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风工程数值模拟中平衡大气边界层的研究与应用 被引量：36
1
作者 杨伟 金新阳 +1 位作者 顾明 陈素琴 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2007年第2期1-5,共5页
基于RANS方法构造满足水平均匀性的自保持平衡大气边界层是计算风工程中一个非常重要但尚未得到很好的解释和解决、同时也经常被忽略的前提问题。本文从描述湍流流动的模型方程角度对这个问题进行了研究。首先基于湍流平衡假设,从两方... 基于RANS方法构造满足水平均匀性的自保持平衡大气边界层是计算风工程中一个非常重要但尚未得到很好的解释和解决、同时也经常被忽略的前提问题。本文从描述湍流流动的模型方程角度对这个问题进行了研究。首先基于湍流平衡假设,从两方程标准k-ε模型导出一类近似满足大气边界层自保持要求的湍流来流边界条件;接着将本文建议的此类边界条件运用到模拟钝体建筑结构分离流动具有较好适用性的SST k-ω湍流模型中,通过数值风洞模拟对比算例,验证了作者提出的边界条件在构造自保持平衡边界层中的适用性。通过本文的理论和数值研究,一方面对研究平衡大气边界层的模拟问题提供了一种新的方法,另一方面也为风工程数值模拟提供了一类新的适用的来流湍流边界条件,将对增进计算风工程中模拟平衡边界层的理解有所帮助,因此具有理论和实用价值。 展开更多
关键词 计算风工程 平衡大气边界层 标准k-ε模型 SST k-ω模型
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洞塞消能的数值模拟 被引量：37
2
作者 夏庆福 倪汉根 《水利学报》 EI CSCD 北大核心 2003年第8期37-42,共6页
应用标准k-ε双方程模型对洞塞消能工进行了数值模拟计算。数模的结果与试验结果和经验公式计算的结果很相近,误差小于5%。这说明应用标准k-ε双方程模型计算洞塞消能是可行的。在验证的基础上,用数模对洞塞消能工的布置进行了优化,并... 应用标准k-ε双方程模型对洞塞消能工进行了数值模拟计算。数模的结果与试验结果和经验公式计算的结果很相近,误差小于5%。这说明应用标准k-ε双方程模型计算洞塞消能是可行的。在验证的基础上,用数模对洞塞消能工的布置进行了优化,并给出了各级洞塞布置的最短距离。 展开更多
关键词 洞塞消能 标准κ-ε模型 布置优化 数值模拟
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辊道窑烧成带气体流场与温度场的三维数值模拟 被引量：26
3
作者 童剑辉 冯青 汪和平 《中国陶瓷》 CAS CSCD 北大核心 2006年第5期27-31,共5页
通过数值模拟的方法,利用C F D软件FLUENT6.0,建立实体计算模型并采用六面体结构与非结构混合网格对模型进行网格划分;采用标准K-ε湍流模型和P-1辐射模型对辊道窑烧成带内气体流场与温度场进行了数值模拟研究。得出了窑内气体流场和温... 通过数值模拟的方法,利用C F D软件FLUENT6.0,建立实体计算模型并采用六面体结构与非结构混合网格对模型进行网格划分;采用标准K-ε湍流模型和P-1辐射模型对辊道窑烧成带内气体流场与温度场进行了数值模拟研究。得出了窑内气体流场和温度场的分布,分析了流场对窑内气体温度场和对流换热的影响。 展开更多
关键词 辊道窑 k-ε 湍流模型 数值模拟 流场 温度场
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计算风工程中k-ε模型的一类边界条件 被引量：25
4
作者 杨伟 顾明 陈素琴 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2005年第1期97-102,共6页
