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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

大型抽水蓄能电站长直型隧洞风尘迁移规律研究

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水资源与水工程学报 2024年第3期35卷 120-128,135页

作者：胡乾亮远冠阳张梦瑶王为术李川李震山西垣曲抽水蓄能有限公司山西运城043700 华北水利水电大学能源与动力工程学院河南郑州450046

抽水蓄能电站地下洞室群施工存在通风难度大、风尘迁移变化规律无显著特征等难题,采用dpm气固两相流模型,针对地下洞室群中不同坡度的长直型隧洞进行数值试验研究,重点揭示了典型隧洞在不同施工条件下的风尘迁移规律及小粒径沉降粉尘分... 详细信息

抽水蓄能电站地下洞室群施工存在通风难度大、风尘迁移变化规律无显著特征等难题,采用dpm气固两相流模型,针对地下洞室群中不同坡度的长直型隧洞进行数值试验研究,重点揭示了典型隧洞在不同施工条件下的风尘迁移规律及小粒径沉降粉尘分布特征。研究表明:不同区域粉尘质量浓度随风机风速的增大呈下降趋势,当风速增至21 m/s时开始升高;掌子面附近区域粉尘质量浓度随供风距离的增大呈上升趋势,当供风距离大于25 m时,风机风速不再满足隧洞内通风要求;掌子面附近区域粉尘质量浓度随隧洞坡度的增大呈显著上升趋势,通风管附近出现明显的粉尘空白带;小粒径沉降粉尘分布特征由通风管位置决定,沉降粉尘颗粒最多处位于通风管出口与掌子面之间,粒径分布较广,呈正态分布规律,在通风管出口正后方处急剧下降,并沿隧洞出口方向数量逐渐减少,平均粒径逐渐减小;流出洞外的粉尘颗粒平均粒径偏小。本研究可为抽水蓄能电站地下洞室群整体施工设计提供参考。

关键词：长直型隧洞 dpm模型风尘迁移粒径分布掌子面抽水蓄能电站

沙粒质量分数对油气混输泵过流部件磨损的影响

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排灌机械工程学报 2024年第3期42卷 223-229页

作者：史广泰郭鑫邱福寿张犁西华大学流体及动力机械教育部重点实验室四川成都610039 中国石油新疆油田公司实验检测研究院新疆克拉玛依834000

为研究沙粒质量分数对油气混输泵过流部件磨损的影响规律,基于dpm模型对油气混输泵内部的沙粒运动进行数值计算,并采用Finnie磨蚀模型计算油气混输泵过流部件的磨蚀率.研究结果表明:在沙粒质量分数较小时,沙粒与流体介质混合均匀;随着... 详细信息

为研究沙粒质量分数对油气混输泵过流部件磨损的影响规律,基于dpm模型对油气混输泵内部的沙粒运动进行数值计算,并采用Finnie磨蚀模型计算油气混输泵过流部件的磨蚀率.研究结果表明:在沙粒质量分数较小时,沙粒与流体介质混合均匀;随着沙粒质量分数的增大,增压单元内的沙粒局部质量浓度显著增大,沙粒集中在叶轮压力面及导叶流道中部;沙粒质量分数增大会使磨损区域和磨损率急剧增大;在叶轮域中,磨损首先发生在压力面出口处,吸力面则在进口外缘发生点状和条状磨损;在导叶域中,压力面的磨损主要发生在外缘处,吸力面的磨损主要发生在进口轮毂处;从定量分析看,叶轮叶片表面的磨蚀率普遍大于导叶叶片表面的磨蚀率,磨损最严重的位置为叶轮叶片进口靠近轮毂处.研究结果可为改善油气混输泵抗磨损性能以及提高油气混输泵实际运行寿命提供一定参考依据.

关键词：油气混输泵沙粒质量分数 dpm模型 Finnie磨蚀模型磨损

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木坡水电站河道泥沙分布特性及河道改型研究

西华大学学报(自然科学版) 2024年

作者：杨柄全孟帮杰薛玉林任良均鲜喜敏唐漫琪西华大学能源与动力工程学院中电建水电开发集团有限公司

在木坡水电站长期运行过程中，河床中的泥沙淤积现象严重地影响电站的安全运行。为揭示河道中泥沙的分布特性，用数值模拟与试验验证相结合的方法，在试验与仿真数据高度吻合的基础上采用dpm模型对木坡水电站河道模型进行固液两相分析... 详细信息

在木坡水电站长期运行过程中，河床中的泥沙淤积现象严重地影响电站的安全运行。为揭示河道中泥沙的分布特性，用数值模拟与试验验证相结合的方法，在试验与仿真数据高度吻合的基础上采用dpm模型对木坡水电站河道模型进行固液两相分析，并在泥沙分布明显的尾水渠处对拦沙坎进行改型设计，对比分析河道内的液相分布、颗粒分布和尾水渠处颗粒的分布情况。结果表明：河道内整体的液相体积分数和颗粒质量浓度分布区域面积均随流量的增大有所扩增，但改型后的液相体积分数面积明显增加，颗粒质量浓度分布区域明显减小；尾水渠的颗粒分布与流量呈正相关，改型后的尾水渠拦沙坎区域的泥沙分布均得到有效控制，验证了拦沙坎改型的成功性。

