水刺機(jī)多孔式高壓水腔三維流場(chǎng)分布數(shù)值分析

為深入理解和分析高溫高壓工況條件下某主冷卻劑泵性能,采用計(jì)算流體力學(xué)方法(cfd)對(duì)其內(nèi)部復(fù)雜的三維流場(chǎng)進(jìn)行了數(shù)值模擬與分析.建立了某主冷卻劑泵各部件幾何模型,并對(duì)其進(jìn)行網(wǎng)格劃分.通過(guò)求解rans方程對(duì)主冷卻劑泵內(nèi)部三維流場(chǎng)進(jìn)行數(shù)值求解,湍流流動(dòng)采用sst模型進(jìn)行模擬.計(jì)算得到該泵在高、低設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速時(shí)的揚(yáng)程、功率和效率等性能參數(shù).計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)數(shù)據(jù)相比較,誤差在4%以內(nèi).分析表明采用cfd方法模擬結(jié)構(gòu)復(fù)雜的主冷卻劑泵內(nèi)部流動(dòng)是可行的.

基于歐拉–歐拉方法中均勻多相流假設(shè)的混合兩相流體無(wú)滑移模型,加入考慮氣穴影響的schnerrandsauer空化模型,采用標(biāo)準(zhǔn)k-ε湍流模型和壓力速度耦合的simplec算法,轉(zhuǎn)動(dòng)區(qū)域應(yīng)用多重參考系模型,對(duì)某混流式水輪機(jī)全流道進(jìn)行了三維定?？栈牧鲾?shù)值模擬。利用ansysfluent,獲得了該水輪機(jī)在偏工況下轉(zhuǎn)輪葉道和尾水管內(nèi)空泡相的主要流動(dòng)特征,分析了水輪機(jī)流道內(nèi)空化發(fā)生的部位與程度。計(jì)算結(jié)果表明與單相流體模型相比該方法能有效地預(yù)測(cè)水輪機(jī)內(nèi)的三維空化湍流場(chǎng),可以較好地模擬水輪機(jī)內(nèi)真實(shí)的有空化發(fā)生的多相流動(dòng)情況。

針對(duì)同一葉輪配不同導(dǎo)流器,通過(guò)試驗(yàn)分析,探索提高潛水泵效率的途徑。以250qj125型潛水泵配兩種導(dǎo)流器為例,通過(guò)cfd數(shù)值計(jì)算,預(yù)測(cè)出潛水泵的性能,將解析法求得的潛水泵最佳工況點(diǎn)與模擬試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了比較,其結(jié)果較為吻合。經(jīng)對(duì)兩種導(dǎo)流器內(nèi)部的速度場(chǎng)和壓力場(chǎng)分析,提出了增加導(dǎo)流器長(zhǎng)度、增大導(dǎo)葉片進(jìn)口沖角和壁角等方法可提高潛水泵的效率。

利用標(biāo)準(zhǔn)k-ε雙方程湍流模型,采用vof法追蹤自由水面,應(yīng)用瞬態(tài)piso算法求解壓力速度耦合的方法,采用結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格并在溢流壩頂進(jìn)行網(wǎng)格加密,模擬計(jì)算了七孔溢洪道流場(chǎng)的三維水力特性,得到了設(shè)計(jì)工況的泄流能力、水面曲線、速度場(chǎng)。通過(guò)物理模型試驗(yàn)驗(yàn)證,兩者結(jié)果吻合較好。

運(yùn)用cfx流動(dòng)軟件的滑移網(wǎng)格和標(biāo)準(zhǔn)的k-ε湍流模型對(duì)工業(yè)中常用的dl型多級(jí)沖壓離心泵整級(jí)進(jìn)行了全三維瞬態(tài)流場(chǎng)的數(shù)值模擬,分析泵內(nèi)葉輪與導(dǎo)葉間的動(dòng)靜干擾問(wèn)題?；凭W(wǎng)格分別設(shè)置在多級(jí)離心泵葉輪出口、固定導(dǎo)葉入口與泵內(nèi)流體之間的交互界面,對(duì)每個(gè)時(shí)間步求解流動(dòng)方程。在任一個(gè)葉輪旋轉(zhuǎn)周期內(nèi),分析葉輪入口和出口的總壓值出現(xiàn)脈動(dòng)信號(hào)頻率與葉輪葉片數(shù)的關(guān)系。分析了葉輪入口和出口處總壓波動(dòng)的幅度。該三維非穩(wěn)態(tài)模擬結(jié)果為多級(jí)沖壓離心泵的水力優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了依據(jù)。