给定适当的湍流来流边界条件是计算风工程中一个重要的问题。然而通常情况下 ,由于问题的复杂性 ,很难给定一个既满足边界层自保持要求又与试验相符的边界条件。本文首先从模型方程本身出发 ,推导出一类近似满足κ ε模型自保持边界条... 给定适当的湍流来流边界条件是计算风工程中一个重要的问题。然而通常情况下 ,由于问题的复杂性 ,很难给定一个既满足边界层自保持要求又与试验相符的边界条件。本文首先从模型方程本身出发 ,推导出一类近似满足κ ε模型自保持边界条件要求的湍动能表达式。此表达式与有关文献建议的湍流边界条件比较 ,可以考虑湍动能随高度的变化 ,因而更符合实测规律 ;然后基于风洞试验数据 ,定义了一组k ε模型中的模型常数 ;最后通过模拟风洞试验的算例 ,验证并分析了此类湍动能边界条件配合试验常数 ,在标准k 展开更多
关键词 边界条件 k-ε模型 湍动能 湍流 近似 表达式 常数 计算风工程 风洞试验 实测
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基于CFD的大流量喷嘴喷射性能研究 被引量：16
5
作者 王乐勤 林思达 +1 位作者 田艳丽 焦磊 《流体机械》 CSCD 北大核心 2008年第11期17-22,共6页
目前应用于大型油罐油泥搅拌最安全、最有效的搅拌系统是旋转射流搅拌系统(R JM),其中大流量喷嘴的性能决定了搅拌器的工作效率,是搅拌系统研发的关键和难点。针对以原油为工作介质的大流量喷嘴,采用标准k-ε湍流模型对喷嘴内部及外部... 目前应用于大型油罐油泥搅拌最安全、最有效的搅拌系统是旋转射流搅拌系统(R JM),其中大流量喷嘴的性能决定了搅拌器的工作效率,是搅拌系统研发的关键和难点。针对以原油为工作介质的大流量喷嘴,采用标准k-ε湍流模型对喷嘴内部及外部的流场进行了全三维数值模拟,分析和研究了喷嘴结构参数(收缩角、长径比、直径)及工艺参数(粘度、进口速度)对其射流性能的影响。在工程应用上,为选择合理的喷嘴结构具有一定的指导作用。 展开更多
关键词 淹没射流 标准k-ε 湍流模型 喷嘴 收缩角 长径比
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基于标准k-ε模型的平衡大气边界层模拟 被引量：17
6
作者 张建 杨庆山 《空气动力学学报》 EI CSCD 北大核心 2009年第6期729-735,共7页
基于标准k-ε模型和FLUENT软件,采用适当的平均风和湍流特征量入口条件,同时在壁面处采用修正壁面函数边界条件,进行空流场的平衡大气边界层模拟。将流场中不同位置处的平均风廓线、湍动能及其粘性耗散等流动特征量的廓线进行对比。结... 基于标准k-ε模型和FLUENT软件,采用适当的平均风和湍流特征量入口条件,同时在壁面处采用修正壁面函数边界条件,进行空流场的平衡大气边界层模拟。将流场中不同位置处的平均风廓线、湍动能及其粘性耗散等流动特征量的廓线进行对比。结果表明,采用标准k-ε模型结合修正壁面函数对气流流经粗糙度相同的壁面时,不同位置处流动特征量的廓线吻合程度均较高。研究提出对建筑绕流等问题模拟之前需进行空流场的平衡性进行分析,另对文中尚未解决的问题进行讨论并提出解决思路。 展开更多
关键词 计算风工程 平衡大气边界层 标准k-ε模型 修正壁面函数
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近壁圆柱绕流水动力特性数值模拟与实验研究 被引量：14
7
作者 王国兴 孙万卿 《海洋工程》 CSCD 北大核心 2010年第1期42-49,共8页
通过数值模拟和物理模型实验,对距壁面一定高度的圆柱绕流水动力特性进行了研究。数值模拟采用有限体积法对标准k-ε模式方程进行离散,采用SIMPLE算法进行求解,模拟绕流流场。在物理模型实验中,将PVC圆管制作的实验模型安放在水槽内,在... 通过数值模拟和物理模型实验,对距壁面一定高度的圆柱绕流水动力特性进行了研究。数值模拟采用有限体积法对标准k-ε模式方程进行离散,采用SIMPLE算法进行求解,模拟绕流流场。在物理模型实验中,将PVC圆管制作的实验模型安放在水槽内,在圆管的跨中沿表面周向均匀布置水下压力传感器,用于测量绕流圆柱体表面动水压力分布。通过改变Re数和间隙比来分析它们对近壁圆柱绕流水动力特性的影响。基于数值流动显示技术,给出了近壁绕流流场的尾流流态分析。通过数值结果与实验结果的对比,对近壁绕流圆柱体的升力系数及其表面动水压力分布进行了研究,对比结果显示了较好的一致性。 展开更多
