道冲淤过程中床面形态模拟的精确程度,发现LES模型结果更加精确。基于LES模型模拟结果,通过使用Q准则识别二次流产生的底部涡结构,分析了涡结构对床面冲刷淤积的定量影响。结果表明:在清水冲刷动床弯道的过程中,Q值介于30~50之间时底部涡趋于稳定存在,Q值大于50时会明显影响床面冲淤;强大稳定的涡结构会使床面形态逐渐稳定,床面冲刷和淤积速率趋于一个定值,床面冲刷和淤积速率不超过2×10^(-6)m/s。进一步分析弯道内剪切流速与床面形态的关系,发现弯道内存在两类高剪切流速区域,当第一类区域剪切流速值大于第二类时,床面会出现深度大于0.10 m的明显冲刷坑。研究结果可为弯道中冲淤平衡和床面形态模拟提供参考。

关键词：大涡模型弯道模型床面形态动床模拟 RNG k-ε模型

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基于大涡模型水轮机压力脉动的数值预测

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西华大学学报（自然科学版） 2005年第1期24卷 1-6页

作者：刘小兵曾永忠黄虎西华大学能源与环境学院四川成都610039

基于N S方程和大涡湍流模拟(LES)模型,采用贴体坐标和四面体网格系统,对控制方程进行变换和离散,并用SIMPLE算法求解,对混流式水轮机全流道内的三维非定常湍流进行了数值模拟,并对水轮机尾水管内的涡带压力脉动进行了数值预测。

关键词：混流式水轮机压力脉动大涡模型数值预测

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燃烧对湍流的影响机理及考虑燃烧效应的湍流模型的研究

燃烧对湍流的影响机理及考虑燃烧效应的湍流模型的研究

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作者：肖华林浙江大学

学位级别：博士

在航空发动机燃烧室的湍流燃烧过程中，湍流流动与化学反应之间存在着强烈的相互作用，如何准确定量描述这种复杂的双向耦合作用是湍流燃烧基础研究的一个关键科学问题，对发动机燃烧室内湍流燃烧机理的理解和相应数值模型的建立有着至... 详细信息