為了研究流場(chǎng)的空間分布特點(diǎn),建立了垂直軸潮流水輪機(jī)在水槽中的物理模型,采用fluent軟件中的滑移網(wǎng)格技術(shù)對(duì)模型的流場(chǎng)進(jìn)行了三維數(shù)值模擬,分析了不同時(shí)刻不同截面上模型速度場(chǎng)的變化規(guī)律以及同一時(shí)刻不同直線上模型速度場(chǎng)和壓力場(chǎng)的分布特點(diǎn)。結(jié)果表明,葉輪在水槽中旋轉(zhuǎn),所處位置不同,流場(chǎng)的分布有所差異,流動(dòng)充分后,流場(chǎng)的變化具有周期性;葉輪內(nèi)部速度場(chǎng)的變化最為紊亂,葉片周圍的速度發(fā)生急劇變化;葉輪在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中產(chǎn)生漩渦,葉片迎流面的壓力急劇上升,背流面的負(fù)壓最為強(qiáng)烈。

用deform-3d軟件建立了攪拌摩擦焊三維熱-力耦合模型,模擬焊接過(guò)程中攪拌頭溫度和應(yīng)力場(chǎng)的分布狀態(tài).結(jié)果表明,溫度和應(yīng)力場(chǎng)受攪拌頭結(jié)構(gòu)影響顯著,攪拌針錐度減小、根部和端部直徑減小,摩擦阻力和摩擦產(chǎn)生的熱量減小,導(dǎo)致攪拌頭的溫度和應(yīng)力場(chǎng)隨之減小;攪拌針三平面切面深度增大,導(dǎo)致攪拌頭的溫度和應(yīng)力場(chǎng)也相應(yīng)增加,其中處于攪拌針前進(jìn)側(cè)的等效應(yīng)力顯著提高.

采用simple算法、kε-ap模型和混合四面體非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格在笛卡爾坐標(biāo)系中對(duì)離心式污水泵內(nèi)部流場(chǎng)進(jìn)行了數(shù)值模擬,得出了污水泵內(nèi)固體顆粒的流動(dòng)規(guī)律以及固體顆粒的分布特征,為離心式污水泵的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供理論參考。

為研究轉(zhuǎn)杯紡成紗機(jī)制,需要對(duì)紡紗通道內(nèi)氣體流場(chǎng)加以分析,應(yīng)用fluent流體計(jì)算軟件對(duì)紡紗通道內(nèi)氣體流場(chǎng)進(jìn)行模擬研究。模擬結(jié)果揭示了紡紗通道內(nèi)的氣流特征:轉(zhuǎn)杯內(nèi)部存在負(fù)壓,在纖維輸送管道出口處負(fù)壓值最小;纖維輸送管道出口處的凝聚槽受到較大壓力,致使轉(zhuǎn)杯受力不平衡;氣流在纖維輸送管出口處流速最大,進(jìn)入轉(zhuǎn)杯后形成渦流,且沿轉(zhuǎn)杯轉(zhuǎn)向氣流速度逐漸減小;氣流隨轉(zhuǎn)杯轉(zhuǎn)向流過(guò)大約90°時(shí),開始流向轉(zhuǎn)杯口,并且有產(chǎn)生回流趨勢(shì);滑移面角度大于27°后,流場(chǎng)特征發(fā)生明顯消極變化,故滑移面角度大于27°的滑移面設(shè)計(jì)不宜采用。

本文采用k-ε紊流數(shù)學(xué)模型,用vof方法來(lái)模擬跟蹤自由水面,求解三維數(shù)值方程,對(duì)不同體形情況下大壩表孔的泄水建筑物水流流動(dòng)進(jìn)行了數(shù)值計(jì)算,得出水流流動(dòng)的參數(shù),并計(jì)算出了挑射水流形態(tài)。通過(guò)比較分析,優(yōu)化了泄水建筑物體形,為工程設(shè)計(jì)提供參考。

水刺高壓泵培訓(xùn)

