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航空计算技术 2016年第3期46卷 37-40,45页

作者：田增冬刘峰博谭伟伟中航工业西安航空计算技术研究所陕西西安710068

准确预测燃料和空气湍流混合水平对精确模拟发动机性能至关重要。通过对Burrows&Kurkov氢气顺喷经典算例的数值模拟,研究了湍流模型和湍流关键参数(施密特数)对氢气和空气的混合程度以及点火位置的影响。数值结果表明:湍流模型对点火的... 详细信息

准确预测燃料和空气湍流混合水平对精确模拟发动机性能至关重要。通过对Burrows&Kurkov氢气顺喷经典算例的数值模拟,研究了湍流模型和湍流关键参数(施密特数)对氢气和空气的混合程度以及点火位置的影响。数值结果表明:湍流模型对点火的位置具有一定的影响,其中Menter SST k-w湍流模型计算结果与实验值总体吻合最好;湍流施密特数严重影响着氢气和空气的混合程度以及燃烧流场的点火位置,其中Sct=0.5能满足大部分超燃冲压发动机燃烧算例的数值模拟。

关键词：燃烧湍流模型湍流施密特数点火位置

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基于两方程模型的路堤风吹雪数值模拟

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工程力学 2021年第S01期38卷 189-194页

作者：李飞强马文勇崔子晗李江龙郑熙石家庄铁道大学土木工程学院石家庄050043 河北省风工程和风能利用工程技术创新中心石家庄050043 石家庄铁道大学省部共建交通工程结构力学行为与系统安全国家重点实验室石家庄050043

道路风吹雪灾害是风吹雪地区道路规划中考虑的重要因素之一,对于风吹雪问题,数值模拟作为其研究的主要手段之一,在近年得到了较快的发展;但由于风吹雪问题的复杂性,数值模拟方法及参数的选取还有待进一步完善。采用欧拉-欧拉方法,利用... 详细信息

道路风吹雪灾害是风吹雪地区道路规划中考虑的重要因素之一,对于风吹雪问题,数值模拟作为其研究的主要手段之一,在近年得到了较快的发展;但由于风吹雪问题的复杂性,数值模拟方法及参数的选取还有待进一步完善。采用欧拉-欧拉方法,利用雪相两方程控制模型,结合实测经验公式确定充分发育来流雪相浓度,将其作为雪相浓度壁面条件进行模拟计算,利用平坦地面风吹雪对模拟方法进行验证,分析了湍流施密特数对路堤风吹雪模拟结果的影响,并对不同风速下路堤风吹雪进行了模拟。结果表明:平坦地面风吹雪模拟与现场实测结果一致,湍流施密特数对路堤周围空间雪相浓度计算结果影响较大,不同来流风速下路堤周围雪相浓度分布规律一致,这为进一步研究道路周围风致积雪重分布及防治提供参考。

关键词：风吹雪数值模拟路堤两方程模型湍流施密特数

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基于三阶矩方法的纳米颗粒凝并与湍流扩散的数值模拟

基于三阶矩方法的纳米颗粒凝并与湍流扩散的数值模拟

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作者：刘淞浙江大学

学位级别：硕士

纳米颗粒气溶胶的运动规律和伴随发生的物理化学变化具有重要的研究价值。关于颗粒系统的一般动力学方程描述了颗粒之间及颗粒与流体介质之间的各种作用,如浓缩,成核,凝并,表面反应等。通过联合求解一般动力学方程和流体运动方程,可以... 详细信息

