检索结果-内蒙古大学图书馆

作者：温文江南大学

学位级别：硕士

搅拌设备在化工、食品、冶金、造纸、石油和水处理等行业中被广泛应用。尤其是在化学工业中,搅拌釜式反应器是化工生产中应用最为广泛的反应器之一。目前对其虽然己有许多的实验和理论研究,但有关的理论及设计计算方法仍不完善,半经验... 详细信息

搅拌设备在化工、食品、冶金、造纸、石油和水处理等行业中被广泛应用。尤其是在化学工业中,搅拌釜式反应器是化工生产中应用最为广泛的反应器之一。目前对其虽然己有许多的实验和理论研究,但有关的理论及设计计算方法仍不完善,半经验的方法依然是工业过程中设计和放大的主要方法,需要大量的实验数据和数学模型来描述反应器中的流体运动情况。近年来,计算流体力学（CFD）方法用于研究搅拌釜式生物反应器内的流动和混合特性,可以节省大量的时间以及人力物力,显示出卓越的优势,对未来搅拌釜的研究、开发与设计所产生的影响不可估量。本文首先利用商业CFD软件FLUENT对搅拌釜配置单六直叶圆盘涡轮搅拌器的三维流动场进行了详细的数值研究。作为基础研究,通过模拟发现:标准的k-ε模型在速度场的模拟时,其流动情况基本与实际相符合;搅拌桨周围流体主要是径向运动,为涡轮搅拌器处理气-液两相能获得较好效果提供了理论依据;搅拌桨上下分布着两个流体环,但是速度的大小相对于实际值偏小;对搅拌釜内湍流情况的模拟表明,湍动能与湍流强度分布一致,主要集中在搅拌桨区和桨尾流区,80%的能量耗散率集中在搅拌桨及其尾流区。通过对六直叶圆盘涡轮搅拌釜反应器内气-液两相流场的三维模拟,研究发现:两相流中液相呈双流体环流型,搅拌桨上方流体环因气体的出现而增大;气体的分布情况被较好的再现,径向分布良好,由此说明六直叶圆盘涡轮适宜处理气液反应,具有较长的停留时间;湍动能主要集中在搅拌桨区域和气体进口区域。通过对搅拌釜的双层六直叶圆盘涡轮以及不同型式涡轮组合的模拟研究发现:四叶开式斜桨涡轮周围只有一个流体环,结果基本与理论相符;对两种不同的双层桨搅拌釜的混合时间的模拟研究发现:在加料点相同的情况下,双层组合桨搅拌釜内轴向混合情况要优于双层直叶圆盘涡轮桨搅拌釜,这为处理高径比大的气液反应器提供了一种较好的搅拌器组合型式。

关键词：计算流体力学搅拌釜式反应器标准k-ε模型气-液两相流场混合时间

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旋涡发生器三维流场的数值模拟

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排灌机械 2008年第1期26卷 65-68页

作者：陈善群王泽河海大学水利水电工程学院江苏南京210098 河海大学环境科学与工程学院江苏南京210098

采用标准k-ε湍流模型,对纵向旋涡发生器(longitudinal vortex generator)引起的流场扰动进行了并行数值模拟.控制方程使用有限元法离散,采用改进的Uzawa法将速度与压强耦合,网格划分使用了非结构化网格技术.计算得到空气绕过旋涡发生... 详细信息

采用标准k-ε湍流模型,对纵向旋涡发生器(longitudinal vortex generator)引起的流场扰动进行了并行数值模拟.控制方程使用有限元法离散,采用改进的Uzawa法将速度与压强耦合,网格划分使用了非结构化网格技术.计算得到空气绕过旋涡发生器后产生了一对下洗纵向涡,动量的输运使得涡间壁面边界层变薄,而旋涡外侧边界层变厚.随着流动向下游发展,涡的强度不断变小,但涡形在很远的地方依然存在.将计算所得旋涡发生器后两个横断面上的流向和纵向速度与试验数据进行对比,结果表明,在近壁处计算结果与试验结果吻合良好,标准k-ε模型基本能够模拟旋涡发生器引起的三维湍流流动.

