湍流模型

摘要： 针对喷嘴两级雾化之间的内部关联问题,以十字旋芯喷嘴为研究对象,对其雾滴分布特性进行了实验和仿真计算研究。首先,介绍了十字旋芯喷嘴的二维结构;然后,基于Realizable k-ε湍流模型和Pressure-swirl-atomizer雾化模型,采用Fluent软件对螺旋倾角为30°、腔体直径为6 mm、压力为4 MPa~6 MPa的喷嘴内外流场进行了仿真分析,研究了螺旋倾角大小对雾化效果的影响;最后,搭建了喷嘴雾化性能实验系统平台,用DP-02滴谱仪测得了雾化粒径分布,结合实验数据验证了仿真方法的合理性。研究结果表明:选取内流域出口流速最大值作为计算外流域入口条件更符合实际情况;随着螺旋角增大,粒径在0μm~20μm的雾滴占比越来越大,粒径在60μm~80μm的雾滴占比越来越小,该结果可以为十字旋芯喷嘴的选择提供参考。

摘要： 为探寻不同湍流模型对直航潜艇阻力和流场仿真计算的影响,基于STAR-CCM+平台,以标准潜艇模型Sub-off为几何研究对象,采用有限体积法结合10种湍流模型对Sub-off的水动力及流场特征开展数值仿真研究.首先,以LES-Smagorinsky湍流模型开展网格及时间步长收敛性计算.其次,选定合适的网格方案和时间步长,结合10种湍流模型开展特定工况下的仿真计算.最后,利用甄选好的湍流模型分析Sub-off的流场特征.结果表明:10种湍流模型在潜艇的水动力性能及流场特征的预报方面存在较大差异,LES-Smagorinsky湍流模型不仅能较好地预报潜艇的水动力性能及流场平均量,还能准确预报流场的二次量.

摘要： 利用ANSYS FLUENT数值模拟软件,以Navier-Stokes方程为控制方程,基于有限体积法,采用Standard k-ε紊流模型,建立数值分析模型,通过在流场入口设置为质量入口的方式,在保持植被密度不变的情况下,对三种茎粗的刚性淹没植被明渠的水流特性进行了数值模拟研究。结果表明:试验结果与数值模拟计算结果进行对比,计算所得的流速值与试验值吻合良好,表明数值模拟方法可行。通过剖析流场流速分布变化,得到植被茎粗增加导致纵向流速减小的研究结论。通过分析流场流速的垂向分布,总结出靠近于植被的坡面流速变化幅度较小,水流紊动性较大,随着与植被偏离距离的持续增大,垂向流速变幅明显增大,植被对点流场的掺混紊动效应减弱。

摘要： 随着计算流体力学(Computational fluid dynamics,CFD)的快速发展,使得弯道水流的数值仿真研究成为趋势,但是由于弯道水流结构的复杂性,尤其是针对大模型及天然和天然河流进行数值模拟,往往需要极大的计算资源和很长的仿真时间。针对这一问题,提出RSM模型和刚盖假定法相结合的弯道水流的数值模拟方法,以Chang的试验室连续弯道水流试验结果为依据,建立并对比了不同的仿真模型,结果表明,该方法能有效节约计算资源,收敛性更佳,同时也能模拟整体的流动状态,更加适合于大模型及天然弯曲河流的数值模拟。

摘要： 本文基于CFD软件分析了二维圆管流道内的圆柱绕流问题。通过选取k-w和k-ε湍流模型,分析了两种湍流模型在计算圆柱绕流时的差异。结果显示在k-w能够更为准确地捕捉到涡脱落过程,St数与理论值相差不超过1%;而k-ε模型误差较大,达到10%以上。对比了定常和非定常k-w模型的区别,发现定常计算时无法捕捉到涡脱落的过程,流场趋于稳态,计算快速收敛。对比了不同雷诺数下k-ε和k-w模型对涡脱落的捕捉能力,k-w模型在低雷诺数时能够成功捕捉涡脱落过程,而k-ε模型则相反。

摘要： 为研究顺直明渠断面的流速分布,选取梯形明渠为例,基于计算流体动力学(CFD)方法建立三维顺直明渠数值仿真模型,采用刚盖假定法和流体体积(VOF)法分别捕捉自由水面,对比研究了不同宽深比明渠的断面流速分布;选取标准k-ε模型、RNG k-ε模型及雷诺应力模型(RSM)分别封闭雷诺平均(RANS)方程,对比评估了各数值模型的模拟效果。结果表明:刚盖假定法适用于宽深比大的宽浅明渠,VOF法适用于宽深比小的狭窄明渠,3种模型中RNG k-ε模型的模拟误差更稳定,更加适用于顺直明渠模拟。所建立的数值模型能够很好地模拟明渠断面的实际流速分布,模拟数值与实测数值的误差在6.00%以内。