关键词 圆柱绕流 标准k-ε模式 有限体积法 动水压力分布 间隙比
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基于两种湍流模型的桥梁颤振导数识别研究及比较 被引量：10
8
作者 祝志文 夏昌 《湖南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第11期6-11,共6页
分析了标准k-ε模型和SST(Shear-Stress Transports)k-ω模型的模型特征和相关使用要求,并以它们为例数值识别了某大跨度桥梁断面的颤振导数.研究结果表明,基于合理的计算域和网格划分,这两种湍流模型均能较准确地识别桥梁断面的大部分... 分析了标准k-ε模型和SST(Shear-Stress Transports)k-ω模型的模型特征和相关使用要求,并以它们为例数值识别了某大跨度桥梁断面的颤振导数.研究结果表明,基于合理的计算域和网格划分,这两种湍流模型均能较准确地识别桥梁断面的大部分颤振导数,但个别颤振导数识别上存在趋势性的差别,SSTk-ω模型在识别桥梁颤振导数上优越于标准k-ε模型.本文研究为合理选择湍流模型进行颤振导数识别提供了参考. 展开更多
关键词 颤振 标准k-ε模型 SSTk-ω模型 大跨度桥梁 CFD
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基于k-ε模型的剪切流中湍流动能衰减规律研究 被引量：11
9
作者 李德顺 马国林 +1 位作者 郭涛 李敏 《华中科技大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第9期83-87,共5页
分别从理论推导和数值模拟的角度,分析了剪切流中湍流动能的衰减规律.通过简化湍流变量输运方程,采用Matlab求解了使用标准k-ε模型计算剪切流时湍动能在不同高度处的数值解,通过fluent数值模拟,验证了理论数值解,并与均匀流中的数值模... 分别从理论推导和数值模拟的角度,分析了剪切流中湍流动能的衰减规律.通过简化湍流变量输运方程,采用Matlab求解了使用标准k-ε模型计算剪切流时湍动能在不同高度处的数值解,通过fluent数值模拟,验证了理论数值解,并与均匀流中的数值模拟结果进行对比,分析了在剪切流中入口湍流强度和湍流黏性比、来流速度梯度和输运方程扩散项等对湍流变量衰减的影响规律.结果表明:剪切流中存在湍流动能衰减;入口湍流强度对湍流变量输运方程生成项的影响较大,湍流黏性比对湍流变量输运方程生成项的影响较小;当入口湍流强度相同时,入口湍流黏性比越大,湍动能衰减的越快,来流速度梯度对湍动能衰减的影响越小;当入口湍流黏性比相同时,入口湍流强度越大,湍动能衰减的越慢,来流速度梯度对湍动能衰减的影响越大. 展开更多
关键词 剪切流 湍流动能衰减 标准k-ε模型 边界条件 数值模拟
原文传递
基于湍流模型的飞行器温度场数值仿真研究
10
作者 范福强 邢素霞 张俊举 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期766-773,共8页
飞行器红外成像仿真需要不同飞行条件下的温度场分布。本文利用标准(Standard)k-ε模型、剪切应力传输(SST)k-ε模型和Spalart-Allmaras(S-A)模型分别进行数值模拟仿真计算,研究不同飞行速度和飞行高度下的飞行器温度场分布,并对不同模... 飞行器红外成像仿真需要不同飞行条件下的温度场分布。本文利用标准(Standard)k-ε模型、剪切应力传输(SST)k-ε模型和Spalart-Allmaras(S-A)模型分别进行数值模拟仿真计算,研究不同飞行速度和飞行高度下的飞行器温度场分布,并对不同模型的结果进行对比分析。首先,利用MultiGen Creator软件对飞行器进行三维建模;其次采用Hypemesh软件和Fluent meshing软件中进行面网格划分和体网格划分,最后采用Fluent 2022R1软件仿真飞行器静态温度场分布,通过改变湍流模型与边界条件设置,对不同飞行速度和不同高度下飞行器温度场进行数值模拟仿真,并与理论结果进行了对比分析。