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可压缩流中变形氧化铝液滴曳力系数数值研究

航空动力学报 2024年

作者：丁帅胡海洋王强北京航空航天大学能源与动力工程学院

针对固体火箭发动机喷管，利用流体体积函数(Volume of Fluid，以下简称vof)方法模拟液滴-气体两相流，同时结合模糊理论和比例微分控制方法(PD)控制液滴达到准静止状态，从而对可变形氧化铝液滴在流场中的受力特性进行研究。结果表明:... 详细信息

针对固体火箭发动机喷管，利用流体体积函数(Volume of Fluid，以下简称vof)方法模拟液滴-气体两相流，同时结合模糊理论和比例微分控制方法(PD)控制液滴达到准静止状态，从而对可变形氧化铝液滴在流场中的受力特性进行研究。结果表明:引入模糊控制理论可以更加高效和稳定地控制液滴达到准静止状态。液滴的曳力系数（Cd）会随着变形程度和流场与液滴之间的相对马赫数(Ma)的增加而增加，Ma和韦伯数(We)的影响几乎没有耦合性。固体火箭发动机两相流场的精确计算需要同时考虑液滴形变与绕流流场可压缩性对气-液两相间相互作用的影响，相比于刚性球曳力系数模型，液滴的变形会使固体火箭发动机喷管的气相推力损失更多，也会造成喷管内无颗粒区更小。

关键词：液滴曳力系数可压缩流 vof 模糊控制

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工业熔渣离心粒化数值模拟

材料与冶金学报 2024年第1期23卷 9-15,35页

作者：于佳曲刘军祥于庆波段文军秦勤东北大学冶金学院沈阳110819 东北大学低碳钢铁前沿技术研究院沈阳110819 东北大学辽宁省低碳钢铁前沿技术工程研究中心沈阳110819

针对熔渣离心粒化过程,采用vof法对粒化器中的气液两相流动进行三维瞬态模拟,主要对铜渣和高炉熔渣两种冶金渣在不同转速下生成的液丝与液滴特性进行了对比分析.结果表明:同转速下,与铜渣相比,高炉熔渣的破碎波长、尖端直径、破碎波长... 详细信息

针对熔渣离心粒化过程,采用vof法对粒化器中的气液两相流动进行三维瞬态模拟,主要对铜渣和高炉熔渣两种冶金渣在不同转速下生成的液丝与液滴特性进行了对比分析.结果表明:同转速下,与铜渣相比,高炉熔渣的破碎波长、尖端直径、破碎波长与尖端直径的比值、破碎长度均更大;不同转速下,同种熔渣破碎波长与尖端直径的比值趋于一致,破碎长度与尖端直径的比值与韦伯研究的结果相似;铜渣和高炉熔渣粒化产生的颗粒粒径均随转速的增大而减小,与高炉熔渣相比,铜渣在粒化过程中可以获得大量更小尺寸的颗粒;随着转速的增加,铜渣的平均粒径变化较小,更有利于从高温颗粒中回收余热.

关键词：离心粒化熔渣 vof

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核电厂虹吸井三维数值模拟研究

给水排水 2024年第3期50卷 87-90页

作者：周春灌范思雨杨若冰盛丽媛张萌白玮李京中国核电工程有限公司北京100048

针对滨海核电厂的虹吸井排水泡沫问题,利用CFD计算软件基于vof模型进行了数值模拟分析。对核电项目普遍采用的WES实用堰虹吸井内部流场进行了三维数值模拟,计算得到了不同水位下虹吸井内的气、液两相流的分布情况,分析了虹吸井内跌水和... 详细信息

针对滨海核电厂的虹吸井排水泡沫问题,利用CFD计算软件基于vof模型进行了数值模拟分析。对核电项目普遍采用的WES实用堰虹吸井内部流场进行了三维数值模拟,计算得到了不同水位下虹吸井内的气、液两相流的分布情况,分析了虹吸井内跌水和水跃掺气现象,为核电厂的虹吸井设计提供参考。

关键词：核电厂虹吸井泡沫 vof 数值模拟

考虑下游河道明渠流扰动的尾水隧洞水力波动特性研究

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水电能源科学 2024年第6期42卷 59-63页

作者：董钟明郭俊勋周玉国田子坚乔鹏王兆淼朱文兵周大庆于安王浩博中国长江电力股份有限公司湖北宜昌443000 河海大学水利水电学院江苏南京210098 河海大学能源与电气学院江苏南京210098

