斜向三通管內(nèi)射流混合特性的三維數(shù)值模擬

應(yīng)用商業(yè)軟件fluent6.2對(duì)600mw超臨界汽輪機(jī)組的調(diào)節(jié)閥流場(chǎng)進(jìn)行了全三維流動(dòng)分析。利用ug實(shí)體建模軟件對(duì)調(diào)節(jié)閥進(jìn)行三維成型,通過(guò)gambit網(wǎng)格劃分軟件對(duì)區(qū)域進(jìn)行非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格劃分。在三維數(shù)值計(jì)算中,模擬分析了調(diào)節(jié)閥在100%、50%和30%三個(gè)工況開度下的流場(chǎng)特性。計(jì)算結(jié)果表明,由閥碟與閥座組成的環(huán)型通道是決定調(diào)節(jié)閥的主控通流能力、流場(chǎng)特性和穩(wěn)定性三項(xiàng)氣動(dòng)性能的關(guān)鍵部位。文中所研究的調(diào)節(jié)閥的閥碟采用了內(nèi)凹型設(shè)計(jì),汽流自喉部噴射后,迅速脫離閥碟,并在閥座的曲線收斂段形成附著流,避免了流經(jīng)閥碟表面的周向流體的過(guò)早摻混帶來(lái)的能量損失。閥碟獨(dú)特的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使得調(diào)節(jié)閥在各種工況開度下有著較穩(wěn)定的流動(dòng)狀態(tài)。

本文應(yīng)用內(nèi)部流場(chǎng)數(shù)值計(jì)算軟件對(duì)進(jìn)水管、出水管采用不同管徑比的t型三通管道的湍流流動(dòng)進(jìn)行了分析計(jì)算,采用segregated隱式解法應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)k-ε雙方程模型計(jì)算湍流粘度得到了三通管內(nèi)部的流場(chǎng)分布,并對(duì)三通管道內(nèi)流動(dòng)的特性進(jìn)行分析,得出三通管道湍流流動(dòng)的計(jì)算結(jié)果。對(duì)比不同管徑比的三通管道內(nèi)流動(dòng)的特性,得出了三通管道湍流流動(dòng)的計(jì)算結(jié)果和具有較小水頭損失三通的進(jìn)水口、出水口的管徑比。

本文采用數(shù)值模擬方法預(yù)測(cè)由近地三維流動(dòng)風(fēng)引起的建筑物的表面風(fēng)壓。文中運(yùn)用一種擴(kuò)展的ｋ－ε紊流封閉模型，導(dǎo)得了穩(wěn)態(tài)流動(dòng)風(fēng)的統(tǒng)一形式的控制微分方程。采用控制容積法對(duì)微分方程作了離散，ｓｉｍｐｌｅｃ壓力校正迭代算法實(shí)現(xiàn)了非線性離散化方程的求解。實(shí)例計(jì)算與分析比較表明，本文的模擬方法改善了對(duì)建筑物側(cè)風(fēng)面和頂面風(fēng)壓值的預(yù)測(cè)。

為了防止和消除雙向流道泵裝置進(jìn)水流道內(nèi)的漩渦和渦帶,確保水泵機(jī)組的安全運(yùn)行,在雙向進(jìn)水流道底部泵進(jìn)口下方加設(shè)曲線導(dǎo)流墩。通過(guò)cfd軟件對(duì)設(shè)導(dǎo)流墩的雙向流道泵裝置內(nèi)部流動(dòng)進(jìn)行數(shù)值模擬,獲得泵裝置內(nèi)部的三維流動(dòng)速度場(chǎng),并預(yù)測(cè)了泵裝置的性能。結(jié)合模型泵裝置試驗(yàn)的內(nèi)外特性,著重研究了雙向進(jìn)水流道的出口流速分布及其對(duì)泵裝置性能的影響。計(jì)算結(jié)果表明加設(shè)導(dǎo)流墩的雙向進(jìn)水流道出口斷面流速分布較為均勻,流速均勻度達(dá)到93%,滿足水泵運(yùn)行的需要;裝置性能良好,最優(yōu)工況點(diǎn)的裝置效率為68.89%。模型試驗(yàn)觀測(cè)顯示導(dǎo)流墩的設(shè)置有效地防止水泵進(jìn)口下方渦帶的產(chǎn)生,在各種試驗(yàn)工況下進(jìn)水流道內(nèi)均未發(fā)現(xiàn)渦帶,水泵運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)無(wú)振動(dòng),可保證機(jī)組安全可靠運(yùn)行。比較進(jìn)水流道出口流速分布的計(jì)算結(jié)果與模型試驗(yàn)結(jié)果,二者在總體結(jié)構(gòu)上相近,數(shù)值模擬對(duì)泵裝置性能預(yù)測(cè)結(jié)果在最優(yōu)工況點(diǎn)與試驗(yàn)結(jié)果基本吻合。

