风吹流、潮流流场数值模拟

<正> 建港及海岸带修筑工程后,在沿岸输沙的研究中,由风吹流产生的流速场变化,已被越来越多的工程研究人员所重视,研究手段大致为物理模型与数学模型两种,但物理模型只能采用水槽来进行风吹流试验,在整体平面模型中,常无法模拟风吹流,而数值模拟却可以弥补这一缺点.目前国内外已着手开始利用数学模型的手段进行潮流与风吹流共同作用下的模型试验.     

斜流作用下清洗机器人流场大涡模拟

针对清洗机器人受水流作用的工作稳定性问题,采用大涡模拟方法对雷诺数Re分别为300、3 000、30 000等3种来流条件下的水下机器人流场动力学特性进行数值模拟,分析其时均流场、瞬态涡结构和受力特性。结果表明：紧贴船壳壁面的水下机器人周围流场稳定性很高,壁面效应使机器人尾涡脱落受到抑制;随雷诺数增加,流体边界层厚度减小,阻力系数和侧向力系数逐渐增大;雷诺数为30 000时,阻力系数为0.53,侧向力系数为0.28,侧向力控制是水下机器人后续研究的重点。研究结果能为清洗机器人工作过程的稳定性研究提供理论依据。     

喷水推进船获流区流场数值模拟

喷水推进是一种特种推进技术,利用吸入与喷出水流的动量差产生推力。在考察船体对喷水推进系统的作用时,通常需要获取进水口前方获流区的动量通量。利用CFD方法对一艘喷水推进三体船模型的自航性能进行模拟,考察船体纵倾、升沉和自由面的影响。采用流量边界条件法对泵的喷射作用进行简化,可提高计算效率。通过流线确定获流区形状,考察获流区进流的动量、动能和边界层影响系数,并与模型试验结果进行比较。在此基础上,对某四泵喷水推进船获流区流场进行数值模拟,考察进速比和流道进口特征对获流区的影响,为四泵喷水推进船舶的设计提供支撑。     

轴流压气机的前加级设计

一、前言在船用燃气轮机老机型压气机的更新中,往往是采用在现成的压气机(简称原机)上加置前加级的办法。加了前加级后,可以同时提高流量和压比。加级法的好处是:可以充分利用原机的气动设计、结构设计、工艺技术上的已有成果和现成的工艺装备,但前加级机的设计要受原机通道     

斜流中船舶水动力及伴流场数值预报分析

船舶的斜航状态会造成船尾伴流场不均匀,使螺旋桨桨叶承受周期性的变化力,降低螺旋桨性能并导致空泡现象恶化和船舶振动.为预报斜航状态下船舶水动力及船尾伴流场,采用混合网格技术,利用RANS方法和VOF模型,考虑自由液面的影响对KCS船开展了直航和斜航状态下数值预报分析.首先对船舶直航状态进行数值分析,得到的结果与试验结果比较接近,进而对船体在斜航状态下进行了数值模拟.结果表明,漂角的存在会对船舶阻力产生较大影响,且对球首底部和船尾舭部压力分布影响较大,导致兴波阻力增大,船尾伴流场均匀性变差,对螺旋桨激振力不利.     

三维圆柱体绕流数值模拟流场选择及网格划分

文章通过数值模拟结果确定适合的三维圆柱体绕流流场的尺寸,采用不同的计算流体力学(CFD)软件对有限元模型进行网格划分,对比网格划分质量的优劣,选择适合数值模拟的软件CFX。确定采用的网格形式为六面体网格(Hex8)以及流场不同部分网格的尺寸。圆柱绕流展向各截面平均压力系数沿周向无明显变化,脉动压力系数变化显著,绕流后的旋涡发放形式具有明显的三维特性的数值模拟结果验证了本文的流场选择和网格化分尺度的合理性。     

扩压器流场的数值模拟

运用Fluent软件对5种不同结构型式扩压器的流场进行了数值模拟,获得了各流场参数分布,分析了不同结构型式扩压器的流场特点、压力恢复性能;研究了扩压器出口背压对流场参数的影响。结果表明:扩压器采用适当的扩张角和合适的长度时具有较好的压力恢复性能;随着扩压器出口背压的增大,恢复压力提高,但较高的背压会使激波串向扩压器入口移动,从而干扰入口上游的流场。     

船用废气涡轮增压器压气机内部流场数值研究

利用三维数值模拟技术对某型船用柴油机废气涡轮增压器压气机内部流场进行了数值分析,得到了额定转速下压气机内部流道气体流动情况。分析了压气机转子流道流场和径向扩压器流道流场,得到了主要气动参数分布。数值分析表明,在额定工况下离心叶轮内靠近叶轮出口处以及径向扩压器流道内流体均存在跨音速流动区域,同时在扩压器叶片吸力面下游位置存在低速涡流区域;压气机转子流道和扩压器流道的相互干扰及叶顶间隙的存在是导致压气机内部出现流动分离的主要原因。     

舰船间冷循环压气机气动设计

为了进行燃气轮机的间冷循环改造研究,需要对某型机低高压压气机进行相应改造。对低压压气机进行了减两级的具体设计,提出了2种方案,同时根据相应方案对出口导流叶片进行了造型设计。对改型机进行了气动性能的计算,结果表明:所设计的叶片满足气动性能要求。2种方案相比,1列叶片方案效率略高于2列叶片方案。推荐采用1列叶片方案。     

