河流水面成像测速研究进展 被引量：27

1

作者 张振 徐枫 +1 位作者 王鑫 徐立中 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第7期1441-1450,共10页

大尺度粒子图像测速(LSPIV)是一种用于测量大面积(数百平方米)水体表面流速的非接触式全场流速测量技术。不仅可用于常规条件下明渠紊动特性和时均特性的研究,更具有极端条件下河道水流监测的应用潜力。然而受复杂现场环境的影响,该技... 大尺度粒子图像测速(LSPIV)是一种用于测量大面积(数百平方米)水体表面流速的非接触式全场流速测量技术。不仅可用于常规条件下明渠紊动特性和时均特性的研究,更具有极端条件下河道水流监测的应用潜力。然而受复杂现场环境的影响,该技术在天然河流的应用中面临着诸多挑战。从水流示踪方式、流场图像采集、水面目标增强、运动矢量估计、时均流场重建、水面流场定标及不确定度评估七个方面综述了国内外对河流水面成像测速(RSIV)方法的研究进展。通过对现有方法的总结和讨论,提出改进技术方法的研究需求,以使其成为水动力学和水文学中有力的测量工具。 展开更多

关键词 河道水流监测 水面流场 大尺度粒子图像测速

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耗散型浸入式水口对1270 mm×150 mm板坯结晶器流场优化 被引量：3

2

作者 王杨 马党参 +2 位作者 杨卯生 李京社 杨树峰 《中国冶金》 CAS CSCD 北大核心 2023年第10期65-72,80,共9页

针对某钢厂1 270 mm×150 mm板坯结晶器生产中存在的液面波动问题,改进了浸入式水口结构,并分析改进后的浸入式水口对结晶器流场的影响。研究结果表明,改进水口后结晶器内部流场分布更加合理,表面流速降低,最大表面流速由0.414 m/s... 针对某钢厂1 270 mm×150 mm板坯结晶器生产中存在的液面波动问题,改进了浸入式水口结构,并分析改进后的浸入式水口对结晶器流场的影响。研究结果表明,改进水口后结晶器内部流场分布更加合理,表面流速降低,最大表面流速由0.414 m/s减小到0.365 m/s,降低了11.8%。速度场分布的粒子图像测速(PIV)结果与数值计算结果基本吻合,验证了数值计算结果的精确性。最后分别采用原型水口和改进后耗散型水口进行了结晶器油层波动水模拟试验,结果表明采用改进的耗散型水口后,不同拉速下的最薄油层厚度均远远大于原型水口,能够保证油层覆盖液面不裸露。当拉速增加至2.0 m/min时,采用原型水口最薄油层厚度仅为0.005 m,而采用耗散型水口时最薄油层厚度仍有0.015 m。采用新型耗散型水口能够有效降低结晶器自由液面波动,防止钢液二次氧化的发生。研究结果可为优化结晶器水口结构提供参考。 展开更多

关键词 结晶器 数值模拟 浸入式水口 表面流速 粒子图像测速 流场优化

原文传递

半浸桨叶剖面出入水机理数值分析

3

作者 王超 魏豪 +1 位作者 常晟铭 孙聪 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期1662-1669,共8页

为了分析半浸桨剖面出入水问题,本文对841-B型半浸桨的杯型剖面进行建模。通过求解RANS方程模拟剖面入水过程,同时结合标准k-ε湍流模型、流体体积方法以及重叠网格技术,建立可靠的数值方法,并在此基础上研究半浸桨剖面出入水产生的现象... 为了分析半浸桨剖面出入水问题,本文对841-B型半浸桨的杯型剖面进行建模。通过求解RANS方程模拟剖面入水过程,同时结合标准k-ε湍流模型、流体体积方法以及重叠网格技术,建立可靠的数值方法,并在此基础上研究半浸桨剖面出入水产生的现象,分析了不同进速下半浸桨剖面出入水的自由液面、通气腔形式、流场形式及受力特性等。研究结果表明:半浸桨剖面入水的过程是一个伴随着自由液面强非线性变化的非定常的过程,入水过程中,吸力面侧压强下降并吸入空气,形成通气腔,在下一个剖面入水时,将引起自由液面的进一步变化。增大进速,会对这个通气现象有抑制作用。此外,通气腔的变化会影响半浸桨剖面受力情况。 展开更多

