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基于CFD-dpm模型的T型网式过滤器冲蚀特性模拟与分析

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排灌机械工程学报 2024年

作者：项旭东张钟莉莉曾揭峰郑强杨培岭中国农业大学水利与土木工程学院北京市农林科学院智能装备技术研究中心

为分析滤网冲蚀情况，采用多孔阶跃模型和滤网缩尺模型，结合CFD-dpm两相流模型通过主因素分析方法对滤网冲蚀速率规律进行数值模拟分析与预测，探求整体不同区域滤网的冲蚀效应情况，并通过基于正交试验的多因素主效应分析得出各因素... 详细信息

为分析滤网冲蚀情况，采用多孔阶跃模型和滤网缩尺模型，结合CFD-dpm两相流模型通过主因素分析方法对滤网冲蚀速率规律进行数值模拟分析与预测，探求整体不同区域滤网的冲蚀效应情况，并通过基于正交试验的多因素主效应分析得出各因素对最大冲蚀速率的影响显著性大小．结果表明：在一定范围内最大冲蚀速率与颗粒粒径呈负相关而与质量流率、流速呈正相关；滤网表面中滤孔面普遍比迎水面更易受冲蚀破坏，背水面几乎不受冲蚀影响；颗粒粒径、质量流率对冲蚀高发区域范围大小影响较小（面积增幅为15.0%～16.7%），而流速对其影响较明显（面积增幅为50.0%）；显著性检验中，流速、质量流率、颗粒粒径对最大冲蚀速率的P值分别为0.01280,0.00269和3.712×10-9，均呈显著性相关．

关键词：网式过滤器 dpm模型冲蚀速率显著性分析正交试验

基于dpm模型的高速列车转向架区域风雪流数值模拟

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铁道科学与工程学报 2023年第8期20卷 2814-2823页

作者：谢菲高广军何侃陈功湖南铁道职业技术学院湖南株洲412001 中南大学交通运输工程学院湖南长沙410075 中车株洲机车电力机车有限公司湖南株洲412001

为分析高速列车转向架区域积雪结冰分布规律,采用三维非定常雷诺平均(unsteady Reynolds-averaged Navier-Stokes,URANS)数值模拟方法及离散相模型(discrete phase model,dpm)研究高速列车转向架区域的压力分布、流场流线、雪粒子运动... 详细信息

为分析高速列车转向架区域积雪结冰分布规律,采用三维非定常雷诺平均(unsteady Reynolds-averaged Navier-Stokes,URANS)数值模拟方法及离散相模型(discrete phase model,dpm)研究高速列车转向架区域的压力分布、流场流线、雪粒子运动轨迹及积雪堆积情况,并通过对比数值计算与风洞试验结果,验证数值计算方法的准确性。数值计算结果表明:转向架区域由于受气流冲刷,轮对、电机、制动钳夹等突出部件在迎风侧出现明显正压,背风侧则为负压;空气流经转向架迎风侧时会向上扬起,进入转向架的轮对、电机、制动钳夹等关键部位,空气流经转向架背风侧时会冲刷转向架区域的设备舱后端板;空气中的雪粒子不仅具有随动性,还具有惯性,会随气流运动到转向架轮对、电机、制动钳夹等关键部位,并在惯性作用下黏附在其上;积雪堆积主要集中在轮对、电机、制动钳夹以及端板等部件底部迎风区域,而在转向架顶部和背风区域堆积较少。从而得出结论:风场的数值计算结果与风洞试验观测结果具有较高一致性,适用于转向架区域积雪结冰研究;在转向架迎风侧,雪粒子对于气流的跟随性较强,雪粒子的运动轨迹与流场流线分布相符,随气流冲刷至转向架,容易形成积雪结冰;在转向架背风侧以及转向架上方区域,雪粒子对于绕流的跟随程度减弱,不易形成积雪结冰。

关键词： dpm模型数值模拟高速列车转向架积雪

基于dpm模型的水平井水平段沥青质颗粒运移规律数值模拟研究

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应用力学学报 2023年第1期40卷 218-224页

作者：高晓东董平川陈舜韩要潭黄刚油气资源与探测国家重点实验室北京102249 中国石油大学(北京)石油工程学院北京102249

针对沥青质颗粒在水平井井筒的沉积问题,本研究采用Fluent中的dpm模块追踪沥青质颗粒在油管中的运动轨迹,采用realizable k-e模型对尺寸为10~100μm的沥青质颗粒在水平井筒内壁的沉积进行了研究。分析了重力、Saffman力以及阻力作用下,... 详细信息