实验结果显示,3种湍流模型均能较好的模拟飞行器蒙皮与尾喷管内壁壁面温度值。飞行器蒙皮温度随着飞行马赫数的增加不断升高;随着飞行高度的升高而不断地降低,与理论结果变化规律一致。在尾喷管内壁面温度仿真中,3种湍流模型仿真的内壁面温度最高相差21 K,相对误差在1.8%左右,在红外仿真中近似忽略不计,故3种湍流模型均适合尾喷管内壁面温度场仿真。在蒙皮温度场仿真中,3种湍流模型仿真计算的蒙皮平均温度值与理论温度值的相对误差均在5%以内,均可满足红外成像仿真的温度差值要求,其中k-ε模型在蒙皮温度场模拟中与理论温度值最为接近,因此k-ε模型精度更高,更适合于飞行器的流场仿真,能更好地仿真出空气动力加热对飞行器温度场的影响。 展开更多
关键词 standard k-ε模型 SST k-ε模型 S-A模型 飞行器 温度场模拟
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阵列型空气轴承特性与供气压强关系的仿真分析 被引量：6
11
作者 陈改革 杨涛 +1 位作者 陈立 韩宾 《机械设计与研究》 CSCD 北大核心 2010年第5期74-78,83,共6页
基于FLUENT采用三维双精度标准k-ε粘性湍流模型,仿真了供气压强为6、7、8、9和10atm时的同孔径等间距孔式静压空气平面轴承节流器4×4阵列,得到了五种压强下阵列多节流器耦合后的质量流量、气膜平均压强等关键性能参数及气膜静压... 基于FLUENT采用三维双精度标准k-ε粘性湍流模型,仿真了供气压强为6、7、8、9和10atm时的同孔径等间距孔式静压空气平面轴承节流器4×4阵列,得到了五种压强下阵列多节流器耦合后的质量流量、气膜平均压强等关键性能参数及气膜静压强分布、速度分布等。仿真数据表明:总质量流量与供气压强成比例;增大供气压强可提高气浮垫的平均气膜压强即承载能力。从气膜压强和速度关于位置坐标的累积分布得到了不同供气压强下阵列气膜区压强、气体速度的耦合关系。仿真结果能指导静压空气平面轴承的优化设计,为辨识多节流器阵列气膜压强和气体速度分布等理论模型提供了仿真数据。 展开更多
关键词 静压空气平面轴承 节流器阵列 供气压强 计算流体力学(CFD) 标准k-ε模型 气膜分布
原文传递
溢洪道挑流消能数值模拟计算模型的选择 被引量：6
12
作者 张俊伟 《吉林水利》 2016年第5期33-36,共4页
采用数值模拟的研究方法 ,以溢洪道为研究对象,分别采用标准k-ε模型与RNG k-ε模型,对溢洪道进行二维水气两相流数值模拟,通过与物理模型试验数据相对比,探究不同计算模型对溢洪道数值模拟计算所得数据的准确性。经验证标准k-ε模型计... 采用数值模拟的研究方法 ,以溢洪道为研究对象,分别采用标准k-ε模型与RNG k-ε模型,对溢洪道进行二维水气两相流数值模拟,通过与物理模型试验数据相对比,探究不同计算模型对溢洪道数值模拟计算所得数据的准确性。经验证标准k-ε模型计算所得结果较为准确,且耗时较短。 展开更多
关键词 溢洪道 数值模拟 标准k-ε模型 RNG k-ε模型
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基于标准k-ε模型的平衡大气边界层研究 被引量：7
13
作者 石保同 张希斌 黄文锋 《合肥工业大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2019年第8期1106-1113,共8页
平衡态大气边界层的精确模拟是计算风工程研究中的一项重要且容易被忽视的工作。文章基于标准k-ε模型的控制方程,对大气边界层的平衡条件作出适当假设,总结了与剪应力相关的入流边界条件的通用形式。为实现大气边界层的自保持,在湍动... 平衡态大气边界层的精确模拟是计算风工程研究中的一项重要且容易被忽视的工作。文章基于标准k-ε模型的控制方程,对大气边界层的平衡条件作出适当假设,总结了与剪应力相关的入流边界条件的通用形式。为实现大气边界层的自保持,在湍动能和耗散率输运方程中添加源项使入流边界条件与湍流模型相协调,并对顶部和底部边界条件施加剪应力修正;然后,分别以二维缩尺和足尺模型为例进行了平衡大气边界层的模拟。研究发现,在湍动能和耗散率输运方程中添加源项对改善大气边界层的自保持产生了不可忽略的影响,在顶部和底部施加剪应力能较好地改善顶部和底部大气边界层的自保持效果,通过同时添加源项和施加剪应力能很好地实现大气边界层的自保持。 展开更多
