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格子Boltzmann方法模拟高Darcy数多孔介质内融化传热过程

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化工学报 2011年第2期62卷 321-328页

作者：杲东彦陈振乾东南大学能源与环境学院江苏南京210096 东南大学城市工程科学国际研究中心江苏南京210096

采用Brinkmann-Forchheimer-Darcy方程描述多孔介质内流动过程,并通过选择合适的平衡态分布函数及非线性源项形式构建出表征融化相变温度场的分布函数演化方程。应用格子Boltzmann模型模拟了方腔内无多孔介质以及填充多孔介质自然对流... 详细信息

采用Brinkmann-Forchheimer-Darcy方程描述多孔介质内流动过程,并通过选择合适的平衡态分布函数及非线性源项形式构建出表征融化相变温度场的分布函数演化方程。应用格子Boltzmann模型模拟了方腔内无多孔介质以及填充多孔介质自然对流融化传热过程,模拟结果与其他文献结果吻合较好,模型的正确性得到了一定的验证。模拟结果还表明液相的自然对流对融化传热过程有着重要的影响,并且在高Rayleigh数或高Darcy数情况下作用更强。在高Darcy数情况下由于非Darcy效应的存在,增大Rayleigh数以强化融化传热的效应要大于提高同样倍数Darcy数的效应。

关键词：格子Boltzmann方法多孔介质融化自然对流

格子Boltzmann方法模拟自然对流作用下融化传热过程

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计算物理 2011年第3期28卷 361-367页

作者：杲东彦陈振乾南京工程学院能源与动力工程学院江苏南京211167 东南大学能源与环境学院江苏南京210096

建立自然对流作用下融化的格子Boltzmann双分布函数模型,根据非线性对流扩散方程的格子Boltzmann模型理论提出一个新的表征融化温度场的分布函数演化方程,并通过变松弛时间方法处理固液两相变热物性传热问题.应用模型对热传导融化及自... 详细信息

建立自然对流作用下融化的格子Boltzmann双分布函数模型,根据非线性对流扩散方程的格子Boltzmann模型理论提出一个新的表征融化温度场的分布函数演化方程,并通过变松弛时间方法处理固液两相变热物性传热问题.应用模型对热传导融化及自然对流融化特别固液变热物的融化过程进行模拟.模拟结果与分析解、经典的关联式结果吻合较好,模型的正确性得到了验证.模拟结果表明,自然对流对融化传热过程有着重要的影响,此外固相热传导也对融化传热、融化速率及固液两相温度分布都有一定影响.

关键词：格子Boltzmann方法数值模拟融化自然对流

格子Boltzmann方法模拟融化相变过程

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工程热物理学报 2011年第1期32卷 85-88页

作者：杲东彦陈振乾施明恒东南大学能源与环境学院江苏南京210096 南京工程学院能源与动力工程学院江苏南京211167

建立融化和自然对流耦合的格子Boltzmann双分布函数模型,采用焓法迭代求解相变非线性源项,并通过变松弛时间方法处理固液两相变热物性问题。热传导融化过程的计算值与分析解的对比分析说明该模型能够准确地模拟融化过程。自然对流条件... 详细信息

建立融化和自然对流耦合的格子Boltzmann双分布函数模型,采用焓法迭代求解相变非线性源项,并通过变松弛时间方法处理固液两相变热物性问题。热传导融化过程的计算值与分析解的对比分析说明该模型能够准确地模拟融化过程。自然对流条件下融化过程的模拟结果表明自然对流在一定程度上影响了融化传热及融化速率等,体现出与热传导融化不同的物理机制。

关键词：格子-Boltzmann方法融化数值模拟自然对流

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泵站水泵蜗形进水池的试验研究

水力发电学报 2006年第6期25卷 145-148页

作者：杲东彦陆林广南京工程学院动力系南京210013 扬州大学水利科学与工程学院江苏扬州225009

火电厂冷却水泵进水池通常采用矩形进水池,通过分析表明矩形进水池的流态并非十分理想,水力设计尚需改进。因此提出蜗形进水池方案代替矩形进水池,并且通过模型试验来研究两类进水池水力性能的优劣。试验中采用美国进水设计标准中旋度... 详细信息

