基于FLUENT的管壳换热器壳程流场数值模拟与分析

通过简化管壳式换热器模型,采用非结构网格划分,选用κε湍流模型,应用CFD软件FLUENT对壳程流体流动和传热过程进行了数值模拟,得到了不同折流板间距情况下壳程流体温度场、压力场以及速度场的分布情况。分析了折流板间距对壳程流体流场分布、换热器传热速率以及压力损失的影响,并得出了进口流速与传热量和压力损失之间的关系。模拟结果与理论研究结果相符合,对管壳式换热器的设计和改进有一定的参考价值。     

紧耦合式排气歧管热应力分析方法研究

以紧耦合式排气歧管为研究对象,为使其在高温和常温的循环作用下正常工作,采用STAR-CCM+流体软件和ABAQUS固体软件联合仿真的方法建立了流体域CFD模型和固体域CAE模型,并进行了瞬态双向流固耦合换热分析。基于该方法精确计算出了排气歧管流体域外壁面的对流换热系数场和整个固体域的温度场,以及循环温度场内排气歧管的热应力和等效塑性应变。对局部支管进行了优化,使排气歧管的塑性应变得到显著改善。     

玄云SW120B航空发动机尾流热流场数值分析

以玄云SW120B航空发动机为研究对象,在纯气相作用和发动机慢车状态下,对尾部热流场进行建模和数值模拟,通过分析尾部温度场和流场特性,得到温度和流速的分布及变化规律。在喷口端面中心建立坐标系,研究结果显示：尾流出口处热流的温度和流速呈三维锥体分布,以喷口为中心向外扩散,流体远离喷口0.6 m处开始呈现偏离中心轴向的趋势。尾流高温区域为：z<0.9 m,y<0.5 m,温度范围为569～976 K。低温区域为：z>2.5 m,y>0.6 m,最高温度不超过323 K。尾流高流速区域为：z<0.2 m,y<0.2 m,流速范围为77～100 m/s。低流速区域为：z>0.9 m,y>0.2 m,最高流速不超过20 m/s。人体安全区距离为：z>2.5 m,y>0.5 m。研究方法可为大型民航发动机尾流热流场分析和发动机慢车下的地面除冰作业安全区域划分提供参考。     

3300 m3大型气升式环流反应器数值研究

针对目前机械搅拌餐厨垃圾厌氧发酵罐存在搅拌能耗高、流场混合效果差等问题,课题组提出了气升式环流反应器。采用FLUENT软件对大型气升式环流反应器内气液两相流流场进行数值模拟,研究导流筒直径的变化对反应器内流场、气相体积分数和循环液速的影响。模拟结果表明：反应器内介质形成循环流动时,导流筒内侧沿壁处出现区域小面积环流。改变导流筒的直径及高度对反应器内气相体积分数影响较小,当导流筒直径为2.5～2.9 m或导流筒高度为15.2～15.8 m时,反应器内液体速率较大,环流效果较好。增大表观气速,反应器内气相体积分数和液体速率均有所增大。文中研究为大型环流反应器的结构优化提供参考。     

地层热流体活动与有机质成烃的关系

地层热流体是一个完全的地质概念,它主要是盆地内温度与压力的函数。在地层热流体层段,主要研究热流体在地层局部产生的温度场和压力场的异常,从而考虑它对有机质演化的影响。在综合前人研究成果基础上,提出了地层热流体对有机质成烃有促进作用之外,还存在抑止作用。     

飞机除冰冲击射流多相流耦合模型研究

以飞机除冰喷洒作业为研究对象,对冲击射流与冲击壁面进行建模和数值模拟,分析了冲击壁面的速度压力分布特性。用相场函数φ解释了相场和水平集模型模拟出的射流偏转现象,探讨了冲击射流周围压强分布梯度不均匀的原因,以Realizable k-ε湍流模型为基础对比了不同多相流数值模型的模拟结果。发现冲击射流的截面沿着中心轴线呈锥状发展,在滞点处流速迅速衰减为0,压强达到最大值。壁面射流在偏离滞点0.15～0.2 m的位置逐渐获得最大流动速度。最后对比了实验常用的紊流系数与不同多相流模型的模拟结果。综合考虑模型模拟出的速度、压力分布特性及射流紊流系数得出结论：混合物模型和相传递混合模型比较适合进行飞机除冰射流以及类似的大流速、多流体微团类的流动研究。     