关键词 平衡大气边界层 标准k-ε模型 数值模拟 源项 剪应力
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旋转射流搅拌器全场数值模拟分析 被引量：6
14
作者 田艳丽 黄列群 +2 位作者 潘东杰 焦磊 王乐勤 《机电工程》 CAS 2008年第10期86-90,共5页
目前应用于大型工程流体储罐最安全、最有效的搅拌系统是旋转射流搅拌(RJM)系统。在RJM系统的设计开发过程中,工业上对该系统的要求是不仅要射程远,能够使储罐流体横向有运动,而且要求四周的扩散效果要更好。针对以高粘度流体为工作介质... 目前应用于大型工程流体储罐最安全、最有效的搅拌系统是旋转射流搅拌(RJM)系统。在RJM系统的设计开发过程中,工业上对该系统的要求是不仅要射程远,能够使储罐流体横向有运动,而且要求四周的扩散效果要更好。针对以高粘度流体为工作介质,采用标准k-ε湍流模型,对储罐内射流搅拌的全三维流场进行了数值模拟计算,估算了射流的流程、影响范围及搅拌效果,采用数值计算方法考察了搅拌效果。研究结果显示,该方法可以克服实验中经费投入和测量精度等方面的限制,对工程应用具有很重要的意义。 展开更多
关键词 旋转射流搅拌 淹没射流 标准k—ε湍流模型 搅拌效果 自模性
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基于FLUENT软件的闸后水跃二维数值模拟 被引量：4
15
作者 陈冲 魏文礼 严建军 《黑龙江水专学报》 2008年第4期26-29,共4页
采用标准k～ε湍流模型封闭Reynolds方程作为紊流控制方程组，用几何重构VOF法追踪自由表面，流场计算用PISO算法，对闸后水跃强紊流区流速场进行了数值模拟；将数值模拟结果与实测结果进行比较，表明它具有可行性与实用性。
关键词 标准k~ε湍流模型 VOF模型 PISO算法 二维数值模拟
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平焰燃烧器流场的数值模拟 被引量：3
16
作者 李朝祥 吴承勇 郭威 《安徽工业大学学报（自然科学版）》 CAS 2006年第1期12-15,共4页
应用Fluent软件,研究平焰煤气燃烧器形成旋转射流方法和机理,采用标准k-ε模型对平焰燃烧器三维流场进行数值模拟。通过比较,数值计算结果与理论规律符合较好。可直观地显示平展气流的形成过程以及流速、压力和湍流的分布规律,为煤气平... 应用Fluent软件,研究平焰煤气燃烧器形成旋转射流方法和机理,采用标准k-ε模型对平焰燃烧器三维流场进行数值模拟。通过比较,数值计算结果与理论规律符合较好。可直观地显示平展气流的形成过程以及流速、压力和湍流的分布规律,为煤气平焰燃烧器的设计、研究提供了有效的研究方法和途径。用标准k-ε模型来预测旋转射流具有较高的准确性,通过数值模拟,可代替大量的实验探索,在很大程度上,缩小实验范围,节省人力物力,是一种经济有效的研究手段。 展开更多
关键词 平焰燃烧器 旋转射流 标准k—ε模型 数值模拟
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基于标准k-ε模型的汽车节气门三维流场数值仿真 被引量：5
17
作者 李良波 符欲梅 昝昕武 《重庆理工大学学报（自然科学）》 CAS 2012年第5期12-15,共4页
针对一种具体型号的节气门体建立了几何模型。用基于Fluent软件的标准k-ε模型对节气门三维流场进行数值仿真。仿真结果与实验结果吻合非常好,表明了标准k-ε模型在汽车节气门流场仿真中的适用性。仿真结果为汽车节气门体流场分析和节... 针对一种具体型号的节气门体建立了几何模型。用基于Fluent软件的标准k-ε模型对节气门三维流场进行数值仿真。仿真结果与实验结果吻合非常好,表明了标准k-ε模型在汽车节气门流场仿真中的适用性。仿真结果为汽车节气门体流场分析和节气门结构的改进提供参考。 展开更多