针对沥青质颗粒在水平井井筒的沉积问题,本研究采用Fluent中的dpm模块追踪沥青质颗粒在油管中的运动轨迹,采用realizable k-e模型对尺寸为10~100μm的沥青质颗粒在水平井筒内壁的沉积进行了研究。分析了重力、Saffman力以及阻力作用下,黏度、颗粒尺寸以及流速对沥青质颗粒沉积速率的影响。CFD模拟结果表明:(1)层流阶段,沉积速率随着黏度的增大而减小,这主要是因为层流阶段,流体流动较平稳,使得管壁附近速度梯度减小,Saffman升力降低引起的,而在湍流阶段,当黏度从0.001 2 Pa·s增加至0.012 Pa·s时,沥青质沉积速率会缓慢增加;当黏度从0.012 Pa·s增加至0.053 Pa·s,沉积速率和沉积百分数会随之下降;(2)当颗粒直径为10~100μm时,沥青质颗粒沉积百分数和沉积速率会随着流速的增加而减小;(3)当速度为0.3~2 m/s时,沥青质颗粒沉积百分数和沉积速率随着颗粒直径的增大而增大。研究结果为水平井井筒中的沥青沉积行为指明了方向,认为合理控制井筒中流体速度、黏度和颗粒直径可作为去除井筒沥青质沉积的有效手段。

关键词：水平井水平段沥青质颗粒 dpm模型黏度沉积速率

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基于dpm模型的软化水冲蚀弯管流场分析

河南科技 2022年第7期41卷 41-45页

作者：陈延辉闫美芳徐孝轩赵宝琴西安石油大学陕西西安710000

为研究软化水对90°弯管的冲蚀情况,使用CFD-FLUENT数值仿真,选用RNGk-ε湍流模型,dpm离散相冲蚀模型对两相流颗粒流场分布、流体流速、流体黏度、颗粒质量流量、颗粒粒径研究分析。结果表明:随流体流速增大,最大冲蚀速率呈增大趋势;随... 详细信息

为研究软化水对90°弯管的冲蚀情况,使用CFD-FLUENT数值仿真,选用RNGk-ε湍流模型,dpm离散相冲蚀模型对两相流颗粒流场分布、流体流速、流体黏度、颗粒质量流量、颗粒粒径研究分析。结果表明:随流体流速增大,最大冲蚀速率呈增大趋势;随流体黏度增大,最大冲蚀速率先增加后趋于平稳;随着颗粒质量流率增大,最大冲蚀速率呈线性增长;随着颗粒直径增大,最大冲蚀速率呈下降趋势;冲蚀区域主要集中于弯管外侧壁面,随变量改变,冲蚀区转移到出口区域,并出现二次碰撞现象。

关键词： dpm模型冲蚀 Fluent 软化水流场分析

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基于dpm模型的水上散粒体滑坡涌浪仿真分析

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中国水运 2022年第3期 76-79页

作者：魏云鹏闫毅志张万举李梓萌王文雄刘波昆明理工大学电力工程学院云南昆明650500

针对工程地质中散粒体结构的滑坡,本文以EDEM-FLUENT耦合方法和dpm(Discrete Phase Modle)模型为基础,采用VOF方法追踪自由液面,模拟散粒体滑坡体沿斜坡运动所引起的涌浪产生及其传播过程。将数值计算结果与试验观测数据进行对比,验证... 详细信息

针对工程地质中散粒体结构的滑坡,本文以EDEM-FLUENT耦合方法和dpm(Discrete Phase Modle)模型为基础,采用VOF方法追踪自由液面,模拟散粒体滑坡体沿斜坡运动所引起的涌浪产生及其传播过程。将数值计算结果与试验观测数据进行对比,验证该数值模型的有效性,并分析了dpm模型作用下滑坡体运动状态对涌浪生成和传播过程的影响。通过对数值仿真试验结果进行分析,发现数值模拟结果与物理试验观测数据吻合较好,这表明dpm模型能够准确模拟滑坡涌浪的产生与传播特性。

关键词：散粒体滑坡滑坡涌浪 EDEM-FLUENT耦合方法 dpm模型

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半干旱农田地区dpm模型适用性初步研究

水土保持通报 2011年第3期31卷 126-130页

作者：赖志强张承中高建华刘立忠西安建筑科技大学环境与市政工程学院陕西西安710055

dpm模型是根据粉尘释放通量与粉尘跃移通量及跃移颗粒的动能通量成正比的原理,由土壤微团粒跃移模块以及粉尘粒子释放模块构成的。为验证dpm模型在半干旱地区农田的适用性,选取了半干旱地区陕西中北部4种典型土壤类型农田进行野外观测研... 详细信息

dpm模型是根据粉尘释放通量与粉尘跃移通量及跃移颗粒的动能通量成正比的原理,由土壤微团粒跃移模块以及粉尘粒子释放模块构成的。为验证dpm模型在半干旱地区农田的适用性,选取了半干旱地区陕西中北部4种典型土壤类型农田进行野外观测研究,计算分析了各观测区的地表空气动力学粗糙度、表土微团粒粒度、摩阻风速和起动摩阻风速,对比分析了不同土壤类型、不同季节dpm模型模拟的准确性。结果表明,dpm模型可以用于模拟预测我国半干旱区农田不同土壤类型粉尘释放通量,可以较好地用于模拟预测半干旱农田夏冬两季节的粉尘释放通量。

