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基于cfd模拟的双燃料动力船舶透气桅释放气体扩散分析

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中国造船 2024年第2期65卷 249-255页

作者：王曌文陈刚李嘉宁李欣周熲上海外高桥造船有限公司开发部上海200137 上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院上海200030

基于双燃料动力船舶实船设计,根据IGF规则要求,提出通过cfd模拟对双燃料动力船舶透气桅释放气体扩散进行分析的方法。模拟结果表明:双燃料动力船舶透气桅释放气体扩散情况与透气桅的设计高度密切相关。设计高度较低时,气体会明显下沉到... 详细信息

基于双燃料动力船舶实船设计,根据IGF规则要求,提出通过cfd模拟对双燃料动力船舶透气桅释放气体扩散进行分析的方法。模拟结果表明:双燃料动力船舶透气桅释放气体扩散情况与透气桅的设计高度密切相关。设计高度较低时,气体会明显下沉到储罐周围的工作区域及甲板;设计高度满足规范要求时,气体呈垂直向上膨胀扩散的趋势,无明显下沉现象,且在60s内甲板及储罐附近可燃气体全部扩散消失,此时透气桅释放气体对船体及船员安全没有影响。

关键词： cfd模型透气桅释放气体双燃料动力船舶

基于仿真数据库的固定式海上风—流联合发电机组尾流场数字孪生方法研究

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中国造船 2024年第2期65卷 238-248页

作者：曹宇朱高阳吴瑜初文华王芳上海海洋大学工程学院上海201306 上海海洋大学海洋科学学院上海201306

海上风—流联合获能装置是未来海上新能源发电的优选设备型式之一,但联合发电机组尾流场相界面的变化规律尚不明确。论文将数字孪生方法与计算流体力学相结合,提出一种兼顾计算精度和速度的装置服役状态动力分析方法。基于VOF多相流模型... 详细信息

海上风—流联合获能装置是未来海上新能源发电的优选设备型式之一,但联合发电机组尾流场相界面的变化规律尚不明确。论文将数字孪生方法与计算流体力学相结合,提出一种兼顾计算精度和速度的装置服役状态动力分析方法。基于VOF多相流模型和k-ε湍流模型建立流固耦合仿真模型,构建风-流联合发电机组尾流场仿真结果的数据库。然后应用线型插值和拉格朗日插值方法实现尾流场体积分数的空间映射和样本推演。提出的基于仿真数据库的数字孪生方法能实现对固定式海上风-流联合发电机组尾流场相界面变化规律的快速、精准预报。研究成果为优化海上新能源获能装置功率输出和快速、精准评估服役状态提供理论基础。

关键词：风—流联合获能 cfd模型数字模型数字孪生相界面

隧道火灾不同cfd模型的对比分析及试验验证

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现代交通技术 2023年第4期20卷 15-20页

作者：高才驰陈宁威陈飞张小宁苏交科集团股份有限公司南京210019 南京地铁运营有限责任公司南京210008 山东大学土建与水利学院济南250061

为筛选出适用于隧道火灾模拟、科学经济的cfd(Computational Fluid Dynamics,计算流体动力学)模型,为复杂结构的隧道内发生火灾时的数值模拟提供科学参考,基于Heskestad羽流理论,提出传质体热源模型。使用FLUENT软件对比不同物理模型、... 详细信息

为筛选出适用于隧道火灾模拟、科学经济的cfd(Computational Fluid Dynamics,计算流体动力学)模型,为复杂结构的隧道内发生火灾时的数值模拟提供科学参考,基于Heskestad羽流理论,提出传质体热源模型。使用FLUENT软件对比不同物理模型、燃烧模型等的计算结果,并开展缩尺试验进行验证。结果表明,不扩大计算域可能造成顶棚下方温度的不对称分布,而隧道两端扩大的计算域能够消除不合理的边界条件对隧道内温度场的影响。布辛涅斯克(Boussinesq)近似理论假设空气物性不变,但实际上空气的热扩散系数会随着温度的升高而提高,因此使用布辛涅斯克近似的原则得到的温度与实际差异较大。提出的传质体热源模型能够较准确地预测隧道顶棚下方的最大温度,案例的计算误差在10%以内。然而,该模型没有考虑壁面对流散热和空气卷吸的情况,因此在一定程度上高估了纵向温度分布。

关键词：隧道火灾安全数值模拟 cfd模型缩尺试验对比分析

基于cfd模型的大跨度温室自然通风热环境模拟

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中国农业气象 2017年第4期38卷 221-229页

作者：张芳方慧杨其长程瑞锋张义柯行林卢威刘焕中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所/农业部设施农业节能与废弃物处理重点实验室北京100081