纳米颗粒气溶胶的运动规律和伴随发生的物理化学变化具有重要的研究价值。关于颗粒系统的一般动力学方程描述了颗粒之间及颗粒与流体介质之间的各种作用,如浓缩,成核,凝并,表面反应等。通过联合求解一般动力学方程和流体运动方程,可以掌握颗粒的各种物理化学性质及其在流体中的分布变化。三阶矩方法是一种求解一般动力学方程的近似方法。通过假定颗粒浓度关于颗粒尺寸满足对数正态分布,将原方程简化为关于矩变量的3个方程。求解这3个方程,可以得到颗粒的浓度、平均体积和体积标准差,从而近似地刻画颗粒的空间分布情况。本文通过在原有的三阶矩方程中加入湍流扩散项,并通过给定湍流施密特数的方法得到湍流扩散系数,使该方程可以应用在湍流的统计平均模型中进行求解。随后,对含有纳米颗粒的受限平面射流的发展过程进行了数值模拟。计算中采用了重整化群κ-ε模型来模拟湍流运动,通过“用户自定义标量”将矩方程导入计算软件中同步求解。计算结果定性地反映了湍流扩散和颗粒凝并对颗粒分布的影响,并为进一步研究湍流中的标量输运提供了一套研究框架。

关键词：纳米颗粒气溶胶一般动力学方程矩方法湍流扩散湍流施密特数重整化群k-ε模型

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基于变施密特数的障碍环境气体扩散数值仿真

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安全与环境学报 2022年第2期22卷 919-925页

作者：孟庆浩杨子祯侯惠让井涛天津大学电气自动化与信息工程学院天津300072

通过气体扩散仿真获得气体分布是应对城市环境毒害气体泄漏和扩散问题的重要手段。城市多障碍环境下,风场呈现湍流特点,对气体扩散分布有明显影响。湍流施密特数(Sc_(t))描述了风场湍流特性与气体扩散分布的关系,其取值对湍流环境气体... 详细信息

通过气体扩散仿真获得气体分布是应对城市环境毒害气体泄漏和扩散问题的重要手段。城市多障碍环境下,风场呈现湍流特点,对气体扩散分布有明显影响。湍流施密特数(Sc_(t))描述了风场湍流特性与气体扩散分布的关系,其取值对湍流环境气体扩散仿真的准确性十分重要。针对多障碍物环境下气体扩散数值仿真问题,提出了一种基于变Sc_(t)的计算流体力学仿真方法:通过调用仿真风场数据自适应计算Sc_(t),进而利用变Sc_(t)进行气体扩散仿真。通过Ansys Fluent计算仿真结果,与开源障碍物阵列风洞试验数据集进行对比,验证了使用本方法获得的仿真气体质量浓度分布与风洞试验数据的一致性,且仿真准确性优于基于常量Sc_(t)等仿真方法,可以应用于复杂障碍物环境下的气体扩散仿真。

关键词：公共安全气体扩散分布障碍环境湍流施密特数计算流体力学仿真(CFD)

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面向室外多建筑环境的机器人主动嗅觉仿真研究

面向室外多建筑环境的机器人主动嗅觉仿真研究

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作者：杨子祯天津大学

学位级别：硕士

国民经济的快速发展有力地推动了我国城镇化的进程。我国已拥有超过100个人口在100万以上的城市,这些城市的共同特点是高楼林立,人口密集,一旦发生毒害气体扩散将对城镇居民的生命和财产安全构成极大威胁。目前,在复杂多建筑物城区环境... 详细信息