考慮海灣地區(qū)水體密度分布不均所引起的密度梯度和斜壓效應(yīng),建立正交曲線坐標(biāo)下基于σ坐標(biāo)的三維斜壓水流和溫排水?dāng)?shù)學(xué)模型。將該模型應(yīng)用于象山灣內(nèi)某電廠的溫排水運(yùn)動(dòng)特性研究,計(jì)算所得的潮位和流速與原體觀測(cè)資料吻合良好,所得溫排水的溫升范圍以排水口為中心,隨灣內(nèi)漲、落潮呈帶狀分布,排水口近區(qū)熱分層現(xiàn)象明顯,溫升分布計(jì)算結(jié)果與物理模型試驗(yàn)結(jié)果趨勢(shì)一致。

含閘墩溢流壩三維過(guò)壩水流數(shù)值模擬——利用有限體積方法對(duì)含閘墩溢流壩過(guò)壩水流三維流場(chǎng)進(jìn)行數(shù)值模擬，采用k-ε兩方程模型模擬湍流，利用流體體積（vof）法確定自由水面線，分別對(duì)兩種墩型過(guò)壩水流進(jìn)行計(jì)算，給出了3種水頭下的水面線及壩面壓力，通過(guò)與實(shí)驗(yàn)結(jié)果...

采用k-ε紊流模型模擬某水電站2號(hào)孔板泄洪洞三維水流運(yùn)動(dòng),模擬結(jié)果與原型試驗(yàn)數(shù)據(jù)基本一致。通過(guò)對(duì)數(shù)值模擬結(jié)果研究,獲得了流速、壓力和紊動(dòng)能等水力要素的分布規(guī)律,三者均在孔板附近劇烈變化,詳細(xì)地反映了孔板泄洪洞的消能特性。數(shù)值模擬結(jié)果表明,用k-ε紊流模型來(lái)研究孔板消能的水力特性是可行的,可以與物理模型并用,更為深入地研究?jī)?nèi)部機(jī)理和消能特點(diǎn),并為孔板泄洪洞的應(yīng)用提供可靠的參考依據(jù)。

井控節(jié)流閥是鉆井井控管匯中的關(guān)鍵設(shè)備,直接關(guān)系到壓井的成敗。根據(jù)節(jié)流閥實(shí)際流場(chǎng)情況,建立了楔形節(jié)流閥三維有限元模型,并基于流體動(dòng)力學(xué)理論,運(yùn)用流體分析軟件對(duì)高壓井控節(jié)流閥內(nèi)的三維流場(chǎng)進(jìn)行了模擬,得出節(jié)流閥內(nèi)部流場(chǎng)分布規(guī)律及特點(diǎn)。結(jié)果表明,由于內(nèi)部流體的高速流動(dòng),閥芯在楔形面沿軸向處以及前端處會(huì)首先發(fā)生沖蝕失效。將該分析結(jié)果與現(xiàn)場(chǎng)閥芯失效的實(shí)際情況進(jìn)行了比較,結(jié)果非常吻合。

拉西瓦水電工程壩址區(qū)為高山峽谷地貌,受地質(zhì)構(gòu)造應(yīng)力、自重、地表剝蝕和河流侵蝕卸荷等多因素影響而賦存有高地應(yīng)力,河谷區(qū)鉆孔巖芯餅化與探洞片狀剝落現(xiàn)象明顯。該區(qū)地應(yīng)力場(chǎng)及其空間分布特征與多期地質(zhì)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)及河谷演化歷史等因素有關(guān),要合理確定其三維地應(yīng)力分布狀況與大小難度較大。為此,采用多元回歸與逐步回歸相結(jié)合的方法對(duì)工程區(qū)域初始地應(yīng)力場(chǎng)進(jìn)行了詳細(xì)反演。在此基礎(chǔ)上,深入研究了河谷區(qū)地應(yīng)力場(chǎng)的空間分布特征與規(guī)律,并就其形成機(jī)理開展了多因素影響效應(yīng)分析,可供我國(guó)高地應(yīng)力區(qū)水電工程建設(shè)參考。