实用混凝土箱梁温度应力计算方法

骤然降温和日照温差在混凝土桥梁截面上产生非均匀的温度分布,从而产生温度应力,而各国规范给出的温度梯度模式又不能准确反应特定桥梁个体的实际情况。详细介绍了基于ANSYS的温度应力计算方法,可以考虑季节、桥梁地理位置、走向、材料特性、结构尺寸、翼缘板对腹板的遮阴作用等各种因素的影响,计算出一天任何时刻的温度分布,然后根据温度场计算结果用超级梁单元计算温度应力,不仅速度快而且对变截面梁、曲线梁等复杂情况均可取得满意结果。     

微型动静压轴承FLUENT仿真研究

采用动静压轴承的工作特点,分析和建立了微型动静压轴承工作时油膜数学模型。通过计算流体力学软件Fluent对螺旋油腔在低黏度介质中的仿真研究,得到出口截面的温度数据,并且分析了该轴承在静态和动态时的温度场和压力场分布情况。     

变导流能力下压裂井生产动态研究

人工裂缝长期导流能力随时间变化, 据此建立了考虑人工裂缝长期导流能力变化的数学模型。应用数值模拟方法研究长期导流能力变化对地层压力场及流场分布和压裂井产能的影响。数模结果表明： 裂缝长期导流能力的损失, 会导致地层流体更多地通过井底附近的裂缝流入井底, 优化了裂缝内的流场, 减缓了压裂井产能递减速率; 其他情况相同时, 裂缝半长越长, 裂缝长期导流能力的损失对压裂井产能的影响越大。     

气液双相流体通过锐缘孔板的理论研究和流体可压缩性对试验结果的影响

本文对前人的工作作了综述。作者采用分相动量模型对于气液双相流体通过锐缘孔板时的流动特性作了理论分析。根据双相流动量微分方程在假定流体为不可压缩的条件下,导出了计入各相流量系数差异影响时双相流通锐缘孔板的分相模型基本方程。常用的Chisholm关系式和Murdock关系式是作者得出的这一关系式的特例。因此,作者得到的关系式更具有普遍意义。此外,根据作者的推导,在不考虑相间切应力的条件下,由不同的途径同样得到了Chisholm关系式。由此,对于一般认为Chisholm式的特点是计入相间切应力这一观点,作者提出了自己的看法。本文对于不同孔板截面比m值对试验结果的影响也进行了研究。作者认为m值的影响主要是压缩性的影响。当在高质量流速、高x、小m的情况下,流体压缩性的影响是不容忽略的,在这一方面试验结果和作者的理论分析是完全一致的。     

烟熏炉加热仓流动性能研究

针对某款烟熏炉在使用过程中出现的烟熏效果不佳、加热仓内上下2部分食物蒸煮不均匀的问题,采用CFD技 术,依据烟熏炉结构特点与加工要求,研究加热仓的气流场仿真分析的建模方法。提出采用二维简化建模分析方法,提 高计算效率。根据加热仓气流场的仿真结果,论文提出了在加热仓进风口增加导流板结构的方案。仿真与实验结果表 明：导流板有效地改善了加热仓内的流场分布,有助于克服加热仓内流场分布不均匀导致的食品加工效率低的问题。该 研究具有良好的实用价值。     

柔性管道中纳米流体的熵与辐射传热研究

采用压力梯度和外加均匀轴向电场驱动,探究纳米流体在平行板柔性纳米管道中的流动与传热特性.利用双电层模型,基于壁面低电势的假设,借助于Debye-Hückel线性化近似化简Poisson-Boltzmann(P-B)方程,得到电势场分布,进而在考虑粘性耗散,壁面滑移,焦耳热和热辐射效应情况下,求解修正的Navier-Stokes(N-S)动量方程和能量方程,获得了速度场和温度场的解析解,以及努塞尔数和熵,并对各物理量进行了图形化描述,分析了不同参数对流体流动和传热的影响.     