关键词 半浸桨 杯型剖面 数值模拟 进速系数 自由液面 通气现象 流场特性 水动力特性

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用HH-SIMPLE方法求解明渠中三维浅水底孔泄流问题 被引量：3

4

作者 周思平 张书农 《河海大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 1989年第3期31-39,共9页

本文针对明渠中三维底孔喷射流问题,提出了一个新的求解 N-S 方程的有限差分方法——HH-SIMPLE 方法.用该方法求解三维水流问题,可以保持 SIMPLE 方法的优点,即可将动量方程中的速度与压力解锅;求解离散化动量方程时可用隐式迭代格式,... 本文针对明渠中三维底孔喷射流问题,提出了一个新的求解 N-S 方程的有限差分方法——HH-SIMPLE 方法.用该方法求解三维水流问题,可以保持 SIMPLE 方法的优点,即可将动量方程中的速度与压力解锅;求解离散化动量方程时可用隐式迭代格式,而无需作“刚盖近似”或“静水压力假设”,因而可很好地处理自由表面.本文中用该法求解的算例在国际计算流体力学领域中目前尚为空白,其三维计算结果可精确地描述在上游有来流情况下的浅水底孔喷流的流场、自由水面和压力场问题.计算结果和试验资料吻合较好. 展开更多

关键词 自由水面 流场 排放 有限差分

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自由表面磁流体射流不稳定性分析(II) 被引量：1

5

作者 许增裕 薛世华 +2 位作者 康伟山 潘传杰 赵怀国 《核聚变与等离子体物理》 CAS CSCD 北大核心 2004年第1期19-23,共5页

用微分解析方法分析了自由表面磁流体射流在两个非均匀、相互垂直的横向磁场中的稳定性行为。获得了在给定射流初始速度分布和磁场分布条件下射流的速度空间分布表达式;分析了射流扭转及向外溅射的位置。

关键词 磁流体力学 非均匀磁场 自由表面金属流体射流 磁场分布 核试验物理 射流溅射

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ADS无窗靶件自由界面模拟实验和数值研究 被引量：8

6

作者 苏冠宇 顾汉洋 程旭 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第2期186-191,共6页

冷却剂自由界面形态的形成和控制是加速器驱动的次临界系统(ADS)无窗靶件设计的关键技术之一。采用水介质对无窗靶件模型的自由界面特征进行了实验和数值研究。实验中采用激光诱导荧光的示踪方法实现了流场的可视化,得到Re=30 000～50 ... 冷却剂自由界面形态的形成和控制是加速器驱动的次临界系统(ADS)无窗靶件设计的关键技术之一。采用水介质对无窗靶件模型的自由界面特征进行了实验和数值研究。实验中采用激光诱导荧光的示踪方法实现了流场的可视化,得到Re=30 000～50 000范围内的自由界面和可视化流场。在高Re工况下,流场中出现大尺度的非稳定涡结构,随着Re的降低,流场中涡结构的紊乱程度增加。分别采用大涡模型(LES)和两方程动能-特征耗散率模型(kω-SST)对无窗靶件实验工况进行了数值分析,计算结果表明,LES能较好地模拟实验中所得的流场现象和界面特征。 展开更多