大跨度温室作为一种新型南北走向的钢骨架覆膜温室,解决了传统日光温室土地利用率低、空间狭小的问题。为了研究在自然通风条件下大跨度温室的温度和气流场的分布规律,以及不同室外风速条件下通风口开度对大跨度温室温度和气流场的影响... 详细信息

大跨度温室作为一种新型南北走向的钢骨架覆膜温室,解决了传统日光温室土地利用率低、空间狭小的问题。为了研究在自然通风条件下大跨度温室的温度和气流场的分布规律,以及不同室外风速条件下通风口开度对大跨度温室温度和气流场的影响,利用计算流体力学(computational fluid dynamics,cfd)软件构建三维稳态大跨度温室模型,模拟自然通风条件下大跨度温室内的温度场和气流场,并采集典型晴天下通风口开启50%时大跨度温室内13个测点的温度,将各测点的测量值与模拟值进行比较,最后利用已验证模型模拟分析通风口开度(25%、50%、75%、100%)在不同室外风速(1、2、3、4 m·s^(-1))条件下的大跨度温室温度和气流场。验证结果表明:模型模拟值与实测值的绝对误差在0.2~2.8℃,均方根误差为1.6℃,最大相对误差为9.9%,平均相对误差为4.1%,表明模拟值与实测值吻合良好。模拟结果显示,温室顶部温度高,底部温度低;室外冷空气从西侧通风口进入,温室内西侧温度低于东侧;温室内平均风速从南到北逐渐减小;温室中部风速明显小于东西两侧。大跨度温室上通风口及侧通风口全开时,温室内温度分布较均匀。温室通风口开度一定时,温室内通风率与室外风速呈显著线性正相关。考虑温室内温度及风速对作物的影响,以降温为主要目的时,建议通风口开度取75%~100%,若室外风速大于3m·s-1且室内温度能满足作物生长,则建议通风口开度<75%。

关键词： cfd模型模型温度场气流场通风率

基于cfd模型的不同计算参数对管道数值模拟计算研究

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云南水力发电 2022年第6期38卷 106-109页

作者：吕智塔城地区水利水电勘察设计院新疆塔城834700

以某轴流泵真机为研究对象,应用ANSYS-CFX软件对其在不同工况及不同表面粗糙度下展开数值模拟计算,并对轴流泵的水力特性和内部流动进行了分析。以直圆管内的流动为研究对象,在考虑粗糙度的情况下,进行数值模拟计算。以实验数据为基准,... 详细信息

以某轴流泵真机为研究对象,应用ANSYS-CFX软件对其在不同工况及不同表面粗糙度下展开数值模拟计算,并对轴流泵的水力特性和内部流动进行了分析。以直圆管内的流动为研究对象,在考虑粗糙度的情况下,进行数值模拟计算。以实验数据为基准,对数值仿真的准确性进行研究,并探究近壁面网格分布对数值模拟计算的影响规律。在此基础上,对不同工况下,不同表面粗糙度对轴流泵的水力特性及内部流动的影响展开研究。研究结果表明表面粗糙度对轴流泵的水力效率和扬程有明显影响。

关键词： cfd模型模拟计算雷诺数沿程阻力系数

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喷雾干燥过程的cfd模型

中国农业大学学报 2002年第2期7卷 41-46页

作者：吴中华刘相东中国农业大学机械工程学院

应用气粒两相流理论和计算流体力学 (cfd)知识 ,结合喷雾干燥的特点 ,建立了模拟喷雾干燥室内气体颗粒两相湍流流动的 cfd模型。讨论了该类模型的数值求解过程 ,并结合实际脉动燃烧喷雾干燥过程进行数值模拟 ,得到了喷雾干燥室内气流的... 详细信息

应用气粒两相流理论和计算流体力学 (cfd)知识 ,结合喷雾干燥的特点 ,建立了模拟喷雾干燥室内气体颗粒两相湍流流动的 cfd模型。讨论了该类模型的数值求解过程 ,并结合实际脉动燃烧喷雾干燥过程进行数值模拟 ,得到了喷雾干燥室内气流的温度、湿度分布图 ,气体流线图和颗粒相的运动轨迹图。模拟结果表明该

关键词：喷雾干燥气粒两相流 cfd模型流体力学数值模拟温度湿度

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基于cfd的臭氧传质模型的研究

基于CFD的臭氧传质模型的研究

作者：喻勇哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

由于臭氧对几乎所有的细菌、病毒、霉菌、真菌具有非常强的灭活效果,且能灭活贾第虫和隐孢子虫,使得臭氧在饮用水消毒中的地位越来越高。但是当水中含有溴离子时,会生成溴酸盐,在低剂量的情况下便有致癌的作用。因此臭氧消毒面临着如何... 详细信息