除过渡过程引起的明满流现象外,尾水河道波动同样对长尾水系统的稳定性具有重要影响。基于vof明渠流模型,研究了下游河道尾水波动对尾水隧洞水力震荡和机组性能的影响。结果表明,调压井后端的尾水隧洞中的压力脉动主要由调压井和下游波... 详细信息

除过渡过程引起的明满流现象外,尾水河道波动同样对长尾水系统的稳定性具有重要影响。基于vof明渠流模型,研究了下游河道尾水波动对尾水隧洞水力震荡和机组性能的影响。结果表明,调压井后端的尾水隧洞中的压力脉动主要由调压井和下游波浪共同作用引起,呈现出一定的周期性波动;调压井对来自下游的低频脉动具有消波作用,可消除95%以上由波浪引起的低频压力脉动;在下游水位突变的情况下,压力脉动经历了由喷气主导的大波动向下游造波主导的平稳波动的过渡;由下游波浪引起的脉动无法有效传递至转轮区域,受调压室的影响较大;然而喷气引起的某些脉动频率如0.8203 Hz能够有效传递到转轮出口,并保留67.2%的脉动幅值,进而影响转轮性能。

关键词： vof 尾水隧洞明渠流造波可压缩性

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基于vof方法的规则波下破舱进水数值模拟

武汉理工大学学报（交通科学与工程版） 2024年第3期48卷 481-485页

作者：罗嗣祥宋学敏刘维勤王绪明武汉理工大学船海与能源动力工程学院武汉430063 武汉理工大学高性能舰船技术教育部重点实验室武汉430063 武汉理工大学国家水运安全工程技术研究中心武汉430063

文中以某理想客滚船舱段模型为研究对象,基于vof方法建立两相流体积模型,采用重叠网格和交界面网格技术,分析规则波下不同破口形状舱室模型破舱进水下的运动响应.结果表明:不同破口形状对破舱进水过程的影响主要表现为横摇时域的高频成... 详细信息

文中以某理想客滚船舱段模型为研究对象,基于vof方法建立两相流体积模型,采用重叠网格和交界面网格技术,分析规则波下不同破口形状舱室模型破舱进水下的运动响应.结果表明:不同破口形状对破舱进水过程的影响主要表现为横摇时域的高频成分,且不同破口形状导致的流量不同.

关键词：破舱进水破舱稳性 vof 规则波运动响应客滚船

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碳酸盐岩油藏多级交替酸压指进现象模拟与影响规律分析

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石油工业技术监督 2024年第4期40卷 7-12页

作者：畅新鸽李俊超张伟西安石油大学机械工程学院陕西西安710065 西安市高难度复杂油气井完整性评价重点实验室陕西西安710065

以多级交替注入酸压技术为代表的深穿透酸压改造工艺是近年来发展起来的一种新型压裂技术。在多级交替酸压过程中,由于酸液在裂缝中的分布与滞留机理不明确,限制了交替注酸压裂的优化设计与实施效果。针对传统的只适用于多孔介质模型油... 详细信息

以多级交替注入酸压技术为代表的深穿透酸压改造工艺是近年来发展起来的一种新型压裂技术。在多级交替酸压过程中,由于酸液在裂缝中的分布与滞留机理不明确,限制了交替注酸压裂的优化设计与实施效果。针对传统的只适用于多孔介质模型油藏数值模拟方法无法精细模拟裂缝中多相流动的问题,提出了一种基于Navier-Stokes方程的CFD数值模拟方法。该方法能够基于实际酸压裂缝尺度,建立碳酸盐岩油藏酸压裂缝数值模型。在分析多级交替酸压机理的基础上,采用Fluent软件研究不同交替注酸参数下酸液的分布与滞留特征,并在此基础上优化交替注酸参数。结果表明:注酸排量为5 m^(3)/min时,“指进”现象较明显,改变黏度比主要影响酸液流动形态,密度差为1 kg/m^(3)时,酸液“指进”程度变得更加明显。结果验证了该方法的适用性,可为碳酸盐岩储层的高效压裂提供理论依据。