利用cfd軟件fluent對(duì)多級(jí)導(dǎo)葉式清水離心泵的內(nèi)部流場(chǎng)進(jìn)行了數(shù)值模擬,得出了葉輪及導(dǎo)葉內(nèi)部流道的速度和壓力分布規(guī)律,并發(fā)現(xiàn)了葉輪進(jìn)口回流,出口的二次流動(dòng)特征等葉輪內(nèi)部流動(dòng)的細(xì)節(jié),導(dǎo)葉出口區(qū)產(chǎn)生了一個(gè)低壓區(qū)等流動(dòng)特征。然后根據(jù)自編計(jì)算軟件利用計(jì)算得到的速度場(chǎng)數(shù)據(jù)計(jì)算出泵的揚(yáng)程、功率、效率和流量之間的關(guān)系曲線,并與試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了比較。結(jié)果表明:在設(shè)計(jì)工況附近,預(yù)測(cè)值與試驗(yàn)值吻合較好,在其它工況點(diǎn),特別是小流量工況點(diǎn),誤差較大。

建立包括雙線盾構(gòu)隧道、凍土帷幕、聯(lián)絡(luò)通道以及泵房在內(nèi)的三維數(shù)值模型,模擬了地層凍結(jié)、聯(lián)絡(luò)通道開挖和支護(hù)的整個(gè)過(guò)程。分析了聯(lián)絡(luò)通道以及泵房開挖對(duì)凍土帷幕、初支護(hù)和主隧道的影響。從而,確定了初支護(hù)及凍土帷幕的受力最不利位置和發(fā)生最大變形的位置,并提出相應(yīng)的控制指標(biāo)。

本文根據(jù)支流改道工程河道水流的特點(diǎn)結(jié)合通航水流條件研究特性,建立三維河道數(shù)學(xué)模型,對(duì)某水電站支流改道工程對(duì)下游通航水流條件影響進(jìn)行了數(shù)值模擬研究,研究成果表明:支流改道后,隧洞出口水流對(duì)下游航道的影響范圍有限,僅對(duì)出口附近局部區(qū)域內(nèi)水流存在一定影響,且其水位、流速、流向變化值較小,支流改道工程對(duì)下游引航道及其連接段的水流條件無(wú)明顯影響,由于數(shù)模中支流出口水流采用斷面流速不均勻系數(shù)來(lái)概化模擬隧洞出口水流,所以建議設(shè)計(jì)在支流出口處加設(shè)消力墩等措施使隧洞出流與主河道水流平順銜接,增加工程安全裕度。

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。

本文通過(guò)建立三維有限元模型,對(duì)頂管施工引起的地表沉降進(jìn)行了數(shù)值模擬分析。并對(duì)管道埋深和管道直徑兩種因素對(duì)地表沉降的影響進(jìn)行了探討,得出一些有益結(jié)論,為采取措施減少地表變形提供了借鑒。

頂管施工引起的周圍土體變形會(huì)對(duì)相鄰建筑物造成危害,文中結(jié)合廣州地區(qū)實(shí)例,通過(guò)建立三維有限元力學(xué)模型,對(duì)頂管施工引起的地表沉降進(jìn)行數(shù)值模擬分析,理論值與實(shí)測(cè)值具有較好的一致性,同時(shí)對(duì)地層損失、管道埋深、管道直徑和管體材料各因素對(duì)地表沉降的影響進(jìn)行探討,得出一些結(jié)論,可為實(shí)際施工提供參考。