由于臭氧对几乎所有的细菌、病毒、霉菌、真菌具有非常强的灭活效果,且能灭活贾第虫和隐孢子虫,使得臭氧在饮用水消毒中的地位越来越高。但是当水中含有溴离子时,会生成溴酸盐,在低剂量的情况下便有致癌的作用。因此臭氧消毒面临着如何优化消毒效率和消毒副产物的问题。目前,臭氧消毒效果主要通过CT10来评价,而CT10的评价方法过于保守,致使过量的投加臭氧,增加消毒副产物。要想在保证消毒效率得到同时,控制副产物的生成,则需尽可能的使臭氧接触池的臭氧浓度分布均匀。臭氧接触池多为鼓泡式,臭氧传质是臭氧在水中分布的关键因素,决定着臭氧在接触池中的浓度分布。针对以上问题,本课题将臭氧传质和衰减动力学、消毒动力学、溴酸盐生成动力学进行耦合,利用cfd(Computational Fluid Dynamics,计算流体力学)进行鼓泡柱式臭氧接触池进行全流场模拟,并在溴酸盐的生成机理研究基础上,对臭氧接触池进行优化,解决臭氧化工艺目前面临的安全性问题。本课题得到了国家自然科学基金的支持。本论文将针对臭氧传质和衰减建立臭氧传质的cfd模型,为课题的下一步进行建立基础。本文利用气液传质理论原理,测定了在目标污染物下,臭氧在鼓泡柱中的传质系数和衰减系数,测定的臭氧容积传质系数为0.13 kg /( m3 ? h),衰减系数为0.51 kg / ( m3 ? h)。并以此动力学参数,建立臭氧传质的cfd(计算流体力学)多相流模型。模型结果与实验所观察到的现象是一致的。模型结果表明压力沿轴向依次降低,压力在弯管的底部弯管处损失值为2000pa;鼓泡柱的含气率在鼓泡柱的中心轴上较高,沿横向降低,两种气体同时进入时,即使比例不同,但是含气率分布的总体趋势是一致的;速度矢量分布图表明,由于气流的卷吸作用,在鼓泡柱的近壁面会有旋流存在。对模型进行的无曝气和有曝气时的停留时间分布函数实验验证表明,无曝气时数值模型得出的T10、T50和T90值误差较小,分别为7.1%、6.4%、15.4%。有曝气时数值模型得出的T10、T50和T90值误差较无曝气时大,分别为12%、24.5%、20.6%。分析其原因有两方面,一方面,如同无曝气时数值模型忽略了实际模型中取样口对流态的的影响一样,曝气时数值模型也存在这个问题;另一方面,计算流体力学的基本理论连续相紊流模型和颗粒相输送模型本身还不够完善,人们对紊流的了解还不够深入,描述方程还无法精确解释紊流的本质特征,而且紊流参数也是采用经验公式计算求得的,所以数值模型也存在一定的缺陷,这也给模拟结果带来了一定的误差。本论文所建立的cfd多相流模型的整体误差是与同领域的其他研究者建立的cfd数值模型T10、T50和T90值误差范围是一致的。臭氧传质cfd模型的浓度与实验所得浓度相差较大。本论文建立了臭氧传质的cfd模型,为课题的下一步进行打下了基础。但是模型与实验还存在着一定的误差,建议课题下一步对影响臭氧传质的因素进行分析,对模型进行修正。

关键词：臭氧消毒臭氧传质 cfd模型 RTD

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压滤cfd模型及脱水过程的优化研究

压滤CFD模型及脱水过程的优化研究

作者：邱勤木江西理工大学

学位级别：硕士

选矿精矿的过滤脱水是选矿厂的一个十分重要的环节。以往,选矿厂主要采用真空过滤方法进行矿物的过滤。但随着复杂难选和低品位矿物越来越多,选矿精矿变得越来越细而黏,真空过滤机由于受到大气压的限制往往难以处理细而黏的物料。而压... 详细信息