关键词 无窗靶件 自由界面 流场可视化 大涡模型

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考虑流场黏性的气泡与自由液面作用的数值模拟

7

作者 王加夏 伍师增 +2 位作者 刘昆 朱方杰 王禹凯 《中国舰船研究》 CSCD 北大核心 2024年第3期106-114,共9页

[目的]旨在探究计入可压缩性和黏性效应流场中水下爆炸气泡与自由液面相互作用时液面水冢的演化规律。[方法]首先,基于OpenFOAM的可压缩两相流求解器和流体体积法(VOF),建立计入流场可压缩性和黏性效应的水下爆炸气泡与自由液面耦合作... [目的]旨在探究计入可压缩性和黏性效应流场中水下爆炸气泡与自由液面相互作用时液面水冢的演化规律。[方法]首先,基于OpenFOAM的可压缩两相流求解器和流体体积法(VOF),建立计入流场可压缩性和黏性效应的水下爆炸气泡与自由液面耦合作用的数值模型;然后,通过与试验结果进行对比,验证数值模型的有效性;最后,研究不同流场黏性和不同距离参数对气泡脉动过程及液面水冢运动的影响。[结果]结果显示,流场黏性效应对于水冢高度、气泡脉动周期、气泡脉动尤其是反弹阶段的气泡形态均有重要影响;低黏度流体中环状气泡形态不易于保持,易出现环状气泡的撕裂现象;随着距离参数的增大,自由表面和气泡之间的耦合效应逐渐减弱,气泡脉动周期增大,主峰和二次水冢尖峰的高度减小,同时主峰和射流的宽度逐渐增大。[结论]所做研究可为气泡在不同黏性流场中的演变机理提供参考。 展开更多

关键词 水下爆炸气泡 自由液面 流场黏性 距离参数 液面水冢

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自由表面射流磁流体不稳定性分析(I) 被引量：3

8

作者 许增裕 《核聚变与等离子体物理》 CAS CSCD 北大核心 2003年第2期96-100,共5页

利用微分解析方法分析了自由表面液态金属射流在非均匀的横向磁场中的稳定性行为,得出了在给定射流初始速度分布和磁场分布条件下,射流的速度空间分布表达式。在特定的条件下,射流存在固有稳定区,其稳定区长度与横向磁场的空间非均匀程... 利用微分解析方法分析了自由表面液态金属射流在非均匀的横向磁场中的稳定性行为,得出了在给定射流初始速度分布和磁场分布条件下,射流的速度空间分布表达式。在特定的条件下,射流存在固有稳定区,其稳定区长度与横向磁场的空间非均匀程度和射流的初始速度有关;但其向外溅射的位置与BT横向磁场的非均匀程度、射流的初始速度、液态金属粘滞系数和重力加速度有关。 展开更多

关键词 微分解析方法 自由表面 液态金属 射流 磁流体动力学 不稳定性 磁聚变装置 偏滤器 非均匀磁场

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自由表面对小攻角翼型流动分离特性的影响 被引量：3

9

作者 代钦 赵莉莉 《水动力学研究与进展（A辑）》 CSCD 北大核心 2009年第3期259-265,共7页

该文介绍了在实验段为1.7m×0.4m×0.4m的小型风浪槽中进行的自由表面附近,小攻角翼型流场分离特性的PIV实验结果。实验测量了NACA0012翼型在10°攻角下与自由表面多种不同间距时,翼面附近速度场,而后将各间距下连续采集的... 该文介绍了在实验段为1.7m×0.4m×0.4m的小型风浪槽中进行的自由表面附近,小攻角翼型流场分离特性的PIV实验结果。实验测量了NACA0012翼型在10°攻角下与自由表面多种不同间距时,翼面附近速度场,而后将各间距下连续采集的约500副瞬态流场结果进行统计分析,获得了翼面时均速度场等信息,讨论了时均流场结构和速度分布随翼型与水面间距的变化规律及水面对翼面流场分离特性的影响。实验的雷诺数Re=5.7×104。实验结果表明,随着翼型与自由表面间距的不同,翼型表面流动结构和气流在翼型表面的分离结构发生明显的变化,其明显的变化特征为,随着翼型从无水面干扰的工况向水面接近的过程中,上表面的分离先逐渐增强,而后被抑制,该流动演化特性进而可引起作用于翼型的气动特性的变化。 展开更多