火电厂冷却水泵进水池通常采用矩形进水池,通过分析表明矩形进水池的流态并非十分理想,水力设计尚需改进。因此提出蜗形进水池方案代替矩形进水池,并且通过模型试验来研究两类进水池水力性能的优劣。试验中采用美国进水设计标准中旋度计测量涡角检验进水性能的方法。试验结果表明蜗形进水池优于矩形进水池。研究结论和传统的泵装置性能试验结论一致,表明通过涡角检验进水性能的方法是可靠正确的。

关键词：水力学进水池试验研究旋度计泵站

开孔泡沫铝内石蜡融化相变过程的可视化实验研究

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化工学报 2014年第S1期65卷 95-100页

作者：杲东彦陈振乾陈凌海南京工程学院能源与动力工程学院江苏南京211167 东南大学能源与环境学院江苏南京210096

采用光学显微与红外热成像技术对开孔泡沫铝内石蜡的融化相变过程进行了可视化实验,更加直观地考察泡沫铝强化石蜡传热性能,并重点分析泡沫金属微观孔隙结构下石蜡融化界面演化、融化液相流体流动及温度分布特征。研究结果表明:相变材... 详细信息

采用光学显微与红外热成像技术对开孔泡沫铝内石蜡的融化相变过程进行了可视化实验,更加直观地考察泡沫铝强化石蜡传热性能,并重点分析泡沫金属微观孔隙结构下石蜡融化界面演化、融化液相流体流动及温度分布特征。研究结果表明:相变材料中填充泡沫金属可有效降低导热热阻、强化相变传热;与纯石蜡系统相比,石蜡/泡沫铝复合材料系统温度分布更加均匀,具有更好的热响应性能。与纯石蜡系统存在明显的融化前沿界面相比,石蜡/泡沫铝复合系统中融化区与非融化区交错分布,融化界面相对模糊。此外,实验还观测到泡沫铝内石蜡融化液相中存在大量片絮状悬浮物现象。

关键词：泡沫金属相变材料融化可视化实验

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大型泵站虹吸式出水流道优化水力设计

农业机械学报 2005年第4期36卷 60-63,68页

作者：陆林广杲东彦祝婕扬州大学水利科学与工程学院

采用三维紊流数值模拟的方法,揭示了大型泵站虹吸式出水流道内的三维流动形态;提出通过建立虹吸式出水流道几何模型并借助三维紊流数值模拟的方法,逐一改变流道几何尺寸、观察流态变化、逐步优化流道型线,以最终实现虹吸式出水流道的优... 详细信息

采用三维紊流数值模拟的方法,揭示了大型泵站虹吸式出水流道内的三维流动形态;提出通过建立虹吸式出水流道几何模型并借助三维紊流数值模拟的方法,逐一改变流道几何尺寸、观察流态变化、逐步优化流道型线,以最终实现虹吸式出水流道的优化水力设计;通过专门设计的模型试验。

关键词：虹吸式出水流道优化水力设计大型泵站紊流数值模拟流动形态几何模型几何尺寸流道型线逐步优化模型试验三维流态

基于格子Boltzmann方法的孔隙率对泡沫金属内相变材料融化传热的影响

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东南大学学报（自然科学版） 2013年第1期43卷 94-98页

作者：张岩琛杲东彦陈振乾东南大学能源与环境学院南京210096 南京工程学院能源与动力工程学院南京211167

基于局部热非平衡条件在表征单元尺度上构建出双温度分布函数的格子Boltzmann方程,用该方程来表征泡沫金属骨架与相变材料融化传热的温度场,用密度分布函数演化方程来表征融化液相速度场.然后模拟了泡沫金属内相变材料融化界面位置随时... 详细信息

基于局部热非平衡条件在表征单元尺度上构建出双温度分布函数的格子Boltzmann方程,用该方程来表征泡沫金属骨架与相变材料融化传热的温度场,用密度分布函数演化方程来表征融化液相速度场.然后模拟了泡沫金属内相变材料融化界面位置随时间的变化及金属骨架和相变材料的温度分布情况.模拟结果与其他文献的计算结果吻合较好.重点分析了泡沫金属孔隙率对相变材料融化传热的影响.结果表明,孔隙率的减少有利于增强金属骨架热传导换热的作用,但也会导致自然对流传热的降低及相变材料蓄热量的减少.因此在设计泡沫金属蓄热装置时,对于孔隙率的确定需要结合工程需求进行选择.