散热筋结构盘式制动器温度场有限元分析与优化

结合热分析理论,采用数值法代入温度边界条件,对带有散热筋结构的通风盘式制动器进行了温度场分析和优化。建立制动盘的三维模型,在此基础上对制动盘的温度特性进行瞬态温度场分布的仿真分析,得到制动盘在制动行程中的温度场、内外部温度梯度分布以及温度变化的时间曲线。使用Isight进一步对制动盘进行了结构优化,改善温度场分布并返回到有限元模型进行仿真对比论证,为制动器的设计优化提供了相应的理论基础,也在很大程度上为由温度场引起的制动器失效判断提供了分析改进手段。     

布置错位通道的微混合器内流体热混合特性

基于常规平面微混合器内流体混合特性的研究,对布置错位通道的微混合器进行了三维数值模拟,分析了指定Reynolds数范围内微通道内流体的热混合特性。计算模型采用有限体积法离散、SIMPLEC算法进行层流计算。结果表明,温度在指定范围变化时,其对混合性能的扰动作用较小。此外,由于错位通道结构所产生的漩涡在促进混合的同时降低了流体工质的温度。     

柔性墩温度场测试与回归计算分析

本文介绍柔性墩温度场测试方法。根据××桥现场实测典型变温温度场,进行曲线回归温度场计算,再推算柔性墩温度应力的计算方法。     

卷式膜组器结构设计研究

利用计算流体力学技术模拟和分析了卷式膜组器中的隔网结构对流体流动的影响,并对优化设计提出了一些建议。基于周期性边界条件在平板隔网中划分了一定类型的可重复单元作为计算模型并进行了计算。膜壁上的剪切力、压降和特征面上的流速分布这三方面的因素被用来衡量不同模型的计算结果,并由此分析比较了模型的优劣。     

海上稠油热采井井筒温度场模型研究及应用

摘要：海上稠油油田的开发越来越受到人们的重视,多元热流体吞吐是一项集热采、烟道气驱等采油机理于一体的新型、高效稠油开采技术,该技术在渤海油田进行了现场试验并取得了成功。以渤海 M 油田多元热流体吞吐实验井为例,介绍了海上稠油油田多元热流体吞吐工艺的特点;研究了热流体吞吐井各传热环节及井筒温度场分布模型,建立了井筒综合传热系数的计算方法,并以海上实际热流体吞吐井为例进行了计算。在此基础上,模拟了隔热油管导热系数、下入深度、多元热流体组成等工艺参数对热采效果的影响,并得到了一些有益的结论,为海上稠油油田规模化热力采油工艺方案优化设计起到指导性作用。     

CSP结构的热场分析

本文利用ansys软件对CSP结构建立起二雏和三维模型，通过仿真得到了在稳态情况下CSP结构热场分布，从而进一步说明在相同条件下，利用三维模型计算的温度场比二维平面模型计算的温度场偏低，这是由于长度方向上的近似引起温度场计算的误差。     

双螺杆泵Ω形对称型螺杆流场数值分析

由于螺杆泵几何结构及流体流动状态较为复杂,其压力分布和速度等特性很难用数学解析法来分析计算。本文利用参数化设计模块建立双螺杆泵Q形对称型螺杆三维模型,构建双螺杆流道的流场分析模型,运用有限元分析方法得出了双螺杆泵流道内压力场和速度场分布规律。结果表明：流体在流道中的流速分布具有规律性,整个流道的流场速度高低交替变化,在螺杆与衬套间隙处的流动为层流,螺旋面接触区内的流动为复杂的湍流,离螺杆啮合区近的螺旋槽内易发生涡流。本研究结果对于了解双螺杆泵螺杆工况下的性能情况具有重要的参考价值。