在航空发动机燃烧室的湍流燃烧过程中，湍流流动与化学反应之间存在着强烈的相互作用，如何准确定量描述这种复杂的双向耦合作用是湍流燃烧基础研究的一个关键科学问题，对发动机燃烧室内湍流燃烧机理的理解和相应数值模型的建立有着至关重要的意义。在湍流-燃烧相互作用及其模型研究的几十年间，关于湍流对燃烧的影响的相关研究已经十分完善，然而关于燃烧影响湍流的研究还大都局限于简单、理想的流动结构，在具备强剪切特性和平均压力梯度的高温、高压、高湍流强度旋流火焰中，燃烧对湍流的影响机理尚不明晰。此外，当前大涡模拟工作中常用的亚网格湍流模型绝大多数都是基于等密度无反应流开发的，不曾考虑反应流中燃烧导致的局部各向异性和复杂的热力学特征，因此在湍流火焰大涡模拟中，这些传统模型对亚网格应力的预测效果有所不足。　　基于上述背景，本文结合航空发动机燃烧室工况参数设计了多模态微型模型燃烧室并对其进行直接数值模拟（DNS），系统全面地研究了高温、高压、高湍流强度旋流火焰中燃烧对湍流的影响机理，并首次提出了考虑燃烧影响的大涡湍流模型，最后基于DNS预混火焰和实验室尺度的气液两相旋流火焰对该模型进行了检验验证。　　本文首先结合发动机燃烧室高温高压工况和旋流火焰结构，设计了预混、扩散和部分预混微型模型燃烧室。燃烧室以航空煤油为燃料，运行压力为2 MPa，入口空气温度为760 K。基于火焰面的湍流燃烧无量纲特征参数统计表明，本文所模拟的高温、高压旋流火焰的湍流燃烧状态与实际航空发动机燃烧室内的湍流燃烧状态相仿。研究发现，燃烧导致旋流中的涡量强度显著降低，这主要源于反应流中涡拉伸效应的减弱。其次，燃烧导致旋流平均速度的提高，而脉动速度的变化与旋流流动区域相关。基于湍动能输运方程的分析表明，燃烧对湍动能的剪切产生、梯度输运和粘性耗散均产生了抑制作用，多因素间的竞争协调机制导致了不同流动区域的湍流脉动涨落现象。另外，对旋流火焰中标量的梯度扩散假设进行了验证，发现在预混、扩散和部分预混火焰中，均有部分标量表现出逆梯度扩散特征。最后，对流场进行了多尺度分析，发现燃烧通过增强小尺度粘性耗散导致小尺度动能衰减，同时通过热膨胀效应促进大尺度压力梯度功增强，进而导致大尺度动能提高。在火焰面附近观察到燃烧导致的逆尺度动能级串现象，即动能整体更倾向于从小尺度向大尺度转移。此外，火焰面附近亚网格应力各向异性最强的方向与火焰面法向表现出较强的对齐关系。　　随后，基于机理认识，本文发展了考虑燃烧影响的大涡湍流模型。该模型由决定亚网格应力大小的亚网格动能项和决定亚网格应力方向的归一化速度梯度建模项组成。为了求解亚网格动能项，需要对其输运方程进行建模。本文采用泰勒级数展开和动态亚网格系数相结合的方法对亚网格动能输运方程中燃烧引起的压力效应进行模化，并基于尺度近似原理，假定并检验了不同尺度内亚网格动能的比值和亚网格粘性耗散比值之间的相关性，实现了对亚网格粘性耗散效应的建模。在速度梯度项的建模中，对于每个当地网格单元，通过对相邻网格上的一阶速度梯度进行采样加权，来近似描述当地网格亚网格应力泰勒展开的高阶速度梯度。同时，在火焰面附近引入火焰关联因子，以描述亚网格应力张量在火焰面空间内的各向异性特征。　　最后，为了验证新型湍流模型的适用性，本文分别基于DNS预混火焰和实验室尺度的贫油直喷气液两相旋流火焰进行了先验性和后验性检验验证。先验性比较发现，在不同滤波器宽度条件下，新模型对亚网格应力张量方向的预测均显著优于传统涡粘类模型和结构类模型，且对亚网格动能输运方程中各建模项的预测效果较好。采用新模型对这两种火焰进行了大涡模拟后验性分析，发现本文提出的新型湍流模型可以得到与实验测量值相吻合的计算结果，验证了其在实际发动机燃烧室中的适用性。基于大涡模拟结果，对贫油直喷燃烧室中的湍流火焰特性进行了分析，为实际燃烧室中湍流燃烧机理的理解提供了数值模拟依据。

关键词：航空发动机湍流强度燃烧效应大涡模型

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地铁火灾模型实验及基于CFD技术的防排烟控制模式研究

地铁火灾模型实验及基于CFD技术的防排烟控制模式研究

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作者：刘松涛中国矿业大学（北京）

学位级别：博士

论文分析了场模型在地铁火灾烟气流动特性研究中的重要作用，建立基于大涡模型、P-1热辐射模型、非预混燃烧模型和碳黑模型的地铁火灾燃烧及烟气流动物理数学模型。以量纲分析和相似理论为基础，推导地铁火灾模型实验的相似准则和模型... 详细信息

论文分析了场模型在地铁火灾烟气流动特性研究中的重要作用，建立基于大涡模型、P-1热辐射模型、非预混燃烧模型和碳黑模型的地铁火灾燃烧及烟气流动物理数学模型。以量纲分析和相似理论为基础，推导地铁火灾模型实验的相似准则和模型律。基于建立的国内最大比例尺的地铁火灾模型实验平台，进行了火源功率标定实验、单节列车燃烧特性实验和站台火灾模型实验。建立人员安全疏散的判定标准，通过数值模拟结果对判定标准的满足情况来对通风排烟模式进行评价和优化，建立基于CFD 技术的站台火灾通风系统优化模式。依据地铁建筑防火需求确定性能化防火设计目标，分析和评估地铁消防设计的效果，论证性能化防火方法应用在地铁消防设计和消防性能评估的可行性。

关键词：地铁火灾烟气流动 CFD场模型防排烟控制性能化防火大涡模型

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室内火灾烟气流动的三维大涡数值模拟

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重庆建筑大学学报 2008年第1期30卷 119-124页

作者：曲志明李正周心权河北工程大学土木工程学院河北邯郸056038 中国矿业大学省资源与安全工程学院北京100083

室内火灾具有较高的危险性,是建筑火灾造成人员伤亡和财产重大损失的灾害之首。利用计算流体动力学(CFD)的方法,建立了室内火灾时期烟气流动的三维大涡数值模型,目的是通过对火灾烟气流动的数值模拟,为多室火灾的控制和人员救助提供理... 详细信息