关键词：旋涡发生器纵向涡标准k-ε模型数值模拟有限元法

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风工程数值模拟中平衡大气边界层的研究与应用

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土木工程学报 2007年第2期40卷 1-5页

作者：杨伟金新阳顾明陈素琴中国建筑科学研究院北京100013 同济大学上海200092

基于RANS方法构造满足水平均匀性的自保持平衡大气边界层是计算风工程中一个非常重要但尚未得到很好的解释和解决、同时也经常被忽略的前提问题。本文从描述湍流流动的模型方程角度对这个问题进行了研究。首先基于湍流平衡假设,从两方... 详细信息

基于RANS方法构造满足水平均匀性的自保持平衡大气边界层是计算风工程中一个非常重要但尚未得到很好的解释和解决、同时也经常被忽略的前提问题。本文从描述湍流流动的模型方程角度对这个问题进行了研究。首先基于湍流平衡假设,从两方程标准k-ε模型导出一类近似满足大气边界层自保持要求的湍流来流边界条件;接着将本文建议的此类边界条件运用到模拟钝体建筑结构分离流动具有较好适用性的SST k-ω湍流模型中,通过数值风洞模拟对比算例,验证了作者提出的边界条件在构造自保持平衡边界层中的适用性。通过本文的理论和数值研究,一方面对研究平衡大气边界层的模拟问题提供了一种新的方法,另一方面也为风工程数值模拟提供了一类新的适用的来流湍流边界条件,将对增进计算风工程中模拟平衡边界层的理解有所帮助,因此具有理论和实用价值。

关键词：计算风工程平衡大气边界层标准k-ε模型 SST k-ω模型

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内燃机缸内湍流流动的数值模拟 ——三种k-ε模型的比较

内燃机缸内湍流流动的数值模拟 ——三种k-ε模型的比较

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作者：刘晶大连理工大学

学位级别：硕士

缸内流场结构和湍流特性的研究是内燃机整个工作过程研究的基础。内燃机缸内气体流动是极其复杂的三维湍流运动,其数值模拟及准确预测是一个迄今尚未圆满解决的课题。研究表明,经适当修正后的涡黏度模型与雷诺应力微分模型相比,模型比... 详细信息

缸内流场结构和湍流特性的研究是内燃机整个工作过程研究的基础。内燃机缸内气体流动是极其复杂的三维湍流运动,其数值模拟及准确预测是一个迄今尚未圆满解决的课题。研究表明,经适当修正后的涡黏度模型与雷诺应力微分模型相比,模型比较简单,计算成本低,精度上也能满足要求,有利于工程应用。本文将三种湍流涡黏度模型,即标准k-ε模型,RNG k-ε模型和realizable k-ε模型,在二维和三维的情况下,分别对圆柱凹坑型燃烧室和ω型燃烧室内压缩过程的湍流流动进行模拟分析,比较三种模型各自的优缺点,以及它们的适用范围,并对realizable k-ε模型进行深层次的探索。本文完成的主要工作有: 对内燃机缸内湍流模型的发展历史和现状做了简要的评述:介绍了上述三种k-ε模型的理论基础和数学推导;以内燃机CFD通用软件kIVA-3V为平台,自行编制了为进行realizable k-ε模型计算所需要的子程序,将其纳入kIVA-3V并对后者进行了必要的修改和补充;分别对两种不同形状的燃烧室内压缩过程的湍流流动进行比较系统地模拟计算和分析,得出了缸内平均流场和湍流动能的空间分布及其随时间的演变规律。计算结果与实验数据对比表明:三种模型均能给出比较合理的预测,RNG k-ε模型和realizable k-ε模型在强旋流的情况下更加接近真实值,三种模型中,realizable k-ε模型总体上性能最好,但其耗费的机时较多。计算结果还显示,在压缩冲程初期,燃烧室的形状对于湍流特性的影响不大,当活塞运动接近上止点时,则有较大的影响。初始旋流比对于缸内平均流场和湍能水平有显著的影响,发动机转速也有一定影响。

关键词：湍流流动数值模拟标准k-ε模型 RNG k-ε模型 realizable k-ε模型

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防风网的数值模拟

防风网的数值模拟

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作者：陈爱英同济大学

学位级别：硕士

煤炭输出港存在的煤尘污染这一关键环境问题受到了很多煤炭码头公司的高度重视。为此一些煤炭码头有限公司拟在堆场进行防风网工程的建设。二十多年来，日本、美国、澳大利亚、英国、新西兰等国家对防风网防尘技术进行了研究。日本从二... 详细信息

