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湍流模型的比较、改进和应用

本文讨论了代数湍流模型和两方程湍流模型在数值求解雷诺平均N-S方程中的应用,并对湍流模型进行了一些改进和发展。N-S方程的空间离散采用Galerkin有限元格式,时间推进应用显式五步R-K格式。为保证高雷诺数下N-S方程的数值粘性远小于物理粘性,对人工粘性项进行了方向性修正并引入适当的边界条件。SST湍流方程求解时,使用点隐式格式进行时间推进从而解除了由于源项存在所引起的时间步长的限制,保证湍流方程和流动方程同步推进时的稳定性。对湍流方程中的对流项,则采用一阶逆风格式离散,以进一步保证时间推进的稳定性和湍流变量的正值性。最后通过数值实验对各种湍流模型进行了比较,总结了诸如计算网格等因素的影响,给出了大量的数值结果并与实验结果进行比较以验证本文对数值方法的发展和湍流模型的改进。  (本文共64页) 本文目录 | 阅读全文>>

同济大学
同济大学

子域法研究密集桁架对大跨屋面平均风压的影响

大跨屋盖是一种屋盖跨度大、结构柔的风敏感结构,平均风荷载是控制结构安全性能的主要因素之一。现今大跨屋盖多以密集桁架作为支撑结构,密集桁架结构复杂,尺寸相对细小,却紧邻屋盖,裸露在外时对屋盖周围风流场存在较大影响。一般风洞实验的缩尺模型对桁架要做较大近似,而由于建模的难度和计算资源的限制,数值风洞模拟方法往往忽略桁架的影响,因此有必要寻求一种计算资源允许、又能考虑桁架对屋盖表面平均风压影响、提高计算精度的方法和手段。本文参考树冠流中的思想,采用多孔体子域方法并用能量等效的思想考虑密集桁架对悬挑屋盖平均风压的影响,通过严密的流体动力学公式导出对应于SSTκ-ω湍流物理模型的添加项,对通用计算流体动力学软件CFX进行二次开发,自编FORTRAN语言与CFX5接口,以提高CFD数值模拟的计算精度。本文工作主要有以下几个方面:1、作为多孔子域法考虑桁架对大跨屋盖平均风压影响的理论依据,推导出数值模拟时采用SSTκ-ω湍流物理模型的添加项(...  (本文共118页) 本文目录 | 阅读全文>>

大连理工大学
大连理工大学

太阳池辐射透射及热盐双扩散特性的实验和数值模拟研究

在能源短缺的今天,可再生能源的开发、利用已成为我国乃至全球的战略性措施。太阳能作为一种清洁而又持久的新能源,越来越受到人们的青睐。太阳池是一种收集和储存太阳能并作为热源用的盐水池,目前,太阳池的研究也是国际国内的热点课题之一。论文主要包括以下几部分研究内容,一是进行太阳池辐射透射模型的研究,二是进行卤水太阳池的实验研究,三是关于太阳池热盐双扩散的研究,三者的研究都具有重要的意义。辐射透射模型通常用辐射透射率来表示,太阳辐射在水中的透射率(进入水中的太阳辐射能经水体吸收后在某一深度处的剩余量与到达水面的太阳辐射能的比值)是影响太阳池热性能的重要因素。辐射透射率越高,太阳池的热性能才会越好。本文以不同水质作为研究对象,详细测试了不同浊度下的辐射透射率,测试结果同W.S.模型作了比较,证明了W.S.模型在低浊度并且没有池底反射时的适用性。对W.S.模型适用范围外的浊度与辐射透射率进行了测试,通过回归分析,得出较大浊度水质的辐射透射率模...  (本文共160页) 本文目录 | 阅读全文>>