為研究t型三通管水流的流動(dòng)特性,該文進(jìn)行了試驗(yàn)研究和數(shù)值模擬。試驗(yàn)中使用壓力傳感器監(jiān)測(cè)管道動(dòng)水壓強(qiáng),數(shù)值模擬采用simplec的求解方法求解navier-stokes方程和κ-ε湍流方程。分析不同工況下水頭損失的產(chǎn)生機(jī)理,得到了不同分流比、入口流速、管徑比對(duì)水頭損失系數(shù)的影響:單管通水時(shí)水頭損失系數(shù)比雙管通水時(shí)的水頭損失系數(shù)約大1.01～1.94倍,當(dāng)入口雷諾數(shù)re相同時(shí)垂直支管的水頭損失系數(shù)比水平支管的水頭損失系數(shù)約大2.20～2.55倍,不同管徑比對(duì)垂直支管的水頭損失系數(shù)影響不明顯,水平支管的水頭損失系數(shù)隨管徑比的增大而減小。研究結(jié)果表明,數(shù)值模擬結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果吻合較好,得出的結(jié)果對(duì)工程有指導(dǎo)意義。

由于裂紋尖端的奇異性,應(yīng)用解析法求解復(fù)雜裂紋周邊的位移場(chǎng)和應(yīng)變應(yīng)力場(chǎng)幾乎不可行,然而可以采用數(shù)值法,借助ansys軟件,對(duì)裂紋前緣、邊緣的位移場(chǎng)和應(yīng)變應(yīng)力場(chǎng)進(jìn)行模擬,模擬結(jié)果與斷裂力學(xué)理論分析幾乎一致。

以非線性顯式有限元分析程序ansys/ls-dyna為數(shù)值模擬平臺(tái),建立以橡膠為介質(zhì)的三通管脹形的有限元模型,對(duì)管坯參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化.在軸向加壓脹形的基礎(chǔ)上進(jìn)行反壓的設(shè)計(jì),并進(jìn)行復(fù)合脹形數(shù)值分析;通過(guò)對(duì)軸向加壓脹形和復(fù)合脹形的結(jié)果對(duì)比,表明復(fù)合脹形管件壁厚減薄更緩慢,壁厚分布更均勻,最終得到更大的支管長(zhǎng)度.

采用計(jì)算流體力學(xué)的方法,對(duì)雙層六直葉渦輪槳、雙層六斜葉渦輪槳以及雙層六直斜葉交替渦輪槳攪拌槽流場(chǎng)進(jìn)行研究。利用laminar層流模型對(duì)其在甘油與水的混合物中產(chǎn)生的流場(chǎng)進(jìn)行數(shù)值計(jì)算,得到三種不同結(jié)構(gòu)形式的雙層槳以恒轉(zhuǎn)速200r/min在攪拌槽內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的流場(chǎng)結(jié)構(gòu),對(duì)比分析軸向、徑向和周向的速度矢量圖、速度云圖以及速度分布曲線,為層流攪拌槽的設(shè)計(jì)和實(shí)際應(yīng)用提供了理論依據(jù)。

采用κ~ε雙方程紊流模型模擬了帶摻氣槽岸邊溢洪道具有大曲率水氣交界面的水流流場(chǎng),給出了溢洪道溢流堰、泄槽及挑流鼻坎的壓力分布、流速分布等水力特性并對(duì)摻氣槽摻氣特性進(jìn)行了定性分析.其中部分結(jié)果與模型試驗(yàn)結(jié)果吻合良好.對(duì)連續(xù)式和差動(dòng)式兩種不同坎型挑流鼻坎消能效果進(jìn)行對(duì)比,給出各自預(yù)挖坑底板紊動(dòng)能分布,結(jié)果表明多股水舌消能效果優(yōu)于單股水舌,可為挑流坎型優(yōu)化設(shè)計(jì)提供參考.

傳統(tǒng)采暖房?jī)?nèi)熱環(huán)境的三維數(shù)值模擬——為了分析傳統(tǒng)散熱器采暖房?jī)?nèi)的熱利用效果，在抽象物理模型基礎(chǔ)上，建立散熱器采暖房?jī)?nèi)熱環(huán)境的三維數(shù)值模型，模擬傳統(tǒng)采暖房?jī)?nèi)的熱環(huán)境，基于新型采暖熱舒適性標(biāo)準(zhǔn)分析散熱器安裝位置對(duì)采暖房?jī)?nèi)熱環(huán)境的影響．結(jié)果表明，...