关键词 汽车节气门 数值仿真 标准k-ε模型 FLUENT
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倾斜矩形通道中湍流混合对流换热的数值分析 被引量：1
18
作者 谢正瑞 杨燕华 +1 位作者 顾汉洋 程旭 《核动力工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第1期50-55,共6页
在文献中对重力影响的湍流流动与换热的分析,多数集中在对竖直通道的研究,少有述及倾斜角度的影响。本文针对倾斜矩形通道中的湍流混合对流进行了数值分析,以考察倾斜角度对流动和传热的影响。分别分析了空气向上流动和向下流动的工况,... 在文献中对重力影响的湍流流动与换热的分析,多数集中在对竖直通道的研究,少有述及倾斜角度的影响。本文针对倾斜矩形通道中的湍流混合对流进行了数值分析,以考察倾斜角度对流动和传热的影响。分别分析了空气向上流动和向下流动的工况,倾斜角度的调整范围在15°～90°之间,矩形通道的下侧板单侧进行加热。采用了数种两方程湍流模型(k-ε模型),通过与文献中的竖直通道混合对流实验数据进行比较分析,以确定最为合适的湍流模型。然后,基于这个湍流模型对倾斜的工况进行研究。文中主要考察了倾斜角度分别在向上流动和向下流动中对沿程努塞尔数(Nu)的影响。 展开更多
关键词 倾斜矩形通道 湍流 混合对流换热 标准k-ε模型 RNGk-ε模型 LB低Rek-ε模型 两层低Re模型
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沉沙池流场特性及泥沙运动数值模拟 被引量：4
19
作者 赵志鹏 谢新生 林开放 《人民黄河》 CAS 北大核心 2018年第2期105-108,134,共5页
沉沙池在水利水电工程中是一种十分必要的水工建筑物,在处理泥沙中发挥了重要的作用,为后续下级设备正常运行提供了可靠保障。采用标准k-ε模型,建立石门坎水电站现状、优化后的沉沙池模型,模拟了沉沙池内的三维流场,并运用离散相DPM模... 沉沙池在水利水电工程中是一种十分必要的水工建筑物,在处理泥沙中发挥了重要的作用,为后续下级设备正常运行提供了可靠保障。采用标准k-ε模型,建立石门坎水电站现状、优化后的沉沙池模型,模拟了沉沙池内的三维流场,并运用离散相DPM模型模拟了泥沙运动,得到了更加精细的沉沙池内水流形态、流速场分布及池内泥沙运动轨迹和沉降效果。 展开更多
关键词 沉沙池 标准k-ε模型 数值模拟 沉降率 离散相DPM模型
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旋涡发生器三维流场的数值模拟 被引量：4
20
作者 陈善群 王泽 《排灌机械》 2008年第1期65-68,共4页
采用标准k-ε湍流模型,对纵向旋涡发生器(longitudinal vortex generator)引起的流场扰动进行了并行数值模拟.控制方程使用有限元法离散,采用改进的Uzawa法将速度与压强耦合,网格划分使用了非结构化网格技术.计算得到空气绕过旋涡发生... 采用标准k-ε湍流模型,对纵向旋涡发生器(longitudinal vortex generator)引起的流场扰动进行了并行数值模拟.控制方程使用有限元法离散,采用改进的Uzawa法将速度与压强耦合,网格划分使用了非结构化网格技术.计算得到空气绕过旋涡发生器后产生了一对下洗纵向涡,动量的输运使得涡间壁面边界层变薄,而旋涡外侧边界层变厚.随着流动向下游发展,涡的强度不断变小,但涡形在很远的地方依然存在.将计算所得旋涡发生器后两个横断面上的流向和纵向速度与试验数据进行对比,结果表明,在近壁处计算结果与试验结果吻合良好,标准k-ε模型基本能够模拟旋涡发生器引起的三维湍流流动. 展开更多
关键词 旋涡发生器 纵向涡 标准k-ε模型 数值模拟 有限元法
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