关键词：格子Boltzmann方法泡沫金属相变材料固液相变

虹吸式出水流道三维紊流数值模拟及优化试验研究

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虹吸式出水流道三维紊流数值模拟及优化试验研究

作者：杲东彦扬州大学

学位级别：硕士

虹吸式出水流道系利用虹吸原理出水的一种流道结构形式，在大型泵站中有着较为广泛的应用，在我国已建的大型泵站中大多采用了虹吸式出水流道。南水北调东线工程拟建五十多座大型泵站预计有一半左右也将采用这种型式的出水流道。出水... 详细信息

虹吸式出水流道系利用虹吸原理出水的一种流道结构形式，在大型泵站中有着较为广泛的应用，在我国已建的大型泵站中大多采用了虹吸式出水流道。南水北调东线工程拟建五十多座大型泵站预计有一半左右也将采用这种型式的出水流道。出水流道是水泵导叶出口与出水池之间的过渡段，其作用是为了使水流在从水泵进入出水池的过程中更好地转向和扩散，在不发生脱流和旋涡的条件下最大限度地回收动能。出水流道内的流态及动能回收情况决定了出水流道的水力损失，对水泵装置的能量性能有明显影响，尤其是对于低扬程泵站，由于出水流道水力损失在水泵总扬程中所占的比例特别大，出水流道的水力性能对水泵装置性能的影响就更为突出。因此，采用科学合理的方法设计虹吸式出水流道，对于减少流道损失，提高泵站效率，特别是对于年运行时数长的跨流域调水泵站，意义十分重大。泵站出水流道的水力设计过去一直是采用一维流动的理论(平均流速法)，与实际流道内的三维流动情况出入很大。面对二十一世纪科学技术的快速发展和对南水北调东线工程等跨流域调水大型泵站工程建设的高标准、高要求，这种设计方法显然不能适应需要。随着计算流体动力学理论和技术的迅速发展，应用三维紊流数值模拟方法来对出水流道内的流动情况进行研究已成为可能，同时还可在此基础上进行出水流道的优化水力设计。本文在三维流动数值模拟的基础上，根据对虹吸式出水流道流态的要求，进行了出水流道的优化水力设计。其基本思想是：给出一系列不同的出水流道边界，完成一系列相应的正命题计算，用一系列的正命题的解来尽可能地逼近最优解。虹吸式出水流道三维流动模拟的控制方程为雷诺平均Navier-Stokes方程，并以紊流模型使方程组闭合。近壁流动采用壁面函数法，方程离散采用控制体积法。对动量方程的求解，压力与速度的耦合关系采用压力修正法SIMPLE系列算法，变扬州大学硕士学位论文量的布置采用交错网格系统。虹吸式出水流道三维流动的计算区域由虹吸式出水流道本身及具有一定长度的出水池组成，计算区域在贴体坐标系上进行离散，三维网格的生成采用了微分法、代数法及多块网格技术相结合的方法。虹吸式出水流道的形状比较复杂，为便于进行优化设计计算，流道的几何形状分别采用尺寸控制和型线控制两类变量建立动态的数学模型。为了验证数值模拟和优化计算结果，结合南水北调东线工程宝应泵站建设的需要，对虹吸式出水流道优化前、后的两种方案进行了模型试验研究。为此，设计了透明虹吸式出水流道的流态观察及水力损失测量装置。试验结果表明:流场数值模拟结果与模型试验结果一致;优化后的流道的流态有了明显的改善;优化后的流道水力损失减少了;本文所采用的虹吸式出水流道的三维数值计算及优化方法是可行的。

关键词：泵站虹吸式出水流道三维流场数值模拟紊流模型优化设计模型试验

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大型泵站斜式出水流道优化水力设计

农业机械学报 2002年第6期33卷 60-63页

作者：陆林广杲东彦扬州大学水利与建筑工程学院

采用三维紊流数值模拟的方法 ,模拟了某大型泵站 15°斜式出水流道内的三维流动形态 ,指出由于流道型线设计不当而导致了不良流态。通过建立斜式流道几何模型并借助于三维紊流数值模拟方法 ,逐一改变流道的几何尺寸 ,根据流道内流态的... 详细信息

采用三维紊流数值模拟的方法 ,模拟了某大型泵站 15°斜式出水流道内的三维流动形态 ,指出由于流道型线设计不当而导致了不良流态。通过建立斜式流道几何模型并借助于三维紊流数值模拟方法 ,逐一改变流道的几何尺寸 ,根据流道内流态的改变情况逐步优化流道型线。

关键词：大型泵站斜式出水流道优化水力设计流态分析