基于LBM的风窗流场数值模拟与PIV实验研究

风窗流场分布规律对于粉尘、瓦斯、有毒有害气体运移规律以及风窗局部阻力计算具有一定的影响，而常用的CFD方法在模拟风窗后阶湍流流场这类问题上存在计算复杂度高的问题，针对此问题，结合格子玻尔兹曼(LBM)方法在流场模拟方面具有求解精度高、计算复杂度小的特点，采用多松弛格式的格子玻尔兹曼方法(MRT-LBM)对巷道风窗流场进行模拟研究。为验证格子玻尔兹曼方法对风窗流场模拟的有效性，利用粒子图像测速仪(PIV)对风窗流场分布规律进行实验验证研究。研究结果表明:LBM模拟风窗流场回流区长度为340 mm，风窗主流风速最高达19.1 m/s；PIV实验测试风窗流场回流区长度为320 mm，风窗主流风速最高达18.4 m/s，在相同模型条件下，LBM模拟结果与PIV实验测试结果基本保持一致。LBM与Fluent模拟进行对比，模拟精度、运行速度和操作便捷性要优于Fluent模拟。     

珠三角干季边界层垂直温度结构对空气质量的影响

文章通过利用2013年12月和2014年10月在珠三角开展大气边界层观测试验得到的垂直温度探空资料和逐日空气质量资料,从逆温层和低空稳定能量等角度研究了珠三角干季边界层垂直温度结构对空气质量的影响。结果表明:珠三角处于冷空气前影响时,较弱的气团活动有利于低空逆温层的持续存在和贴地逆温的发展,珠三角污染日逆温层高度主要分布在0～1 000 m之间。其中贴地逆温出现频率约为35%,低空逆温层尤其是夜间频繁出现的贴地逆温使得污染物累计在近地面气层内,对珠三角空气质量有重要影响。低空稳定能量(E_w)能够较好地反映珠三角大气垂直扩散能力,珠三角AQI与500～800 m处气层稳定能量相关性较好,说明500～800 m气层是影响珠三角空气质量的关键气层,当珠三角该层稳定能量15 J/cm~2时,大气垂直扩散能力较弱,珠三角空气质量恶化的可能性较高。     

大气环境的多分辨率建模研究

大气环境多分辨率建模是大气环境建模与仿真的关键技术之一,也是复杂系统分布式交互仿真技术发展的必然需求.面向直升机飞行仿真,明确了大气环境分辨率、大气环境多分辨率建模的概念和研究内容,探讨了大气环境多分辨率建模的方法,并利用中尺度大气模式--WRF对直升机的低空飞行大气环境进行了多分辨率建模.     

引水工程前后西湖流场的数值模拟研究

采用Delft 3D水动力学计算模型,对西湖西进工程前后的流场进行了模拟,计算结果与实测资料较为吻合,模型真实可靠.各种工况下的流场模拟结果表明在不考虑风场的情况下,各进出水口的流量和位置决定了西湖的流场结构,而流场结构决定了水体的推移扩散规律.总体上,南湖水体推移扩散效果最好,西里湖、外湖和岳湖次之,北里湖最差,基本不能被置换.西湖水体的置换效果主要取决于可被置换区域的面积和引水量,而可被置换区域大小主要取决于流场结构.因此,在引水量不变的前提下,优化西湖水体置换效果的根本途径就是调整进出水口位置和流量大小,以改变流场结构.     