北京交通大学
北京交通大学

发动机缸盖冷却水道流场及冷却特性的分析研究

发动机缸盖作为燃烧室的一部分,在工作过程中需要承受极大的机械负荷和热负荷,是发动机中工作条件最为恶劣的零部件之一,也是最重要的散热部件之一,缸盖的冷却效果对于发动机工作的可靠性以及综合性能都具有非常重要的影响。本文以某型航空汽油发动机的缸盖冷却水道为研究对象,利用计算流体动力学软件为研究工具,通过流动与传热的耦合计算分析,对该缸盖冷却水道的流场及冷却特性进行分析研究。根据模拟计算的需要,建立了缸盖及其冷却水道的几何模型,通过网格无关性验证确定了网格划分策略,并对边界条件的选取和施加方式进行了分析;确定了缸盖冷却水道的分析评价原则,分析了多种工况下冷却水道的流场特性,对严寒环境下缸盖及其冷却系统的暖机时间进行了计算。结果表明,所研究的冷却水道完全可以满足发动机在正常起飞、最大续航、恶劣高温以及严寒环境等工况下工作时对缸盖热负荷的冷却要求。计算分析结果也指出了原缸盖冷却水道模型结构的不完善性。在发动机稳定运行工况下,分析了冷却水道的...  (本文共145页) 本文目录 | 阅读全文>>

湖南大学
湖南大学

改进数值模型与群桩基础桥墩局部冲刷的CFD模拟

桥墩局部冲刷是造成跨河桥梁水毁的主要原因之一。合理的最大冲刷深度估计是桥梁墩台基础设计的重要依据。随着计算机性能的提高,基于计算流体动力学(CFD)的数值模拟已逐步成为研究桥梁基础局部冲刷的有效手段。本文借助CFD方法开展了多种桥墩形式的局部冲刷研究,其主要研究内容和结论如下:(1)阐述了多种典型桥墩局部冲刷计算模型及其适用范围;重点针对中美两国规范桥墩局部冲刷计算条文进行了比较,指出了现行中国规范局部冲刷条文的局限性。基于美国特纳-费尔班克公路研究中心和美国地质勘探局的试验数据,采用量纲分析和多元回归分析方法,提出了新的桥墩局部冲刷深度计算公式,并通过CFD方法确定了墩形修正系数_1K和水流偏角修正系数_2K,以及串列双圆柱桥墩间干扰系数β的取值。再基于不同墩形的试验数据验证了提出公式的适用性和合理性。(2)基于充分发展的湍流和湍流局部平衡假设,推导出了基于标准k-ε湍流模型的平衡湍流边界层模型,确定了与该模型对应的湍流来流边...  (本文共172页) 本文目录 | 阅读全文>>

《电子制作》2016年22期
电子制作

单颗粒旋转对气体湍流变动影响分析

引言颗粒对气相湍流变动影响一直是多相流[1]研究领域的国际热点问题之一,目前已经提出一些经验或者半经验的湍流变动模型[2],但这些模型精度有待进一步提高,最关键的问题是对颗粒增强湍流的规律认识不够深入,其中并没有考虑颗粒旋转效应的影响,颗粒旋转作用[3-5]对湍流变动的影响是不可忽略的。对绕过圆球的气体湍流流动进行数值模拟,研究单颗粒旋转作用对气体湍流变动的影响规律,为构建考虑颗粒旋转效应的颗粒尾涡增强气体湍流模型提供重要依据。1.计算模型1.1几何模型的建立单颗粒旋转计算几何模型如图1所示。颗粒的旋转角速度为ω(逆时针为正,顺时针为负),为了计算方便引入一无量纲量颗粒旋转速度系数α,定义为颗粒的旋转切向速度ωD/2与来流速度ν之间的比值,即α=ωD/2ν。1.2湍流模型选择Realize k-ε湍流模型最大优点是能够比较精确地预测二维和圆形射流的扩散率。该模型在旋流、较强逆压梯度边界层流动、分离流动以及回流等流动中具有较好的性...  (本文共2页) 阅读全文>>

《美术观察》2017年06期
美术观察

湍流

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