摘要： 为探究翼型动态失速的高可信非定常模拟方法,以FFA-W3-241翼型为研究对象,采用开源计算流体动力学求解器OpenFOAM开展翼型动态失速下的流动模拟。研究重叠网格和滑移网格2种不同网格运动形式、2种不同时间步长、2种不同计算周期和OpenFOAM默认湍流模型与修正的k-ωSST湍流模型对动态失速过程中翼型气动力的模拟精度,并对流场结构进行分析。结果表明:修正模型预测的翼型气动力和流场特征与实验值更接近;重叠网格在翼型的动态失速模拟中更具优势。

摘要： 应用计算流体力学方法,通过与CAARC标准模型比对,确定了湍流模型,在此基础上,针对华东沿海地区含有C字型结构的某建筑群,模拟了夏季和冬季工况下连廊对区域风环境的影响。数值模拟结果表明,在夏季时,连廊的存在使C字型建筑背风区的风环境质量变差,易出现热量和灰尘聚集的现象,去掉连廊后气流滞留区内风速提高,该区域风环境质量得到改善;冬季时,连廊处存在较高的气压差值,气流经过建筑会形成地面漩涡气流和螺旋上升气流,易导致此处产生扬尘,去掉连廊后连廊处的气压差大幅减小,区域气流流动平缓,不易产生扬尘。

摘要： 随着新能源汽车行业的迅猛发展,行驶过程中发动机噪声的贡献消失,气动噪声成为了最容易引起顾客抱怨的问题。相关研究表明,通过侧窗玻璃表面脉动压力产生的湍流脉动和声场是汽车在高速行驶时的主要噪声源。基于开源软件OpenFOAM,采用SST-DDES湍流模型,分别对两款不同车型的前后侧窗玻璃24个点的表面脉动压力进行了数值模拟计算,并与风洞试验测试相结合进行验证。结果表明,仿真结果与试验结果基本吻合,证明了该方法可以有效捕捉侧窗玻璃的表面脉动压力结果,为后续的车内噪声计算打下基础,同时也有效缩短了开发周期,并降低了后期实车风洞试验的测试成本。

摘要： 计算流体力学被广泛用于可吸入药物在真实人体呼吸道区域沉积的研究,但存在计算效率不高的难点,无法满足临床应用所需。通过使用全结构化网格划分支气管树,应用k-ωSST、Transition SST、RSM-SSG和LES等湍流模型求解真实人体呼吸道流场,并与实验测量结果对比,验证不同湍流模型在计算真实人体呼吸道流场中的差异。在节约计算时间的同时,提出一套适合真实人体呼吸道模拟的快速且精确的流场仿真方法,并发现RSM-SSG湍流模型的计算结果与实验结果最为接近,为呼吸道计算流体力学仿真模拟的临床应用提供参考和依据。

摘要： 为分析现有湍流模型在内流仿真中的适用性和准确性,本文基于XSONIC数值计算平台,以NASA Rotor37跨声速轴向压气机转子为例,分别对比了S-A模型,Wilcox k-ω模型,Chien低雷诺数k-ε模型,Menter SST模型,SSG/LRR-ω雷诺应力模型和Langtry-Menterγ-Reθt湍流转捩模型等六种湍流模型的计算结果,考察了不同湍流模型对计算稳定性和计算精度的影响.结果表明,六种湍流模型中,SSG/LRR-ω雷诺应力模型具有最高的计算精度,除Menter SST模型外,其余四种湍流模型的计算值与实验值符合得较好,相比之下Menter SST模型具有最差的计算精度.

摘要： 为研究湍流模型在低温流体空化数值计算中的影响,本研究以Hord翼型为研究对象,采用基于密度修正(Density Corrected Model,DCM)的RNGk-ε湍流模型和滤波器(Filter-based Model,FBM)RNGk-ε湍流模型,计算液氮绕翼型的空化流动,获得了两种湍流模型计算得到的压力、空穴区域及相间质量传输的分布规律,通过与实验结果比较对两种湍流模型进行了评价.结果表明,与DCM模型相比,FBM模型计算得到的空化区域压降更大,空穴长度更小,蒸发质量梯度与凝结质量梯度更大,计算结果更接近实验值,说明FBM模型在低温流体空化模拟计算中适用性更好.