关键词 NACA0012翼型 近自由表面 流场分离结构 PIV测量

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物体出水近自由面瞬态流场的试验研究 被引量：2

10

作者 张军 洪方文 +2 位作者 徐锋 王莉萍 赵峰 《船舶力学》 EI 2002年第4期45-50,共6页

本文采用PIV测试技术对物体出水近自由面瞬态流场进行了探索试验研究。PIV试验从流场环境定量化分析的角度 ,给出了物体出水近自由面的瞬态历程 ,为全局了解物体出水的复杂流动机理提供了一种细观手段。

关键词 物体出水 近自由面瞬态流场 试验研究 PIV测试 流体力学

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带自由表面后向台阶流的数值模拟研究 被引量：2

11

作者 曾诚 周舟 +1 位作者 周婕 王玲玲 《水利水电技术》 CSCD 北大核心 2018年第11期109-115,共7页

后向台阶流是工程领域中一类常见的流动现象,也是流体力学中复杂剪切流动的一个典型例子。针对自由表面对后向台阶流场的影响,在总结前人研究成果的基础上,本文利用VOF方法追踪自由表面,采用realizable k-ε紊流模型封闭控制方程,建立... 后向台阶流是工程领域中一类常见的流动现象,也是流体力学中复杂剪切流动的一个典型例子。针对自由表面对后向台阶流场的影响,在总结前人研究成果的基础上,本文利用VOF方法追踪自由表面,采用realizable k-ε紊流模型封闭控制方程,建立立面二维数值模型,对带自由表面后向台阶流进行了模拟研究。模拟得到4种特征雷诺数工况下,台阶后纵向流速、紊动能、耗散率、边界压力值和水面流速的沿程分布。模拟结果与原型实验观测结果吻合较好。根据模拟结果,对台阶后流场随特征雷诺数变化的规律以及自由水面对台阶后流场分布、漩涡结构和压力值的影响进行了分析讨论。 展开更多

关键词 后向台阶流 自由表面 数值模拟 VOF方法 流场分布

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宽顶堰水流数值模拟分析 被引量：2

12

作者 陈永明 叶楠 《吉林水利》 2008年第10期9-12,15,共5页

本文利用紊流模型模拟了带有曲线自由表面的宽顶堰流的紊流流场,采用VOF法来确定自由表面,采用气液两相流计算模型对宽顶堰流场进行了数值模拟,计算结果与试验数据较为吻合。模拟结果表明,数值模拟是作为研究水利工程中带有自由表面的... 本文利用紊流模型模拟了带有曲线自由表面的宽顶堰流的紊流流场,采用VOF法来确定自由表面,采用气液两相流计算模型对宽顶堰流场进行了数值模拟,计算结果与试验数据较为吻合。模拟结果表明,数值模拟是作为研究水利工程中带有自由表面的水流结构的一个强有力的工具,其结果对物理试验也是一个很好的补充。 展开更多

关键词 自由表面 紊流模型 VOF方法 数值模拟 宽顶堰 紊流场

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基于CFX的齿型构件混合堤翻坝水流力分析 被引量：2

13

作者 贝建忠 孙克俐 +1 位作者 李元音 马燕 《港工技术》 2017年第1期7-11,共5页

基于CFX流体计算软件,对齿型构件混合堤翻坝水流的流场进行数值模拟。分析翻坝水流自由液面及流场的变化,提取作用在齿型构件上的水流力,并与理论公式计算所得水流力进行对比。结果表明,CFX可用于计算复杂几何体所受的水流力,而由于齿... 基于CFX流体计算软件,对齿型构件混合堤翻坝水流的流场进行数值模拟。分析翻坝水流自由液面及流场的变化,提取作用在齿型构件上的水流力,并与理论公式计算所得水流力进行对比。结果表明,CFX可用于计算复杂几何体所受的水流力,而由于齿型构件混合堤翻坝水流流场与绕流流场相比发生了本质性的变化,其水流力的计算不能直接采用水流力计算的理论公式。 展开更多