潜艇尾部流场的数值模拟

对潜艇实艇体周围三维流场进行数值模拟探讨，选用标准k—ε和RNG k—ε两种不同的湍流模式进行雷诺平均N—S方程计算。计算使用Fluent软件得到潜艇三维流场的速度分布，着重研究其尾部螺旋桨盘面处的伴流，并将两种湍流模式计算的结果进行比较。     

螺旋桨粘性流场的数值模拟

对商业软件FLUENT提供的三种k-ε湍流模型进行KP505桨敞水时三个典型进速系数下的流场进行计算。选定一种湍流模型进行多个进速系数下的敞水性能计算,并把计算得到的结果与实验数据比较,吻合良好,并对螺旋桨敞水时三个典型工况进行研究,分析他们的流场特征。     

船用换热器三维流场数值模拟

采用Pro/E软件对闭式机舱淡水海水换热器的三维建模,利用FLUENT软件对该换热器壳程流体的流动与传热进行了数值模拟计算,分别以壳程总压降、总传热率、速度这三个方面作为综合衡量标准,分析具有不同折流板弦高、折流板数目的几种淡水海水换热器模型的速度场、温度场和压力场。结果表明：随着折流板数目的增加,壳程流体的压降逐渐升高,出口温度逐渐减小;随着缺口高度的增加,壳程流体的压降明显下降,出口温度也明显增加。     

潜艇喷流流场数值模拟研究

采用数值求解RANS方程的计算方法,结合κ-ω湍流模型,模拟了潜艇模型在指挥台围壳开孔喷流后的流场和水动力.喷流孔布置在指挥台围壳的根部.详细比较了喷流孔位置、尺度、流量等要素对于潜艇流场和水动力的影响.计算给出了桨盘面无量纲速度、不均匀度系数u△、喷流孔附近的速度矢量分布以及喷流孔后的迹线.从涡量的角度初步探讨了喷流改善尾流场的机理.计算结果表明,喷流作为一种主动的流动控制手段可以有效改善潜艇流场品质,喷流流量是影响潜艇流场和水动力的最主要的因素,喷流孔流量与尺度最优值的选择要综合考虑水动力性能的变化.     

粘流场数值模拟关键技术研究进展

综述了粘流场数值模拟中的关键技术-湍流模型、数值求解方法、网格生成方法及动力边界模拟方法的研究进展，这些技术的深入研究和突破将会推动数值模拟技术在工程领域的发展和应用。     

粘流场数值模拟关键技术研究进展

综述了粘流场数值模拟中的关键技术-湍流模型、数值求解方法、网格生成方法及动边界模拟方法的研究进展,这些技术的深入研究和突破将会推动数值模拟技术在工程领域的发展和应用。     

基于CFD的拖式吊舱推进器斜流状态下数值模拟

采用FLUENT软件计算了某拖式吊舱推进器在直航以及斜流状态下的水动力性能.采用滑移面网格方法以模拟桨叶、支架、以及舱体之间的非定常干扰.文中首先计算了直航时不同进速系数下的桨叶推力系数、扭矩系数,并与实验结果进行了对比.计算了在不同斜流角(15°、30°、45°)、不同载荷系数时桨叶本身的推力系数、扭矩系数、侧向力系数与直航时(0°)的比较.文中还讨论了支架、舱体在直航以及不同斜流角时的侧向力问题,并将其大小与桨叶本身产生的侧向力进行了比较,部分计算结果与已有的实验值进行了比较、分析.     

E779A螺旋桨斜流工况下的空泡数值模拟

基于开源CFD软件平台OpenFOAM,对E779A螺旋桨在斜流工况下的水动力特性及桨叶上的非定常空化进行模拟分析.分析螺旋桨在非定常空化流中的水动力性能,包括推力系数、桨叶表面压力分布及空泡形态.计算结果表明斜流会对螺旋桨水动力造成干扰,这一影响在来流与螺旋桨首尾线的夹角变大时会增强.对比有无空化发生时的压力分布,表...     

分汊河段江心洲尾斜流改善的水动力数值模拟

山区河流分汊河段江心洲尾因水流汇合产生斜流,从而出现碍航问题。为揭示江心洲尾斜流对航行安全的影响,在已有的沅水大洑潭航电枢纽物理和船舶模型试验基础上,采用MIKE 21分析航道治理工程前后汇流区的水动力特征和工程改善效果。结果表明:枯水期因右汊来流流速较大且与航线间存在夹角,导致汇流区航线横流超标;在洲尾布置平行于航线的顺坝或导流墩,虽然能有效减小横流影响,但航线横流分布范围增大,流速大小仍超标。结合调整航线、疏浚航道浅区和偏转顺坝与导流墩整体布置角度等多种工程措施,可保证洲尾后航行水流指标基本满足规范要求。     

喷雾干燥烟气脱硫塔流场数值模拟

采用湍流κ-ε模型及随机勒道模型,运用通用的计算流体力学软件Fluent进行脱硫塔内流场模拟。研究表明,喷雾液滴极大的影响了塔内的流场。垂直喷射时脱硫塔脱硫效率和烟气日处理量均高于顺向喷射,根据这一结果作出了相应的设计和优化,为研究脱硫过程提供了一种可行的方法。     

船用气水分离器流场的数值模拟

本文提出了一套船用燃气轮进气气水分离器曲折流场的数值计算方法，运用Ｋ－ε二方程湍流模型求解Ｎ－Ｓ方程，通过交错网格的压力积分求出了压力场。对不同结构参数的滤器进行了计算分析，找出了最优结构参数的选下范围，计算结果与实验值进行了比较，吻合良好。