汽车环境风洞地面区域流场数值仿真

目的 探究汽车环境风洞地面区域流场规律,获取风洞边界层抽吸装置的最佳抽吸率和底盘测功机对风洞地面区域边界层厚度、风速、总压和静压的影响规律,并比较MRF法和旋转壁面法对底盘测功机转毂转动模拟的精度。方法 运用计算流体动力学方法对汽车环境风洞流场进行数值仿真计算。结果 边界层抽吸装置对应于喷口风速120 km/h时的最佳抽吸率为0.048。底盘测功机区域总压呈现下降趋势。相比于存在底盘测功机,汽车环境风洞无底盘测功机时,底盘测功机区域内相同位置的边界层厚度会增加1.28~ 12.22 mm。在前转毂的前侧、上侧、后侧和后转毂的上侧和后侧会有一个高风速区域,区域内风速比设定风速高1%~4%,与无底盘测功机相比,区域内静压值低0.32~46.02 Pa。在前后转毂前侧和后侧与地面相连接的凹部会有一个低风速区域,区域内风速比设定风速低1%~5%,与无底盘测功机相比,区域内静压值高0.08~49.34 Pa。底盘测功机转毂的转动会使附近区域的地面边界层厚度变大。在前转毂前侧,采用旋转壁面法进行模拟比MRF法地面边界层厚度增加近8 mm,而在其他位置,2种模拟方法对边界层厚度的模拟差别在1.5 mm以内。使用MRF法和旋转壁面法对底盘测功机区域风速和静压分布的模拟精度一致,而旋转壁面法对总压趋势的模拟更加准确。结论 底盘测功机会对地面区域一定范围内边界层厚度、风速、总压和静压产生影响,旋转壁面法比MRF法更适合底盘测功机区域地面边界层厚度、风速、总压和静压的模拟。     

气浮旋流一体化油水分离器结构选型模拟研究

采用FLUENT模拟技术,应用可靠的物理模型、划分结构化网格,选用合理的模拟方法,对两种不同结构分离器单相流场和油气水三相分离效率开展了模拟研究,结果表明:两种结构分离器切向速度流场衰减速度均较慢,采用渐缩式内筒结构的"2"型分离器切向速度对称性、极大值均优于"1"型分离器;两种结构分离器均存在两组"零轴速包络面",不利于分离器收油操作,需设计特殊的收油装置、收油结构;两种结构分离器分离效率均随处理量、溶气水量、分流比以及溶气比的增加而增加,但"2"型分离器分离效率明显高于"1"型,"2"型分离器溶气水量、分流比最优值明显小于"1"型分离器。     

精密离心机机箱设计研究

本机箱是精密离心机的重要组件,它可为离心机旋转平台提供良好的气流环境,为电容测微仪提供稳定支承,对保证离心机稳定可靠的运行有重要意义。针对10-6级精密离心机的使用要求,通过功能分析,确定了光滑环形整流罩形式的机箱结构。在此基础上,完成了机箱的结构设计和工艺分析,并进行了力学计算和试验测试。分析和试验结果表明,所设计的机箱可改善离心机风阻力矩和风阻波动,可有效降低风阻对离心机精度的影响。     

掘进巷道瓦斯分布数值实验研究

根据局部通风流场特点确定适合矿井局部通风掘进巷道工作面瓦斯与风流质量交换的数学模型,在近壁面使用标准壁面函数法解决近壁面的流动,在湍流充分发展区,使用RNG k-ε双方程湍流模型;讨论考虑巷道支护的情况下壁面粗糙度的影响,确定矿井掘进工作面局部通风模型网格划分的方法、掘进头瓦斯涌出的边界条件;利用计算流体力学(CFD)软件Fluent对掘进工作面的风流与瓦斯的混合过程进行了模拟;得出不同瓦斯涌出量情况下掘进巷道工作面风流分布和瓦斯浓度的分布规律。研究表明:瓦斯涌出量和风速对流场分布有影响,随着瓦斯涌出量的增大和风速的降低,瓦斯对流场的影响越来越明显。     

Carrousel氧化沟的三维流场模拟与分析

利用CFD的Fluent软件，采用标准的三维K—ε紊流模型，对桂林市七里店污水处理厂1#氧化沟的流场进行了数值模拟，对导流墙和推进器附近的流速进行了计算分析。结果表明，氧化沟下层流速较低，局部区域流速低于0．2m／s。为了防止污泥沉降，应进一步降低推进器位置。能量损失分析表明，卡罗塞氧化沟能量损失主要来源于沿程摩擦损失和局部损失。可通过增加墙体光滑度、降低入口高度以及增加导流墙的曲率半径等措施减少能量损失，改善现有氧化沟的水力特征。     

多点网格流速在线测量方法研究

烟气流速是CEMS监测的重要参数,其准确性直接关系到污染物排放总量。由于受安装场地的限制,同一烟道截面流速分布不均匀,单点测量难以真实反映断面流真实流速。根据某电厂流速监测现状,结合Fluent软件对烟道流场进行模拟分析和手工网格采样理论,提出多点网格在线流速测量方法,明显提高流速测量精度和代表性。