油-水旋流器流场数值模拟研究

采用改进后的双方程湍流模型和SIMPLE计算方法,对切流式单入口油-水旋流器内部流场进行了模拟研究。结果表明:旋流器内部三维流场各向异性,即同一位置流体在不同方向的流动参数变化很大,流体质点在不同条件下的运动轨迹、速度、分离特性等方面都有较大差别;圆柱段与圆锥段的流场在柱锥结合面发生变化,旋流器的主要分离过程在圆锥段完成;单入口旋流器的流场中心与几何中心有偏差,对流场的稳定和分离会产生影响。该模拟结果与他人所做实验结果比较接近,说明该模型和算法是可靠的,为旋流器的实际应用提供了参考。     

一种求解飞行器廓线间断处超音速复杂流场的方法

用有限体积法求解三维完全气体的Ｎａｖｉｅｒ－Ｓｔｏｋｅｓ方程,并将通量守恒的分区计算方法和Ｂ－Ｌ湍流模型修正结合在一起,捕捉到了间断处的分离涡、激波、膨胀波等流场信息     

湍流射流火焰中煤粉颗粒尺寸和结构的变化

采用湍流煤粉射流火焰模拟实际工业煤粉燃烧中的迅速热解,取样分析实验研究煤粉热解过程中颗粒尺寸和内部结构的变化。结果表明：在热解过程中煤粉颗粒体积发生了明显的膨胀,膨胀程度强烈地依赖于颗粒的初始尺寸和加热速率;热解时挥发份的迅速释放及煤的热塑性导致了颗粒内部的空心结构,这种结构有效地提高炭粒的燃烧速率。     

激光PIV流场显示与测量系统

利用课题组自行设计研制的一套粒子图像测速(PIV)系统对高速水洞中流场进行了测试研究.测试系统中,光源使用Nd:YAG调Q双激光器,其波长532 nm,脉冲时间8 ns,脉冲能量100 mJ;示踪粒子则采用直径200 μm的镀银聚苯乙烯微球.无模型空流场测试结果表明,该系统对无模型空流场的测试误差小于1.3％;而通过圆球模型绕流流场测试结果与其理论值的对比发现,大部分测试流场区域的测试误差小于2％.     

多级轴流式压气机典型工况下的三维流场数值分析

以某型3.5级轴流式压气机前1.5级为研究对象,对其内部流动进行了全工况的数值模拟。重点分析了设计转速下设计点、近最高效率点、近失速点、近堵塞点四种典型工况的流场,通过流场分析了失速机理并对"阻塞"现象给出了解释。计算结果表明:该数值模拟方法能够较好地预测压气机的总体性能,也可以推广到多级轴流叶轮机械的全三维流场计算中。     

采用DES模型对6∶1椭球体进行水动力数值计算

采用基于非结构化网格的有限体积法离散控制方程和湍流模式,应用SIMPLE(semi-implicit method for pressure linked equations)方法处理速度-压力耦合,对流项和非定常项分别采用二阶迎风格式和二阶精度离散,隐式选代求解方程组.基于SA和SST的DES模型,得到了不同攻角下粘...     

旋转燃烧室内燃气湍流流动的数值分析

为了解水下航行器旋转燃烧室内燃气的流动特性,利用FLUENT软件,对旋转燃烧室内的气相流场进行了数值模拟。湍流计算采用RNGκ-ε模型、气相燃烧采用ED模型、液相采用离散液滴模型。得到燃烧室不同轴向截面位置的速度变化曲线和燃烧室中心纵截面的湍流粘性系数分布。结果表明,在燃烧室中间燃气形成范围较大的中心回流区,气体切向速度分布呈现Rankine涡结构,径向速度较小且为向心向。由于出口位置的偏心性和空间突缩,燃烧室后部的流场呈现明显的非轴对称分布,而且燃气速度变化剧烈。湍流粘性系数在回流区和出口上游处较大,而在壁面附近都小于0.01。     

坦克排气流场三维数值计算研究

应用FLUENT软件对某型号坦克排气管三维流场进行了CFD分析,采用标准k-ε湍流模型,应用SIMPLE算法对排气流场进行了数值计算,并将计算结果与测试结果进行对比。研究结果表明,排气出口计算值与测试值的相对误差小于7%,所使用的数值计算方法可用于排气流场的数值计算及分析,基本满足工程设计的需要。     

油料洞库支坑道对爆炸传播影响的数值模拟研究

油料洞库是典型的狭长受限空间,湍流强度是这种复杂受限空间中爆炸燃烧波发展的主要影响因素之一,爆炸波在主坑道的传播过程中,经分支坑道扰动后会发生跃升。针对这种复杂的跃变过程建立了基于多控机理的油气爆炸燃烧模型,对该过程中涉及的湍流强度经旁接分支通道扰动后的变化以及爆炸压力波的发展进行了数值模拟研究,并将数值模拟结果与实验结果进行了对比和综合理论分析。得到了一些与洞库安全相关的重要结论,对洞库受限空间爆炸发展的进一步研究以及爆炸灾害的防治具有重要的参考价值。     

应用多GPU的可压缩湍流并行计算

利用CUDA Fortran语言发展了基于图形处理器(GPU)的计算流体力学可压缩湍流求解器。该求解器基于结构网格有限体积法,空间离散采用AUSMPW+格式,湍流模型为k-ωSST两方程模型,采用MPI实现并行计算。针对最新的GPU架构,讨论了通量计算的优化方法及GPU计算与PCIe数据传输、MPI通信重叠的多GPU并行算法。进行了超声速进气道及空天飞机等算例的数值模拟以验证GPU在大网格量情况下的加速性能。计算结果表明:相对于Intel Xeon E5-2670 CPU单一核心的计算时间,单块NVIDIA GTX Titan Black GPU可获得107~125倍的加速比。利用四块GPU实现了复杂外形1.34亿网格的快速计算,并行效率为91.6%。