摘要： 利用CFD商业软件来预报水面船舶的运动阻力,以研究3种湍流模型的预报精度.以KCS船为例,先进行网格和时间独立性分析,以确定合适的网格数量和时间步长;然后,计算船舶在不同湍流模型下的总阻力系数.通过与船模试验比较,得出适合给定速度范围内水面船舶阻力预报的湍流模型,为进一步的准确预报打下基础.

摘要： 对于湍流问题的研究,目前主要采用的方法是数值模拟方法,然而数值模拟方法的普适性低,特定的方程表示了特定流动状态下的特征,只适用于特定的流动求解.随着深度学习的快速发展及实验数据量的逐步丰富,应用深度学习方法解决湍流问题的一种新的研究方向.本文提出了一种基于深度学习的湍流模型建模方法,该方法构建了深度神经网络模型,利用非线性雷诺应力模型的关系式生成了训练数据集,使用该数据集来训练深度神经网络,并用训练好的神经网络模型对雷诺应力做预测,实验结果表明预测效果很好,表明了深度学习方法用于湍流模型建模的可行性和有效性.在数据集中加入噪声进行实验,结果验证了模型具有一定的普适性.

摘要： 采用ANSYS Fluent程序建立了固体加热功率指数增长的气体冷却模型,分析了瞬态过程中的流动传热特性,通过数值模拟结果与3组实验数据进行对比,研究了标准k-ε模型、标准k-ω模型、过渡SST模型和RSM模型4种典型湍流模型对瞬态过程中流固耦合换热数值模拟结果的影响.通过分析发现:热负载指数提升过程中,热功率一部分用于对流换热,而另一部分仍留在固体内,且热功率提升速率越高,对流换热的占比越低;采用不同湍流模型模拟出的等效表面热流密度均低于实验值,且采用ε类湍流模型的模拟结果与实验数据更接近.

摘要： 本研究基于开源的CFD软件平台OpenFOAM,利用求解器InterPhaseChangeFoam,并对SST k-Omega湍流模型进行改造,模拟了均匀来流、不同空泡数工况下的NACA0012二维水翼空泡.考察分析了空泡流中的二维水翼水动力性能,包括水翼升力系数、阻力系数/机翼表面压力分布及其空泡形态.文中给出参数修正后不同湍流黏性t对空泡水动力性能的影响,将计算的数值模拟结果与试验结果相比较,确定了合适的修正模型参数取值.研究发现,随着空泡数的降低,机翼表面空泡形态逐渐由定常空泡转变为非定常空泡,并出现明显的空泡脱落现象.进一步的研究表明,机翼尾部涡结构是空泡脱落的主要原因.

摘要： 螺旋桨是当前应用最为广泛的推进器,轴向推力大,工作效率高,用来克服船舶在前进过程中的阻力,维持船舶的操纵运动.螺旋桨的数学模型是船舶运动建模的一个重要部分.利用RANS雷诺时均方程组,对螺旋桨的水动力性能参数进行研究计算.湍流模型选择k-ε模型来对RANS方程进行补充,使用ICEM软件进行网格划分,设定边界条件,得到螺旋桨在不同的进速系数下的推力和转矩,获得螺旋桨的特性曲线.再通过分析船舶的运动情况得到螺旋桨的运动模型.文章方法有利于分析和改善滑行艇的螺旋桨性能,并可应用于船舶控制系统分析和设计中.

摘要： 在雨天车辆行驶过程中,后视镜的镜面无雨水污染对安全行驶至关重要.本文采用拉格朗日方法追踪雨水颗粒轨迹和液膜模型来表征雨水在镜面的流动情况.此外,后视镜周边气流流场复杂,因此研究了不同湍流模型对后视镜雨水溢流的影响.通过与风洞试验进行对比分析,大涡模型(LES)能够获得较好的一致性,并基于该模型研究了后视镜造型特征对后视镜溢流的影响.

摘要： 为了揭示旋流雾化喷嘴内部的流动机理,有效预测其雾化特性,采用欧拉-欧拉多相流模型和RSM湍流模型对喷嘴内部的气液两相流动进行了数值模拟,分别得到了旋流喷嘴内部混合腔和喷口的压力场、切向速度场、径向速度场,以及发现了喷嘴内部流场存在不对称的旋流组合涡.在此基础分析了气液两相流体的混合和雾化特性.实验验证了两相旋流式喷嘴的雾化效果.数值模拟的结果与实验结果基本吻合,验证了所采用的湍流模型和计算方法的准确性.