国民经济的快速发展有力地推动了我国城镇化的进程。我国已拥有超过100个人口在100万以上的城市,这些城市的共同特点是高楼林立,人口密集,一旦发生毒害气体扩散将对城镇居民的生命和财产安全构成极大威胁。目前,在复杂多建筑物城区环境下的毒害气体泄漏、扩散事故的应急处置中,存在泄漏源位置难以确定、危害区域界定不够科学等问题。因此,快速、准确地掌握泄漏信息对及时、有效地开展人员疏散、救援,降低扩散造成的危害至关重要。机器人主动嗅觉技术有望解决现存问题。主动嗅觉是近些年发展起来的基于机器人的气体泄漏源定位技术,但现有研究中,鲜有针对城区多建筑物环境下的相关报道。本文围绕城区多建筑物环境下的气体扩散及泄漏源定位问题开展仿真研究,具体工作包括:(1)针对层流环境下的气体扩散分布问题,提出了基于元胞自动机的气体扩散仿真方法。通过将描述层流环境下气体扩散过程的“对流—扩散方程”离散化,使用元胞自动机方法计算全局气体扩散分布。元胞状态选择为当前位置气体浓度,离散化对流—扩散方程作为元胞演化规则。经过与计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)软件Fluent生成的气体扩散分布对比,该方法得到的结果与CFD仿真结果一致性较好,且计算速度较快。(2)针对湍流环境下气体扩散分布问题,提出了一种基于变湍流施密特数的气体扩散分布数值仿真方法。首先,通过雷诺平均方法推导出湍流施密特数的分子、分母项的定义式;然后,通过实时调用CFD流场计算结果实现对变量湍流施密特数的实时计算。利用实时计算得到的变施密特数进行气体浓度分布仿真,得到了更加准确的仿真结果。采用开源风洞实验数据集验证所提方法,相比于其他湍流环境气体扩散仿真方法,本文方法得到的气体扩散分布与实际测量结果具有更好的一致性,且计算的时间复杂度低于其他方法。(3)构建了面向室外多建筑物环境的机器人主动嗅觉仿真平台。该平台包括五部分,分别是几何环境仿真、自由风场仿真、气体扩散分布仿真、气体传感器仿真以及机器人本体仿真。其中,自由风场通过CFD方法生成;气体扩散分布根据环境雷诺数大小分别按照前述方法得到;气体传感器仿真包含接触式传感器和激光传感器;建立了旋翼无人机的动力学模型,并实现了位姿控制。(4)提出了一种基于模拟退火算法的无人机气体源定位方法。受室外多建筑物影响,气体扩散分布呈现更明显的湍流特性,具体表现为可能存在多个局部浓度极值的情况。针对此问题,将具有全局寻优能力的模拟退火算法与主动嗅觉搜索框架相结合,设计了一种可以有效脱离气体浓度局部极值点的气体源定位方法。该方法的搜索任务由一架配备TDLAS传感器的旋翼无人机完成。通过调用主动嗅觉仿真平台中的湍流施密特数的计算结果,对易形成浓度局部极值的位置进行判断,以提高气味源搜索效率。基于无人机的仿真验证了该方法的有效性。

关键词：主动嗅觉气体扩散仿真元胞自动机湍流施密特数模拟退火

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基于全压力容器CFD分析的硼输运模拟方法研究

基于全压力容器CFD分析的硼输运模拟方法研究

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第十四届全国反应堆热工流体学术会议暨中核核反应堆热工水力技术重点实验室2015年度学术年会

作者：李捷李峰冉旭中国核动力研究设计院核反应堆系统设计技术重点实验室

硼稀释现象对反应堆安全影响重大,其关键在于硼浓度输运模拟。以往采用系统程序和局部CFD方法模拟均得不到较为合理的硼浓度分布。本文首次建立全压力容器CFD模型对硼浓度输运进行了模拟。对离散格式进行研究,表明采用高精度格式可抑制... 详细信息

硼稀释现象对反应堆安全影响重大,其关键在于硼浓度输运模拟。以往采用系统程序和局部CFD方法模拟均得不到较为合理的硼浓度分布。本文首次建立全压力容器CFD模型对硼浓度输运进行了模拟。对离散格式进行研究,表明采用高精度格式可抑制假扩散,得到更为合理的硼浓度分布。同时对湍流施密特数和湍流模型影响进行评价,表明其对结果影响大,需要通过开展实验核定。通过比较全压力容器分析结果和局部模拟发现,两种模拟方式得到的硼浓度分布差异很大,因此,以往仅模拟下腔室和下降段的模拟方式不合适。

关键词：全压力容器CFD分析硼输运假扩散湍流模型湍流施密特数

来源： cnki会议评论

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