关键词：多级交替注入酸压碳酸盐岩油藏 vof 数值模拟

RTM工艺过程的缺陷形成分析及边缘效应研究

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佳木斯大学学报（自然科学版） 2024年第1期42卷 67-71页

作者：王一奇张新齐王超群冯振杨桑云飞大连理工大学机械工程学院高性能精密制造全国重点实验室辽宁大连116024

在树脂传递模塑(Resin transfer molding,RTM)工艺中,边缘效应很容易导致制件产生空隙、干斑等缺陷,其根本原因是在纤维增强体和模具模腔之间的间隙区域树脂的流动阻力小,使得树脂在这一区域流动速度更快。基于达西定律并结合流体体积(V... 详细信息

在树脂传递模塑(Resin transfer molding,RTM)工艺中,边缘效应很容易导致制件产生空隙、干斑等缺陷,其根本原因是在纤维增强体和模具模腔之间的间隙区域树脂的流动阻力小,使得树脂在这一区域流动速度更快。基于达西定律并结合流体体积(Volume of Fluid,vof)界面追踪方法建立了树脂在纤维增强体中的流动模型,开展RTM工艺边缘效应的数值模拟研究,模型可以准确模拟边缘效应的影响,同时研究树脂粘度及树脂注射压力等工艺参数对于流动时间的影响。研究结果可以对RTM工艺的改善优化提供帮助。

关键词： RTM工艺边缘效应数值模拟缺陷 vof

Three-dimensional dynamics of a single bubble rising near a vertical wall:Paths and wakes

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Petroleum Science 2023年第3期20卷 1874-1884页

作者： Hong-jie Yan He-Yang Zhang Hui-Min Zhang Yi-Xiang Liao Liu Liu School of Energy Science and Engineering Central South UniversityChangsha410083PR China Institute of Fluid Dynamics Hemholtz-zentrum Dresden-RossendorfD-01328DresdenGermany

In order to clarify the migration mechanism and wake behavior of a single bubble rising near a vertical wall,three-dimensional direct numerical simulations are implemented based on the open-source soft-ware Basilisk and various types of migration paths like linear,zigzag and spiral are investigated.The volume of fluid(vof)method is used to capture the bubble interface at a small scale,while the gas-liquid interface and high-velocity-gradient regions in the flow field are encrypted with the adaptive mesh refinement technology.The results show that the vertical wall has an obstructive effect on the diffusion of the vortex boundary layer on the surface of the bubble migrating in a straight line,and the resulting reaction force tends to push the bubbles away from the wall surface.For the zigzag or spiral movement of a bubble in the x-y plane,the perpendicular wall is an unstable factor,but on the contrary,the motion in the z-y plane is stabilized.

关键词： Bubble Wall effect Trajectory Wake structure vof Basilisk

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肋密度对齿状翅片管外冷凝换热和流动的影响

化工学报 2023年第10期74卷 4087-4096页

作者：李猛陶乐仁黄理浩金程上海理工大学能源与动力工程学院上海200093 上海市动力工程多相流动与传热重点实验室上海200093

采用数值和实验相结合的方法研究了齿状翅片管周围的冷凝流动和传热特性。利用经过验证的计算模型,分析了齿状翅片管在周向和轴向上的膜流动特性和冷凝传热系数,提供了有关高性能管中冷凝过程的信息。结果表明,齿状翅片管的周向和轴向... 详细信息

采用数值和实验相结合的方法研究了齿状翅片管周围的冷凝流动和传热特性。利用经过验证的计算模型,分析了齿状翅片管在周向和轴向上的膜流动特性和冷凝传热系数,提供了有关高性能管中冷凝过程的信息。结果表明,齿状翅片管的周向和轴向薄膜厚度随着肋密度的增加而增加。对齿状翅片管特殊的传热结构进行了研究,发现复杂的传热结构导致表面张力的变化,从而改变了液膜的分布。齿状翅片管的局部冷凝传热系数对液膜分布非常敏感。得到了与最大总传热系数相对应的最佳肋密度,表明齿状翅片管的强化传热机理是传热面积和液膜厚度的共同作用。

关键词：齿状翅片管肋密度冷凝传热数值模拟 vof