室内火灾具有较高的危险性,是建筑火灾造成人员伤亡和财产重大损失的灾害之首。利用计算流体动力学(CFD)的方法,建立了室内火灾时期烟气流动的三维大涡数值模型,目的是通过对火灾烟气流动的数值模拟,为多室火灾的控制和人员救助提供理论基础。模拟结果认为,火灾及附近地区温度较高,烟流浓度较大,高温引燃其他易燃物品的可能性加大。通风与火灾的发展状态存在密切关系,通风既能降低室内温度,加快烟流及有毒有害气体的扩散速度,同时也为火灾的进一步发展提供条件。从模拟结果与实验验证可得出结论:火源功率大小及房屋的几何尺寸影响着火灾程度、温度及烟流浓度的分布和变化,数值计算的结果总体上与实测结果存在较好的一致性。

关键词：室内火灾烟气流动大涡模型数值模拟

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ADS无窗靶件自由界面模拟实验和数值研究

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原子能科学技术 2012年第2期46卷 186-191页

作者：苏冠宇顾汉洋程旭上海交通大学核科学与工程学院上海200240

冷却剂自由界面形态的形成和控制是加速器驱动的次临界系统(ADS)无窗靶件设计的关键技术之一。采用水介质对无窗靶件模型的自由界面特征进行了实验和数值研究。实验中采用激光诱导荧光的示踪方法实现了流场的可视化,得到Re=30 000～50 ... 详细信息

冷却剂自由界面形态的形成和控制是加速器驱动的次临界系统(ADS)无窗靶件设计的关键技术之一。采用水介质对无窗靶件模型的自由界面特征进行了实验和数值研究。实验中采用激光诱导荧光的示踪方法实现了流场的可视化,得到Re=30 000～50 000范围内的自由界面和可视化流场。在高Re工况下,流场中出现大尺度的非稳定涡结构,随着Re的降低,流场中涡结构的紊乱程度增加。分别采用大涡模型(LES)和两方程动能-特征耗散率模型(kω-SST)对无窗靶件实验工况进行了数值分析,计算结果表明,LES能较好地模拟实验中所得的流场现象和界面特征。

关键词：无窗靶件自由界面流场可视化大涡模型

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障碍物对预混火焰特性影响的大涡数值模拟

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爆炸与冲击 2017年第1期37卷 68-76页

作者：王公忠张建华李登科陈先锋河南工程学院安全工程学院河南郑州451191 武汉理工大学安全科学与工程系湖北武汉430070

障碍物在预混气体火焰传播过程中对其结构及传播特性造成较大影响,对火焰的加速和爆燃转爆轰过程(deflagration-to-detonation transition,DDT)起到直接的促进作用。通过障碍物条件下可视管道中甲烷/空气预混火焰传播实验,捕获其火焰微... 详细信息

障碍物在预混气体火焰传播过程中对其结构及传播特性造成较大影响,对火焰的加速和爆燃转爆轰过程(deflagration-to-detonation transition,DDT)起到直接的促进作用。通过障碍物条件下可视管道中甲烷/空气预混火焰传播实验,捕获其火焰微观结构变化。采用三维物理模型,采用壁面自适应局部涡黏模型(wall-adapting local eddy-viscosity,WALE)的大涡模拟(large eddy simulation,LES),并用火焰增厚化学反应模型(thickened flame model,TFM)对实验过程进行重现。分析开口管道中预混火焰翻越障碍物后的复杂流场变化,并分析层流向湍流转变过程的特点。揭示了在障碍物影响下预混火焰扰动失稳现象的直接原因,是由障碍物引发的3个气流涡团同时作用而形成Kelvin-Helmholtz不稳定及Rayleigh-Taylor不稳定现象耦合作用所导致。

关键词：爆炸力学火焰增厚模型大涡模型预混火焰障碍物

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高速空调列车内气流组织的大涡模拟

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铁道学报 2009年第3期31卷 94-99页

作者：匡骁齐朝晖李超韦婷婷中南大学制冷空调研究所湖南长沙410075 青岛四方车辆研究所有限公司山东青岛266031 中南大学土木建筑工程学院湖南长沙410075