关键词 翻坝水流 标准k-ε湍流模型 VOF方法 自由表面 流场 水流力

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三维宽顶堰紊流场数值模拟及分析 被引量：2

14

作者 李志安 陈永明 《吉林水利》 2008年第11期1-6,共6页

本文利用三维标准k-ε紊流数学模型,选择VOF方法追踪自由表面,采用气液两相流计算模型对宽顶堰流场进行了数值模拟,计算结果与试验数据较为吻合。模拟结果表明,数值模拟能够广泛应用于数值模拟带有复杂自由表面的泄水建筑物紊流场。

关键词 自由表面 Κ-Ε紊流模型 VOF方法 数值模拟 宽顶堰 紊流场

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考虑自由表面的定点A-TIG焊数值分析 被引量：1

15

作者 盛文文 樊丁 +1 位作者 黄健康 黄琳 《焊接学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第1期41-45,131,共5页

根据流体力学基本原理,并用VOF方法追踪自由表面,建立了更接近实际情况的三维定点A-TIG焊熔池数学模型,综合考虑了熔池液态金属所受的浮力、电磁力、电弧压力和表面张力,同时考虑了熔池内液态金属的对流、辐射和热传导,运用FLOW-3D软件... 根据流体力学基本原理,并用VOF方法追踪自由表面,建立了更接近实际情况的三维定点A-TIG焊熔池数学模型,综合考虑了熔池液态金属所受的浮力、电磁力、电弧压力和表面张力,同时考虑了熔池内液态金属的对流、辐射和热传导,运用FLOW-3D软件求解得到了定点A-TIG焊熔池自由表面、温度场及流场,并重点分析了有、无活性剂时熔池自由表面的变化情况.结果表明,不使用活性剂时,熔池自由表面呈中心下凹、两边凸起的形状;使用活性剂时,表面张力温度系数由负变正,使熔池自由表面呈中心凸起、两边下凹的形状;在焊接电流I≤150 A的条件下,有、无活性剂时考虑自由表面变形情况下温度场、流场及熔池形貌的数值模拟结果与试验结果和不考虑自由表面变形时现有的数值模拟结果基本一致. 展开更多

关键词 熔池 自由表面 流场 表面张力温度系数

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非均匀磁场中自由表面液态射流的MHD稳定性分析 被引量：1

16

作者 康伟山 许增裕 潘传杰 《核聚变与等离子体物理》 CAS CSCD 北大核心 2004年第3期203-207,共5页

基于在液态金属实验回路上的实验,对非均匀磁场中液态金属射流的MHD稳定性进行了研究,建立了一个描述射流性能的简化模型。由此简化模型所得的结果与从实验获得的结果相比较表明,它们相当吻合,并发现在此液态金属射流中存在一个固有稳... 基于在液态金属实验回路上的实验,对非均匀磁场中液态金属射流的MHD稳定性进行了研究,建立了一个描述射流性能的简化模型。由此简化模型所得的结果与从实验获得的结果相比较表明,它们相当吻合,并发现在此液态金属射流中存在一个固有稳定性区域。 展开更多

关键词 液态金属 自由表面射流 MHD稳定性 非均匀磁场

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ADS无窗靶件自由界面流动非稳态特性研究 被引量：1

17

作者 苏冠宇 柴翔 +1 位作者 顾汉洋 程旭 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第9期1509-1512,共4页

加速器驱动次临界系统(ADS)无窗靶件设计的重点之一,是研究冷却剂自由界面形成和控制机理。本文使用水作为模拟工质,对无窗靶件模型的自由界面非稳态特征进行了实验研究并进行了数值模拟。采用激光诱导荧光方法对自由界面流场进行了可... 加速器驱动次临界系统(ADS)无窗靶件设计的重点之一,是研究冷却剂自由界面形成和控制机理。本文使用水作为模拟工质,对无窗靶件模型的自由界面非稳态特征进行了实验研究并进行了数值模拟。采用激光诱导荧光方法对自由界面流场进行了可视化研究,得到了高雷诺数下的自由界面和可视化流场信息。可在高雷诺工况流场中可观察到大尺度非稳态涡结构,随着自由界面的波动,涡结构表现出几种典型的瞬态特征。采用大涡模型(LES)湍流模型结合自由界面追踪方法(VOF)对无窗靶件实验工况进行了数值模拟,计算能较好地模拟实验中所得的流场现象和界面特征。 展开更多