选矿精矿的过滤脱水是选矿厂的一个十分重要的环节。以往,选矿厂主要采用真空过滤方法进行矿物的过滤。但随着复杂难选和低品位矿物越来越多,选矿精矿变得越来越细而黏,真空过滤机由于受到大气压的限制往往难以处理细而黏的物料。而压滤机由于可以提供数倍于大气压的过滤推动力,能够很好地胜任细而黏物料的过滤,所以,近年来压滤机被越来越广泛地应用在选矿精矿中的过滤。压滤机的脱水过程一般包括“进浆成饼、压榨和风干”三个过程。滤板进料方式的不同直接影响到进浆成饼过程的效率和对滤板的磨损程度等,而压滤机的进料方式一般有上部进料、下部进料和中部进料三种。本文利用计算流体力学(cfd)原理,通过建立不同进料方式的压滤cfd建模,对三种进料方式进行了仿真研究,发现上部进料方式更利于形成均匀滤饼,滤布更不容易磨损,且滤板受压更为均匀,成饼速率最高。在此基础上,本文还利用建立的上部进料方式(单面过滤)的cfd模型对压滤的成饼过程进行了仿真研究,研究得出每种矿物的压滤脱水存在一个最佳的滤饼厚度,当压滤机的滤饼厚度控制在此滤饼厚度时,压滤机的单位时间处理量可以达到最大,作业效率最高,压滤机脱水工作运行在最优状态。除此外,本文还对“压榨、风干及进浆工艺”等三个因素对脱水效率的影响进行了进一步的研究,提出进浆过滤成饼时,提供的进浆压力应从低压逐渐升至高压,同时存在一个合理的压榨时间和风干时间。在以上研究的基础上,通过利用北京矿冶研究总院与云南省云天化集团海口磷矿在该矿选矿厂建立的工业压滤试验系统,进行了试验验证研究,通过采集工业试验数据并对数据进行了分析,分析结果验证了最佳滤饼厚度的存在,并获得了该系统的最佳滤饼厚度的数值。此外还对压榨时间和风干时间的合理数值进行了试验研究。在以上研究的基础上,本文还提出了使压滤机工作在最佳滤饼厚度的几种工业控制实现方案。如:压力控制法、时间控制法、流量控制法等。并对不同进料方式、压榨时间、风干时间和进浆工艺的优化结果在工业压滤中的应用,提出了一些建议和优化方案。总之,本文通过研究建立压滤成饼的cfd模型,对压滤脱水过程进行了模拟仿真,提出了压滤机脱水过程的优化方向,并通过工业试验研究对cfd建模仿真研究的结论进行了试验验证,并提出了几种工业可实施的优化控制方案。对工业压滤机的设计及脱水过程的优化具有一定的积极意义。

关键词：过滤脱水压滤机 cfd模型滤饼厚度优化

气固流化床两相流动的cfd模型研究和实验验证

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气固流化床两相流动的CFD模型研究和实验验证

作者：汪琦华中科技大学

学位级别：硕士

计算流体力学(cfd)方法以其成本低、使用方便等优点广泛应用用气固流化床的流动研究中。由于气固流化床的两相流流动研究中可以使用的cfd模型较多，为了选择适合该气固流化床的cfd模型以期对后续的传热、燃烧研究提供依据，本文在同一... 详细信息

计算流体力学(cfd)方法以其成本低、使用方便等优点广泛应用用气固流化床的流动研究中。由于气固流化床的两相流流动研究中可以使用的cfd模型较多，为了选择适合该气固流化床的cfd模型以期对后续的传热、燃烧研究提供依据，本文在同一气固流化床模型中使用不同的cfd模型进行单一变量的研究，并分析了各个模型对两相流流动的影响;为了验证数值模拟结果的准确性，也在95KW气固流化床实验台架上进行了一系列的冷态实验，获得的实验数据用来与不同模型下得到的气固两相流动特性进行比较。本文通过使用欧拉-欧拉方法对气固流化床内的两相流动情况进行模拟，使用的软件为Fluent6.3。用来比较的cfd封闭模型包括曳力模型(Drag force model)、碰撞恢复系数(Restitution coefficient)、湍流模型(Turbulence model)、固体粘度模型(Granularviscosity model)和径向分布函数模型(Radial distribution function)。比较分析的结果表明在各个封闭模型中，不同的径向分布函数模型对计算结果影响最小。由于该气固流化床承担着将富氧燃烧技术应用于流化床中的科研任务，因此在完成对不同封闭模型的分析之后，本文分析了不同初始床高和CO/O混合比例对气固两相流动的影响。CO/O混合气体的密度和动力粘度改变对两相流动的影响较为明显。封闭模型和运行参数的不同对气固流化床流动的影响主要是从以下几个方面进行比较：无量纲分析、床层压降、膨胀高度、空隙率以及颗粒速度等。

关键词：气固流化床 cfd模型冷态实验 CO2/O2