利用fluent軟件,以三維時(shí)均n-s方程和標(biāo)準(zhǔn)兩方程湍流模型為基礎(chǔ),采用simple算法,對(duì)離心式通風(fēng)機(jī)內(nèi)部整機(jī)流場(chǎng)進(jìn)行了三維數(shù)值模擬并分析了其內(nèi)部流動(dòng)特征。數(shù)值模擬結(jié)果顯示,離心式通風(fēng)機(jī)內(nèi)部流場(chǎng)存在著明顯的不對(duì)稱性,各個(gè)葉輪流道的壓力和速度分布并不相同。最后利用五孔探針流場(chǎng)測(cè)試系統(tǒng)試驗(yàn)臺(tái),使用mgs通風(fēng)機(jī)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證模擬流場(chǎng)的準(zhǔn)確性,并通過(guò)改變風(fēng)機(jī)的出口尺寸,對(duì)整體風(fēng)機(jī)的性能分析,為離心式通風(fēng)機(jī)的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了依據(jù)。

針對(duì)典型的簸箕型進(jìn)水流道,應(yīng)用紊流模型對(duì)流道內(nèi)部流態(tài)及水泵吸水管各斷面流速分布進(jìn)行了數(shù)值模擬,計(jì)算結(jié)果符合實(shí)際情況。數(shù)值計(jì)算揭示了簸箕型進(jìn)水流道內(nèi)流動(dòng)規(guī)律,進(jìn)水流道吸水管下方存在奇點(diǎn),如相關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)不當(dāng)易產(chǎn)生漩渦。根據(jù)計(jì)算分析,提出大型泵道簸箕型控制參數(shù),對(duì)于工程設(shè)計(jì)有重要參考價(jià)值

基于通用計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)軟件fluent,建立思林水電站土石圍堰過(guò)水流場(chǎng)三維數(shù)值預(yù)測(cè)模型.采用可實(shí)現(xiàn)(realizable)k-ε紊流模型封閉紊流時(shí)均n-s方程,圍堰上自由水面變化采用vof方法捕捉.對(duì)圍堰原設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了計(jì)算模擬,并用試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證.依據(jù)計(jì)算所得的詳細(xì)流場(chǎng)信息,給出了圍堰過(guò)水流場(chǎng)的流態(tài)和堰面紊動(dòng)強(qiáng)度分布及大小,以及水躍的形態(tài)和發(fā)生位置.研究表明可靠的三維水動(dòng)力數(shù)值模型可以做為試驗(yàn)研究的有力補(bǔ)充,有助于理解復(fù)雜的過(guò)水圍堰三維流場(chǎng)以及沖刷發(fā)生的機(jī)理.

為弄清汽輪機(jī)進(jìn)汽缸內(nèi)的流動(dòng)細(xì)節(jié),找到導(dǎo)致調(diào)節(jié)汽閥運(yùn)行不穩(wěn)定的原因,采用simplec算法對(duì)某型汽輪機(jī)進(jìn)汽缸內(nèi)調(diào)節(jié)汽閥在工作開度下的流場(chǎng)進(jìn)行了三維可壓縮黏性數(shù)值分析.研究結(jié)果表明,調(diào)節(jié)汽閥左右兩側(cè)開度的較大差異導(dǎo)致的流場(chǎng)不對(duì)稱,主控通流能力、流動(dòng)特性和穩(wěn)定性的喉口部位流場(chǎng)的劇烈變化,閥碟底部產(chǎn)生的空穴區(qū)等是造成調(diào)節(jié)汽閥振動(dòng)的主要原因.

本文以一個(gè)沖擊式(切擊式)水輪機(jī)水斗實(shí)例造型為基礎(chǔ),闡述了水輪機(jī)水斗的造型思路、方法及步驟,明確了造型中的難點(diǎn)及需要注意的事項(xiàng)。使沖擊式水輪機(jī)實(shí)現(xiàn)流體分析計(jì)算、強(qiáng)度分析及數(shù)控加工成為可能,為沖擊式水輪機(jī)的國(guó)產(chǎn)化打下基礎(chǔ)。

基坑降水的三維非穩(wěn)定滲流數(shù)值模擬——采用可視化三維滲流數(shù)值模擬技術(shù)求解基坑降水問(wèn)題，不但可以提高計(jì)算結(jié)果的可靠性，而且具有直觀、清晰和應(yīng)用靈活等許多優(yōu)點(diǎn)。本文提出了進(jìn)行基坑降水方案三維非穩(wěn)定滲流數(shù)值模擬的技術(shù)要點(diǎn)。