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船舶力学 2012年第10期16卷 1099-1106页

作者：时素果王国玉余志毅张敏弟北京理工大学机械与车辆工程学院北京100081

为了建立通气超空化流动计算的流动模型,应用二次开发技术将FBM湍流模型嵌入商业软件,分别采用FBM湍流模型以及商业软件中的标准k-ε湍流模型模拟了绕圆盘空化器的通气空化流场,并从空泡形态、流动结构和阻力特性等方面与试验结果进行... 详细信息

为了建立通气超空化流动计算的流动模型,应用二次开发技术将FBM湍流模型嵌入商业软件,分别采用FBM湍流模型以及商业软件中的标准k-ε湍流模型模拟了绕圆盘空化器的通气空化流场,并从空泡形态、流动结构和阻力特性等方面与试验结果进行了对比。结果表明,标准k-ε湍流模型过高预测了流场的湍流粘性,预测的空泡形态和实验观测结果有较大的差距;采用滤波器湍流模型计算,可以明显地减小通气空泡尾端流场的湍流黏性,精确地捕捉通气空化区域空泡脱落的非定常细节,更加准确地描述通气空化的过程,与试验结果更加接近。

关键词：通气空化湍流模型 FBM 湍流粘性

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直喷式柴油机燃烧的一个二维数学模型

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内燃机学报 1987年第3期5卷 247-254页

作者：解茂昭大连工学院

本文建立了用于模拟和分析直喷式柴油机缸内主要过程的一个轴对称二维数学模型。缸内气体运动和燃油空气混合过程利用任意拉格朗日-欧拉法(ALE)进行数值分析。其网格单元为任意四边形,且可按规定连度运动。燃油喷雾用气体射流模拟。用... 详细信息

本文建立了用于模拟和分析直喷式柴油机缸内主要过程的一个轴对称二维数学模型。缸内气体运动和燃油空气混合过程利用任意拉格朗日-欧拉法(ALE)进行数值分析。其网格单元为任意四边形,且可按规定连度运动。燃油喷雾用气体射流模拟。用简化的亚网格尺度(SGS)湍流粘性来模拟湍流输运。燃烧和排放计算采用部分平衡流方法:燃料的氧化和NO形成用化学动力学公式计算,而组分的离解用化学平衡方式处理。计算结果与实验及其他文献的计算结果相吻合,表明本方法对于内燃机的设计和研究是一种很有潜力的工具。

关键词：直喷式柴油机燃油喷雾二维数学模型气体射流喷油速度准维模型缸内内燃机热力发动机放热率喷油率能量方程数学物理方程曲轴转角 ATDC 湍流粘性燃烧过程

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稳态射流数值模拟中速度参量对传热的影响机制分析

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福州大学学报（自然科学版） 2017年第6期45卷 898-906页

作者：张温宇施能博孙志新林立许巧玲福州大学石油化工学院福建福州350116

对文献中多个槽缝冲击射流的经典实验结果进行数值模拟,考察RNG k-ε和Transition SST湍流模型的表现,主要分析射流出口中心线和展向、壁面射流区域的雷诺时均速度和湍流度分布,以及靶面换热效果与流场模拟结果之间的关系.模拟结果表明,... 详细信息

对文献中多个槽缝冲击射流的经典实验结果进行数值模拟,考察RNG k-ε和Transition SST湍流模型的表现,主要分析射流出口中心线和展向、壁面射流区域的雷诺时均速度和湍流度分布,以及靶面换热效果与流场模拟结果之间的关系.模拟结果表明,与Transition SST湍流模型相比,RNG k-ε模型的结果表现出更强的湍流粘性,使得其中心线上速度衰减较快,该效果可能导致低估靶面上的冲击换热效果;而在冲击滞止区域,RNG k-ε湍流模型结果表现出过高的湍动能,该效果可能导致高估靶面上的冲击换热效果.因此,当射流雷诺数较小时,Transition SST模型所得滞止区换热系数要高于RNG k-ε模型的结果,反之亦然;而在壁面射流区域,RNG k-ε模型对于流场速度的模拟较好,但相应区域的传热模拟并没有表现出明显的优越性.

关键词：稳态射流冲击换热湍流模型湍流粘性

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非定常射流冲击强化换热的数值模拟研究

非定常射流冲击强化换热的数值模拟研究

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作者：张温宇福州大学

学位级别：硕士

射流冲击传热技术因其局部传热系数高而广泛应用于各行各业。基于非定常射流冲击拥有更好的强化换热潜力,本文的研究目的在于揭示非定常射流强化传热的影响因素,从机理上分析传热强化的原因,以解释文献中关于非定常射流若干矛盾的结论,... 详细信息