关键词 无窗靶件 自由界面 流场可视化 大涡数值模拟

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斜流中船舶水动力及伴流场数值预报分析

18

作者 李想 董金爽 陈浩森 《船舶工程》 CSCD 北大核心 2021年第8期42-48,62,共8页

船舶的斜航状态会造成船尾伴流场不均匀,使螺旋桨桨叶承受周期性的变化力,降低螺旋桨性能并导致空泡现象恶化和船舶振动。为预报斜航状态下船舶水动力及船尾伴流场,采用混合网格技术,利用RANS方法和VOF模型,考虑自由液面的影响对KCS船... 船舶的斜航状态会造成船尾伴流场不均匀,使螺旋桨桨叶承受周期性的变化力,降低螺旋桨性能并导致空泡现象恶化和船舶振动。为预报斜航状态下船舶水动力及船尾伴流场,采用混合网格技术,利用RANS方法和VOF模型,考虑自由液面的影响对KCS船开展了直航和斜航状态下数值预报分析。首先对船舶直航状态进行数值分析,得到的结果与试验结果比较接近,进而对船体在斜航状态下进行了数值模拟。结果表明,漂角的存在会对船舶阻力产生较大影响,且对球首底部和船尾舭部压力分布影响较大,导致兴波阻力增大,船尾伴流场均匀性变差,对螺旋桨激振力不利。 展开更多

关键词 斜流 自由液面 CFD 水动力性能 伴流场

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FVCOM模型在潜堤附近水流运动模拟中的应用

19

作者 吴毓儒 张庆河 +1 位作者 严冰 杨华 《水道港口》 2014年第4期325-330,共6页

采用FVCOM中的导堤—丁坝模块,对上挑形淹没丁坝附近的水流进行数值模拟,并与已有物理模型试验观测到的自由水面线和流速分布资料进行了比较。结果表明,FVCOM模型模拟结果与试验结果有较好的一致性,模型能够合理描述潜堤顶部过水现象,... 采用FVCOM中的导堤—丁坝模块,对上挑形淹没丁坝附近的水流进行数值模拟,并与已有物理模型试验观测到的自由水面线和流速分布资料进行了比较。结果表明,FVCOM模型模拟结果与试验结果有较好的一致性,模型能够合理描述潜堤顶部过水现象,反映潜堤附近三维环流特征。 展开更多

关键词 淹没丁坝 窄堤算法 自由水面 三维流场 有限体积法

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基于单相LBM模拟大平板反重力充型过程

20

作者 包羽冲 刘林 +2 位作者 骈松 张照 李日 《工程科学学报》 EI CSCD 北大核心 2018年第1期99-107,共9页

采用单相格子Boltzmann方法研究大平板的反重力充型过程,该模型不需考虑气相格子的变化,从而提高了计算效率.针对该方法,本文新提出了一种权重系数重新分配的方法来处理格点中的液相排出及分配问题.首先用该模型计算了单浇口条件下的大... 采用单相格子Boltzmann方法研究大平板的反重力充型过程,该模型不需考虑气相格子的变化,从而提高了计算效率.针对该方法,本文新提出了一种权重系数重新分配的方法来处理格点中的液相排出及分配问题.首先用该模型计算了单浇口条件下的大平板型腔反重力充填过程,以相同参数下的高速相机成像的水力充填实验为参照,数值模拟的流场特征及流体形态与实验结果吻合良好.另外,还采用线速度分布云图,并提出了自由表面的高度差判据来分析充型过程中的流场区域特征和流体平稳程度.在此基础上,继续用该模型研究了双浇口和圆柱扰流条件下的大平板反重力充型过程.双浇口条件下由于浇道间的互相影响,流场中形成的漩涡多于单浇口;圆柱扰流条件下的充填方式会降低流体的晃动程度,提高充型的稳定性. 展开更多

关键词 反重力充型 格子BOLTZMANN方法 自由表面 流场 数值模拟

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