关键词：半干旱区农田 dpm模型粉尘释放

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基于dpm模型的光伏组件冲蚀磨损特性分析

可再生能源 2018年第2期36卷 223-228页

作者：赵明智张旭康晓波孙浩苗一鸣内蒙古工业大学能源与动力工程学院内蒙古呼和浩特010051 北京鉴衡认证中心有限公司北京100013

文章运用离散相模型(dpm)模拟了风沙气固两相流中的沙粒对光伏组件表面的冲蚀磨损,分析了不同的风速、沙粒粒径、安装倾角下,光伏组件表面冲蚀率的变化情况。研究结果表明:光伏组件表面的冲蚀率随着风速的变化呈指数变化趋势;光伏组件... 详细信息

文章运用离散相模型(dpm)模拟了风沙气固两相流中的沙粒对光伏组件表面的冲蚀磨损,分析了不同的风速、沙粒粒径、安装倾角下,光伏组件表面冲蚀率的变化情况。研究结果表明:光伏组件表面的冲蚀率随着风速的变化呈指数变化趋势;光伏组件表面冲蚀率随着安装倾角的变化而发生明显变化。这说明风速和安装倾角是影响光伏组件表面冲蚀率的两个重要因素。

关键词：光伏组件风沙气固两相流 dpm模型冲蚀磨损

基于dpm模型的双级PDC钻头流场特性研究

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石油机械 2019年第9期47卷 1-9页

作者：闫炎管志川阎卫军耿潇呼怀刚中国石油大学(华东)石油工程学院山东省深地钻井过程控制工程技术研究中心山东省青岛市266580 中国石油长城钻探工程有限公司钻井一公司

针对双级PDC钻头领眼钻头井眼空间上返的钻井液与扩眼钻头井底流场相互干扰的问题,通过在分流传力总成上增加级间喷嘴形成了一种新的双级PDC钻头水力结构。基于FLUENT软件中的dpm模型,模拟计算了井底钻井液流速、井底压降及井底岩屑质... 详细信息

针对双级PDC钻头领眼钻头井眼空间上返的钻井液与扩眼钻头井底流场相互干扰的问题,通过在分流传力总成上增加级间喷嘴形成了一种新的双级PDC钻头水力结构。基于FLUENT软件中的dpm模型,模拟计算了井底钻井液流速、井底压降及井底岩屑质量浓度分布,证实了级间喷嘴对于流场改善的有效性,并在此基础上分析了级间结构对双级PDC钻头井底流场的影响规律。仿真结果表明:级间喷嘴倾角为75°时钻井液清洗效果相对较好;领眼钻头与扩眼钻头的刀翼位置应尽量重叠,这样形成了自下而上的流动通道,利于岩屑的快速上返;领眼钻头与扩眼钻头级间段长增大到40 mm时,级间喷嘴的抽吸作用最显著而后逐渐减弱;领眼钻头与扩眼钻头喷嘴流量比值的增大,提高了领眼钻头井底流场清洗效率,降低了扩眼钻头井底流场清洗效率,领眼与扩眼体喷嘴间最佳流量分配比例为5∶5。研究结果可为双级PDC钻头的水力结构设计及井底流场特征研究提供理论依据。

关键词：双级PDC钻头水力结构流场特性 dpm模型数值模拟

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基于dpm模型的旋流式沉沙池悬沙数值模拟

水电能源科学 2020年第10期38卷 91-94,144页

作者：周芳龄唐勇周晓泉四川大学水力学与山区河流开发保护国家重点实验室四川成都610065 乐山市沙湾区水务局四川乐山614900

为了研究旋流式沉沙池泥沙颗粒的运动及沉沙机理和旋桨转速N与沉沙率之间的关系,借助商业软件Fluent,采用湍流模型和dpm模型相结合的数值模拟方法对泥沙颗粒进行颗粒追踪,通过设置7种不同的湍流模型模拟旋流式沉沙池悬沙在7种转速下的运... 详细信息

为了研究旋流式沉沙池泥沙颗粒的运动及沉沙机理和旋桨转速N与沉沙率之间的关系,借助商业软件Fluent,采用湍流模型和dpm模型相结合的数值模拟方法对泥沙颗粒进行颗粒追踪,通过设置7种不同的湍流模型模拟旋流式沉沙池悬沙在7种转速下的运动,与已有的试验结果进行对比,验证了模型的可行性,并选出在不同转速下最合适的湍流模型,进而运用选出的湍流模型分别模拟7不同转速下旋流式沉沙池流场分布,分析了旋流式沉沙池的流场和颗粒轨迹。结果表明,在沉沙池转桨所在的平面上,速度从池壁到池中心逐渐增加,相应位置上的压力逐渐减小;在沉沙池立面上,存在二次流现象,在转桨附近存在较大的漩涡;相同转速下粒径较大的颗粒比较小的颗粒更易沉降;随着桨叶转速的增加,颗粒总去除率逐渐减小。

关键词：沉沙池转速 dpm模型颗粒追踪湍流模型颗粒去除率