射流冲击传热技术因其局部传热系数高而广泛应用于各行各业。基于非定常射流冲击拥有更好的强化换热潜力,本文的研究目的在于揭示非定常射流强化传热的影响因素,从机理上分析传热强化的原因,以解释文献中关于非定常射流若干矛盾的结论,并对非定常射流强化传热的应用提出相应的设计建议。相对于实验研究,数值模拟成本较低,周期短,更重要的是可以捕获流场的细节。本文采用数值模拟的方法对非定常射流冲击换热进行研究,对湍流模型的适用性进行评估,揭示时均速度、速度幅值、频率、震荡波形等一系列因素对于非定常射流传热强化的影响,具体研究内容如下:(1)从稳态射流着手,采用多种湍流模型对文献中实验结果进行数值模拟,将模拟结果与实验进行对比,分析了速度参量对传热的影响机制。结果表明,与TransitionSST模型相比,RNGk-ε模型的结果表现出更强的湍流粘性,使得其中心线上速度衰减较快,该效果可能导致低估靶面上的冲击换热效果;而在冲击滞止区域,RNG k-ε湍流模型结果表现出过高的湍动能,该效果可能导致高估靶面上的冲击换热效果;因此,射流雷诺数的大小直接影响靶面传热是流体惯性力主导亦或湍流粘性主导。Transition SST模型在射流出口速度、中心线速度及湍流度分布、滞止区域传热等方面的表现均优于RNG k-ε模型。(2)对周期性正弦波形的非定常射流采用非定常雷诺时均方法(URANS)进行模拟,结果表明,TransitionSST模型能较好地模拟非定常射流发展过程中雷诺平均速度的振幅放大效应(时间步长和非定常项格式精度对时均量的计算几乎没有影响,而对射流速度振幅的计算有明显影响)。对于周期性冲击射流靶面换热,TransitionSST模型在滞止区域附近表现较好,而RNGk-ε模型在滞止区下游与实验吻合较好。振幅放大效应并没有引起冲击靶面的时均换热强化,而只是使靶面热流波动更剧烈。数值实验结果还表明,增大射流振幅可能导致滞止点传热削弱,而强化滞止点下游区域的传热。(3)对间歇性脉冲(方波)射流主要采用之前表现最优的TransitionSST模型进行模拟,发现相比稳态射流,方波自由射流中心线上的速度时均值衰减较慢,这也吻合了稳态射流湍流度率先开始大幅增长的表现。对于方波冲击Re2800 h/d=6工况,滞止区域传热稳态强于40Hz强于5Hz,与实验一致。从流场分析,原因在于三者时均速度差别很小,而湍流度则稳态大于40Hz,大于5Hz。对于h/d=10工况,冲击到靶面的时均速度40Hz大于5Hz,大于稳态,因此导致了非定常射流冲击传热强化。通过对自由射流流场的分析,可有效指导工程实际中靶面位置的设置以实现换热的增强或削弱。

关键词：非定常射流冲击换热湍流模型湍流粘性

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汽蚀模型及湍流修正对非稳态汽蚀影响机理

汽蚀模型及湍流修正对非稳态汽蚀影响机理

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作者：张伟浙江大学

学位级别：硕士

汽蚀是由于流场中局部压力低于流体饱和蒸汽压,液体汽化并产生充满气体或蒸汽的气穴现象。汽蚀经常会给水力机械带来许多不可避免的问题,比如振动、升阻力系数波动、结构表面剥蚀和水力机械性能恶化等。非稳态汽蚀带来的破坏更加严重,... 详细信息

汽蚀是由于流场中局部压力低于流体饱和蒸汽压,液体汽化并产生充满气体或蒸汽的气穴现象。汽蚀经常会给水力机械带来许多不可避免的问题,比如振动、升阻力系数波动、结构表面剥蚀和水力机械性能恶化等。非稳态汽蚀带来的破坏更加严重,比稳态汽蚀也更复杂无规律,它是相变、湍流、非稳态性和漩涡运动的共同耦合。其中前两种因素影响最为明显,本文也即是探讨汽蚀模型(相变)和湍流模型对汽蚀非稳态性的影响。1.完全汽蚀模型模拟稳态汽蚀准确且收敛性较好,现已成为计算流体力学商业软件Fluent的基本模型之一。然而它假定汽蚀现象中气泡半径为常数,这并不符合非稳态汽蚀。在热力学平衡的基础上本文重新计算并获得了随当地压力变化的气泡半径,从而构建了适用于非稳态汽蚀的动态汽蚀模型。并将该模型应用于绕二维NACA66翼型和三维Twist-11N翼型的非稳态汽蚀验证。计算结果和实验吻合,和完全汽蚀模型相比,动态汽蚀模型计算的周期误差更小,并且能够刻画气穴脱落特征,有利于改善流场质量流量计算和水力机械性能分析,表明动态汽蚀模型用于非稳态汽蚀可行性和准确性。2.低温流体物性迥异于常温流体,它的汽蚀现象也有着重大差异。而现有的汽蚀模型及其经验系数又都是针对常温流体建立的,在低温下的适用性还有待验证。进一步分析了常用的Sauer模型和Zwart模型对低温流体汽蚀模拟的适用性,通过和Hord的实验对比分析,发现Sauer模型计算的汽蚀区长度精度更高,温度最低点位置也更接近实验,也即更适用于低温流体汽蚀模拟。3.湍流模型是影响汽蚀非稳态性的另一个重要因素。但常用的K-ε模型计算的汽蚀区尾迹的湍流粘性过高,削弱了流场的非稳态性。本文最后详细分析了K-ε湍流粘性修正方案对非稳态低温流体汽蚀的影响。通过和精度更高的大涡模型结果对比分析,指出基于密度修正模型较边界修正模型和滤波模型更适用于非稳态汽蚀模拟。

关键词：非稳态汽蚀模型动态汽蚀模型 NACA66 Twist-11N 湍流粘性

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