关键词： dpm模型河道尾水渠固液两相泥沙分布

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塔克拉玛干沙漠粉尘释放通量研究

沙漠与绿洲气象 2024年第3期18卷 143-149页

作者：张晨亮陶淘周成龙蒋聚金新疆气象技术装备保障中心新疆乌鲁木齐830002 援新疆气象信息中心新疆乌鲁木齐830002 援中国气象局乌鲁木齐沙漠气象研究所新疆乌鲁木齐830002 库尔勒市人工影响天气办公室新疆库尔勒841000

土壤风蚀产生的粉尘颗粒物严重影响空气环境质量,为了探明粉尘释放规律,有必要研究不同高度层风速和摩阻风速对粉尘释放通量的影响机制。通过分析塔克拉玛干沙漠观测站不同高度层风速和平均摩阻风速,利用dpm模型计算粉尘释放通量,综合... 详细信息

土壤风蚀产生的粉尘颗粒物严重影响空气环境质量,为了探明粉尘释放规律,有必要研究不同高度层风速和摩阻风速对粉尘释放通量的影响机制。通过分析塔克拉玛干沙漠观测站不同高度层风速和平均摩阻风速,利用dpm模型计算粉尘释放通量,综合分析摩阻风速与粉尘释放通量的相互关系。结果表明:(1)不同观测日不同高度层的风速变化各不相同,2 m高度层风速的变化范围是0.05~7.73 m/s,4 m高度层风速的变化范围是0.09~7.19 m/s,10 m高度层风速的变化范围是0.5~8.09 m/s。(2)4月1-30日各个观测日24 h内平均摩阻风速分别为0.42、0.34、0.27、0.34、0.16、0.32 m/s,变化范围为0.16~0.42 m/s。(3)dpm模型研究发现实测跃移通量约为模拟值的129%,模拟值与实测值相关性较好,R2为0.91。

关键词： dpm模型土壤风蚀塔克拉玛干沙漠摩阻风速

双入口旋风分离器速度流场及分离效率数值模拟研究

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机械工程与技术 2024年第3期13卷 275-285页

作者：马翎凯刘旭辉长江大学机械工程学院湖北荆州湖北省油气钻完井工具工程技术研究中心湖北荆州

为了探究双切向入口旋风分离器气相流场特性以及气液分离效率,本文采用数值模拟的研究方法,使用CAD技术模拟了双切向入口旋风分离器速度流场分布以及粒径大小对分离效率影响规律。研究发现:速度流场在尾端的分布相较于单入口旋风分离器... 详细信息

为了探究双切向入口旋风分离器气相流场特性以及气液分离效率,本文采用数值模拟的研究方法,使用CAD技术模拟了双切向入口旋风分离器速度流场分布以及粒径大小对分离效率影响规律。研究发现:速度流场在尾端的分布相较于单入口旋风分离器,“摆尾”现象减弱,且呈现良好的对称性;外部自由涡速度以较大速度向下运动,最大可达9.4 m/s,内部强制涡先以2 m/s速度向上运动,到达溢流口附件速度发生突变,达到入口速度的两倍以上;在本文研究的小型分离器结构尺寸下,对于小粒径液滴的分离效果远不如大粒径液滴,且临界分离粒径的大小在1~3 um之间。

关键词：气液分离 dpm模型双切向入口旋风分离器天然气除液

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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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综掘面掘进机扰动下通风除尘参数优化研究

煤炭技术 2024年第3期43卷 139-143页

作者：杨鹏崔子岭闫大鹤王杰贾宏福胡子皿华晋吉宁煤业有限责任公司山西临汾042100 中国矿业大学(北京)应急管理与安全工程学院北京100083

为解决综掘巷道掘进机司机侧风流场紊乱和粉尘防治困难的问题,依据气固两相流理论,以华晋吉宁煤业矿区某掘进工作面为研究对象,基于Fluent软件建立dpm离散相模型,对掘进巷道长压短抽通风条件下有无掘进机时的风流场分别进行分析,对压风... 详细信息

为解决综掘巷道掘进机司机侧风流场紊乱和粉尘防治困难的问题,依据气固两相流理论,以华晋吉宁煤业矿区某掘进工作面为研究对象,基于Fluent软件建立dpm离散相模型,对掘进巷道长压短抽通风条件下有无掘进机时的风流场分别进行分析,对压风口到工作面的距离L_(1)、抽风口到工作面的距离L_(2)以及压抽比K三个参数进行模拟研究。模拟结果表明,掘进机对司机侧风流的影响不可被忽视;随着L1的减小,掘进机司机侧的紊乱风流被消除,粉尘浓度减小,工作面区域粉尘浓度先减小后增大,L_(1)≈9.5 m时通风效果最佳;使得司机侧工况最佳的参数L_(2)=3.4 m左右,K=1.1~1.2。

关键词：综掘工作面长压短抽 dpm模型通风参数