煤炭输出港存在的煤尘污染这一关键环境问题受到了很多煤炭码头公司的高度重视。为此一些煤炭码头有限公司拟在堆场进行防风网工程的建设。二十多年来，日本、美国、澳大利亚、英国、新西兰等国家对防风网防尘技术进行了研究。日本从二十世纪七十年代起，相继在港口煤堆场使用了防风网，并制定了室外储存煤场设备防止煤粉尘飞散方法概要。防风网在国内外已经是一项成熟有效的防尘技术。美国国家环保局于1986年对防风网的有关研究工作进行了归纳总结，提出了防风网在美国露天煤场的使用的建议。防风网在国内外已经是一项成熟有效的防尘技术。目前国内外的防风网技术发展日趋成熟，在日本、加拿大和中国对煤炭堆场在自然风状态下的防尘、抑尘方面已广泛使用。说明防风网技术，在技术上是可行的，同时根据防风网的风洞试验研究结论得出，采用防风网防尘效果显著。由于在中国煤炭堆场的区域较大，采用风洞试验的方法研究防风网的抑尘效果所需费用及周期将会很大，本文拟采用数值模拟方法对此问题进行研究。本文使用标准κ-ε模型对有网堆场周围的流场和无网堆场周围的流场进行了数值模拟，参考美国环境保护局推荐煤堆场起尘模式建立料堆扬尘排放源强模拟模式，给出了不同开孔率的防风网对静态煤堆场的抑尘率，为防风网的设置提供技术参数。该工作在一定程度上推动了数值模拟方法在防风网领域的应用。

关键词：防风网标准k-ε模型抑尘率

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明渠弯道三维水流数值模拟研究

明渠弯道三维水流数值模拟研究

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作者：冯丽华扬州大学

学位级别：硕士

天然河道一般都可以概化为一系列弯段和直段的组合,因此对于强曲率弯道水流运动规律的研究可以作为研究天然河道水流运动规律的基础。由于弯道水流具有纵向水流和副流叠加在一起形成特有的螺旋流,以及其本身特殊的几何特征和边界条件,... 详细信息

天然河道一般都可以概化为一系列弯段和直段的组合,因此对于强曲率弯道水流运动规律的研究可以作为研究天然河道水流运动规律的基础。由于弯道水流具有纵向水流和副流叠加在一起形成特有的螺旋流,以及其本身特殊的几何特征和边界条件,使得这种水流具有复杂的三维特性。如果能够很好地利用数值模拟解决这类问题,不仅可以很好地对这些水流流动结构进行研究,指导工程实际,同时相对于试验来说可以节省人力、财力和时间。本文利用流体计算软件FLUENT提供的不同紊流模型,对180°强曲率弯道三维水流进行了数值模拟研究,并与休克莱(Shukry)的经典试验结果作对比分析,以判别数值模拟的可靠性。主要内容和成果有: (1)对弯道水流运动现象、运动特性、紊动强度和床面剪切力的分布等从理论上做了详细分析。 (2)利用三维标准k-ε紊流模型、RNG k-ε紊流模型和Reynolds应力模型,引入VOF法追踪自由表面,采用有限体积法离散方程,以PISO方法对压力场和速度场耦合计算,对180°强曲率弯道水流进行了数值模拟,得到了各紊流模型对该弯道水流的水力特性,包括:自由水面线、纵向流速、弯道环流、紊动能与紊动耗散率等,并与实验结果进行比较。 (3)对于同一种紊流数学模型,采用不同的进口流速分布:常数分布、指数分布、对数分布,得到不同的模拟结果,通过分析对比,表明对进口流速对数分布的模型计算结果与实际吻合较好。 (4)三维数值模拟时,遵循网格应尽量与流线保持一致的原则。对计算区域分区,不同区域采用不同疏密程度的网格,其中关键区域如弯道、变化梯度大的区域如水面线附近网格密,次要位置网格稀,从而有效地控制了网格数目,提高了计算精度。研究表明,标准k-ε模型不能很好模拟具有强弯曲率的弯道水流,表现出一定的失真;Reynolds应力模型能较为成功地预测弯道水流的紊流场,计算结果令人满意; RNG k-ε模型的计算准确性较Reynolds应力模型差,但计算量小,花费较少的计算机时。随着科学和计算机技术的发展,Reynolds应力模型在研究明渠弯道水流结构中将体现出极大的优越性,从而更好地指导工程实践。

关键词：弯道水流数值模拟自由表面 FLUENT软件标准k-ε模型 RNG k-ε模型 Reynolds应力模型 VOF方法

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基于雷诺应力模型的轿车外流场建模与仿真

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计算机辅助工程 2007年第3期16卷 88-91页

作者：朱晖杨志刚同济大学上海地面交通工具风洞中心上海201804

基于雷诺应力模型(Reynolds Stress Model,RSM)和有限体积法(Finite Volume Method,FVM),对轿车进行外流场的建模与仿真.在20m/s风速下,对全尺寸轿车模型进行三维稳态数值模拟,重点阐述网格划分、边界条件设定、压力与速度耦合方式的选... 详细信息

基于雷诺应力模型(Reynolds Stress Model,RSM)和有限体积法(Finite Volume Method,FVM),对轿车进行外流场的建模与仿真.在20m/s风速下,对全尺寸轿车模型进行三维稳态数值模拟,重点阐述网格划分、边界条件设定、压力与速度耦合方式的选择.通过与实验数据以及标准k-ε模型计算结果的比较,表明在描述轿车外流场分离特性时,RSM模型优于标准k-ε方程模型,这对车辆外流场研究具有借鉴意义.