高速空调列车车厢内气流的温度场和速度场研究是空调列车内气流组织设计的重要基础,也是空调车内舒适环境评价的依据。考虑到高速列车车厢内复杂的几何结构、数值模拟的边界条件以及空气流场的湍流特性,本文采用湍流大涡模拟方法对高速... 详细信息

高速空调列车车厢内气流的温度场和速度场研究是空调列车内气流组织设计的重要基础,也是空调车内舒适环境评价的依据。考虑到高速列车车厢内复杂的几何结构、数值模拟的边界条件以及空气流场的湍流特性,本文采用湍流大涡模拟方法对高速列车车厢内空气流动与热质传递过程建立了数学模型,采用有限容积法进行区域离散,应用均匀六面体网格划分车厢,并在同位网格的基础上采用SIMPLEX算法,考虑车内座椅、行李架等障碍物以及车体各壁面辐射、车窗热流、乘客散热和高速列车运行特性等因素的影响,对高速列车车厢内空气流场和温度场进行数值模拟。其结果对高速列车的空调效果及车内舒适环境的优化提供了依据。

关键词：高速空调列车气流组织湍流大涡模型

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三维钝体结构风压分布与绕流特性的大涡模拟研究

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空气动力学学报 2011年第3期29卷 270-279页

作者：汪大洋周云谭平广州大学土木工程学院广东广州510006 广州大学工程抗震研究中心广东广州510405

针对风场作用下三维钝体结构的绕流特性与空间风压分布特性,采用大涡模型对其进行了数值模拟研究,以平均风速和脉动风速作为入口边界条件,在稳态分析的基础上对9种不同来流方向的工况进行了瞬态动力分析,再现了钝体绕流的冲撞、分离、... 详细信息

针对风场作用下三维钝体结构的绕流特性与空间风压分布特性,采用大涡模型对其进行了数值模拟研究,以平均风速和脉动风速作为入口边界条件,在稳态分析的基础上对9种不同来流方向的工况进行了瞬态动力分析,再现了钝体绕流的冲撞、分离、重附着等现象,揭示了钝体绕流主、次涡循环区的形成、发展机理,提出了空间风压场分布的一般规律。研究表明:钝体绕流对流场风速剖面影响的强弱程度依次为尾流区、屋顶区、来流区,且对中心区域流场风速剖面的影响要大于两侧流场,并由中心区域向两侧逐渐减小;来流区钝体绕流特性与空间风压分布特性较屋顶区和尾流区稳定,尾流区涡旋的非对称生成、脱落对钝体左右两侧流场的冲撞、分离、重附着等具有重要的影响;来流方向与钝体呈45°或135°夹角时,对尾流风场的影响范围最小,但随着来流方向逐渐垂直于钝体,尾流影响区域也逐渐增大。

关键词：大涡模型计算流体动力学绕流特性风压分布瞬态动力分析

来源：评论

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四种典型钝体结构绕流风场的三维大涡模拟研究

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土木工程学报 2013年第3期46卷 70-78页

作者：汪大洋周云邓雪松朱勇广州大学广东广州510006

高雷诺数条件下采用大涡模型研究缩尺比为1∶200的四种典型体型建筑物(方形、矩形、L形和U形)的钝体绕流现象,在确保连续性和计算效率的条件下提出采用修正的自回归滤波模型模拟入口边界的脉动风速条件,并通过与理论计算结果的对比分析... 详细信息

高雷诺数条件下采用大涡模型研究缩尺比为1∶200的四种典型体型建筑物(方形、矩形、L形和U形)的钝体绕流现象,在确保连续性和计算效率的条件下提出采用修正的自回归滤波模型模拟入口边界的脉动风速条件,并通过与理论计算结果的对比分析验证所提方法的正确性。对不同体型不同风向下六种计算工况进行瞬态动力分析,研究钝体表面空间风压分布特性及钝体周围流场的竖向和横向风速剖面分布特性,给出钝体对周围流场影响的最大干扰范围。结果表明:钝体迎风面平均压力系数分布较顶面、侧面和背面均匀、稳定,脉动风压系数受涡旋运动状态影响较大,最大值出现在侧风面流场分离、涡旋运动最强处;钝体对周围流场的影响随距离的增大而减小,且对尾流区流场的影响最强,最大干扰范围为0.25H(来流区)、0.4H(屋顶区)、0.5H(侧边区)和3H(尾流区)。

关键词：湍流边界层大涡模型计算流体动力学风压分布流场特性

来源：评论

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