深基坑開挖變形的三維數(shù)值模擬研究——采用三維快速拉格朗日差分分析方法(fastl~grangiananalysisofcontinua3d)將南京a、b大廈支護(hù)結(jié)構(gòu)(懸臂支護(hù)結(jié)構(gòu)、單層支點(diǎn)混合支護(hù)結(jié)構(gòu)、鉆孔灌注樁連拱支護(hù)結(jié)構(gòu))與一定范圍內(nèi)的土體(長(zhǎng)、寬、高)作為一個(gè)整體，結(jié)合基...

強(qiáng)夯加固回填土地基的三維數(shù)值模擬——針對(duì)回填土地基，基于abaqus有限元軟件，采用大變形幾何非線性三維有限元方法對(duì)強(qiáng)夯加固效果進(jìn)行了數(shù)值模擬。分析中考慮每一次夯擊引起的塑性變形，確定前次夯擊后土體塑性區(qū)開展的形狀，并調(diào)整塑性區(qū)的土性參數(shù)，以此作為...

軟土地基上建筑物沉降的三維數(shù)值模擬分析——受場(chǎng)地地質(zhì)條件的限制，很多建筑物采用高壓縮性的軟土作為天然地基，軟土地基的不均勻沉降會(huì)威脅到結(jié)構(gòu)的安全。不均勻沉降受上部荷載、結(jié)構(gòu)剛度以及土層的不均勻性等因素的影響，傳統(tǒng)的分層總和法不能全面地考慮這些...

斷層破碎帶隧道圍巖穩(wěn)定性差,為了解超前小導(dǎo)管注漿加固圍巖的效果,對(duì)隧道的開挖過(guò)程進(jìn)行了三維有限元數(shù)值分析,數(shù)值計(jì)算結(jié)果和隧道拱頂下沉量測(cè)結(jié)果都證明了所選預(yù)加固措施的有效性,保證了斷層破碎帶隧道施工的安全。

介紹了通徑為20″(1″=25.4mm)的大口徑中壓球閥閥體、新型c形金屬密封環(huán)組件等的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);在閥座與球體之間采用整體碟形彈簧和新型閥座密封填料,以保證高壓密封,提高使用壽命;閥芯采用空心球體結(jié)構(gòu)和分段沖壓成形加工工藝,有效地保證了球體的加工精度和質(zhì)量,降低了生產(chǎn)成本;在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中,充分考慮了球閥的密封、防火、啟閉傳動(dòng)及制造工藝的要求;對(duì)其中結(jié)構(gòu)復(fù)雜的球閥閥體和空心球形閥芯進(jìn)行了強(qiáng)度計(jì)算和ansys應(yīng)力、應(yīng)變模擬分析計(jì)算,二者計(jì)算結(jié)果一致,并認(rèn)為閥體的厚度由其大開孔處局部應(yīng)力的整體補(bǔ)強(qiáng)確定。

冰川槽谷是一種常見的冰川侵蝕地貌.在冰川侵蝕地貌研究中,冰川槽谷占據(jù)著重要地位.與發(fā)育的河流呈蛇曲狀成鮮明對(duì)照,發(fā)育的冰川槽谷往往比較寬直.這種比較直的冰川槽谷只是局部地區(qū)的特有現(xiàn)象還是普遍特征?控制冰川槽谷比較直的主因是什么?截至目前,學(xué)者暫未對(duì)這些科學(xué)問(wèn)題展開研究.本文運(yùn)用三維有限單元法,建立了冰川侵蝕作用的數(shù)值模型,模擬了冰川槽谷的侵蝕演化過(guò)程.數(shù)值模擬結(jié)果顯示:(1)彎曲蜿蜒的冰川在向深部侵蝕形成u形谷的同時(shí)還存在側(cè)向侵蝕,迎冰坡的侵蝕速率大于背冰坡的侵蝕速率;(2)坡度越小(大),冰川侵蝕作用強(qiáng)度越小(大);(3)冰流量越小(大),冰川侵蝕作用強(qiáng)度越小(大).冰川在侵蝕過(guò)程中,由于迎冰坡的侵蝕速率始終較背冰坡的大,導(dǎo)致冰川谷始終向著更直的形態(tài)發(fā)展.本文的主要結(jié)論是:冰川槽谷的形狀演化主要受冰川自身侵蝕機(jī)理的控制,冰川槽谷形態(tài)具有削彎取直的演化趨勢(shì).