关键词：雷诺应力模型标准k-ε模型有限体积法计算流体力学轿车外流场

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风工程数值模拟中平衡大气边界层的研究与应用

风工程数值模拟中平衡大气边界层的研究与应用

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北京力学会第13届学术年会

作者：杨伟金新阳金海赵基达中国建筑科学研究院建筑结构研究所

基于RANS方法在风工程数值模拟中构造满足水平均匀性的自保持平衡大气边界层是一个尚未得到很好解释和解决的重要问题。本文从描述湍流运动模式的模型方程本身对这个问题进行了新的研究。首先基于湍流平衡假设,从两方程标准k-ε模型导... 详细信息

基于RANS方法在风工程数值模拟中构造满足水平均匀性的自保持平衡大气边界层是一个尚未得到很好解释和解决的重要问题。本文从描述湍流运动模式的模型方程本身对这个问题进行了新的研究。首先基于湍流平衡假设,从两方程标准k-ε模型导出一类近似满足大气边界层自保持要求的湍流来流边界条件;接着将此类边界条件运用到模拟钝体建筑结构分离流动具有较好适用性的SSTk-ω湍流模型中,通过数值风洞模拟对比算例,验证了作者提出的边界条件在数值构造自保持平衡边界层中的适用性。通过本文的理论和数值研究,为平衡大气边界层的数值模拟提供了一种新的研究方法和一类新的适用的来流湍流边界条件,有助于指导建立适当的风工程数值模型,从而提高数值模拟结果的精度,因此具有理论和实用价值。

关键词：计算风工程 RANS 平衡大气边界层标准k-ε模型 SSTk-ω模型

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某高大建筑大堂分层空调气流组织的数值模拟研究

某高大建筑大堂分层空调气流组织的数值模拟研究

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江苏省暖通空调制冷2007年学术年会

作者：卞康王季楼北京建筑工程学院北京 100044

高大空间建筑经常使用分层空调气流组织形式,这种空调形式能够产生较好的热舒适性,更重要的是相对于传统的上送下回或下送上回气流组织形式能够节能30％-50％。本文以某正在建造中的商业建筑的大堂为研究对象,应用CFD模拟软件进行三维... 详细信息

高大空间建筑经常使用分层空调气流组织形式,这种空调形式能够产生较好的热舒适性,更重要的是相对于传统的上送下回或下送上回气流组织形式能够节能30％-50％。本文以某正在建造中的商业建筑的大堂为研究对象,应用CFD模拟软件进行三维数值模拟。其中使用非结构化网格,标准k-ε模型及壁面函数法,运用SIMPLE算法进行计算求解。预测了该大堂室内气流组织的温度场、速度场、空气龄、PPD、PMV等参数,分析该分层空调设计参数是否能够达到较好的预期效果,并对日后空调的调试与改进提出建设性的意见,以便创造出更加舒适的室内环境。

关键词：高大空间建筑分层空调气流组织 CFD数值模拟标准k-ε模型

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三维紊流模型在丁坝中的应用

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武汉大学学报（工学版） 2006年第1期39卷 15-20页

作者：崔占峰张小峰武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室湖北武汉430072

对淹没丁坝水流三维计算进行了研究和探讨,采用标准k-ε模型结合璧面函数的方法,模拟分析了丁坝淹没情况下丁坝附近的流场、紊动能及耗散率的分布,并把计算结果与实验资料进行了对比分析,计算值和实验值符合较好.此外,模型较好地模拟出... 详细信息

对淹没丁坝水流三维计算进行了研究和探讨,采用标准k-ε模型结合璧面函数的方法,模拟分析了丁坝淹没情况下丁坝附近的流场、紊动能及耗散率的分布,并把计算结果与实验资料进行了对比分析,计算值和实验值符合较好.此外,模型较好地模拟出了丁坝顶端的分离流、坝后回流及回流区横断面上的二次流.

关键词：丁坝三维数值模拟标准k-ε模型壁面函数

来源：评论

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