摘要： M型船是一种新型滑行艇,同时具备普通滑行艇的阻力特性、高速多体船的耐波性能,以及微气泡减阻船优异的阻力性能.为了实现对M型船不同航行阶段中复杂变航态过程的动态捕捉、对阻力性能的精确预报,以及对非排水航行阶段复杂的水气二相流场的模拟,基于粘性CFD软件STAR-CCM+的重叠网格技术,对M型船在静水中从排水、过渡到滑行航行阶段进行数值模拟,从船体表面网格大小讨论了网格独立性,结合计算资源以确定最佳的网格方案;将阻力和纵倾角的计算值与试验值进行对比,从湍流模型与y+值以及时间步长独立性讨论了不同航行阶段的模拟需求;从水气二相流的模拟讨论了M型船在不同航行阶段的减阻原理.

摘要： 本发明公开了一种基于湍流能谱耦合v2‑f系列模型的网格自适应湍流模拟方法，其实现的主要过程包括：步骤一，判断是否应用屏蔽函数；步骤二，识别当地网格尺度；步骤三，基于湍流能谱积分耦合v2‑f系列模型构造尺度相关的调节函数；步骤四，使用调节函数重构v2‑f系列模型的湍流粘性；步骤五，基于v2‑f系列模型，使用重构的湍流粘性进行湍流模拟。本发明通过识别当地网格大小，确定当地网格长度尺度Δ

摘要： 本发明公开了一种基于湍流能谱耦合k‑ε系列模型的网格自适应湍流模拟方法，其实现的主要过程包括：步骤一，判断是否应用屏蔽函数；步骤二，识别当地网格尺度；步骤三，基于湍流能谱积分耦合k‑ε系列模型构造尺度相关的调节函数；步骤四，使用调节函数重构k‑ε系列模型的湍流粘性；步骤五，基于k‑ε系列模型，使用重构的湍流粘性进行湍流模拟。本发明通过识别当地网格大小，确定当地网格长度尺度Δ*，进而通过湍流能谱积分构造尺度相关函数对湍流粘性进行重构，实现网格自适应模拟，有效克服了现有RANS/LES混合模型对网格的经验依赖度高的问题，大幅减少计算耗费，显著加快湍流模拟进程，为解决复杂工程流动问题的快速高精度模拟提供了高效的数值模拟方法。

摘要： 本发明公开了一种基于湍流能谱耦合k‑ω系列模型的网格自适应湍流模拟方法，其实现的主要过程包括：步骤一，判断是否应用屏蔽函数；步骤二，识别当地网格尺度；步骤三，基于湍流能谱积分耦合k‑ω系列模型构造尺度相关的调节函数；步骤四，使用调节函数重构k‑ω系列模型的湍流粘性；步骤五，基于k‑ω系列模型，使用重构的湍流粘性进行湍流模拟。本发明通过识别当地网格大小，确定当地网格长度尺度Δ*，进而通过湍流能谱积分构造尺度相关函数对湍流粘性进行重构，实现网格自适应模拟，有效克服了现有RANS/LES混合模型对网格的经验依赖度高的问题，大幅减少计算耗费，显著加快湍流模拟进程，为解决复杂工程流动问题的快速高精度模拟提供了高效的数值模拟方法。

摘要： 本发明公开了一种基于湍流能谱耦合RSM模型的网格自适应湍流模拟方法，其主要过程包括：步骤一，判断是否应用屏蔽函数；步骤二，识别当地网格尺度；步骤三，基于湍流能谱积分耦合RSM模型模型构造尺度相关的调节函数；步骤四，使用调节函数重构RSM模型的雷诺应力张量和湍流粘性；步骤五，基于RSM模型，使用重构的雷诺应力张量和湍流粘性进行湍流模拟。本发明通过识别当地网格大小，确定当地网格长度尺度Δ*，进而通过湍流能谱积分构造尺度相关函数对雷诺应力张量和湍流粘性进行重构，实现网格自适应模拟，克服了现有RANS/LES混合模型对网格的经验依赖度高的问题，大幅减少计算耗费，显著加快湍流模拟进程，为解决复杂工程流动问题提供了高效的数值模拟方法。

摘要： 本实用新型提供一种湍流器上盖，包括依次连接的顶板、侧壁和底板，所述底板上设有进气口，所述侧壁上设有两个以上的出气口，所述底板上设有连接部。本实用新型中，顶板用于将湍流器上盖的顶部密封，连接部用于与湍流子内筒体的上端进行连接，气体从湍流器上盖的侧壁上流出，相邻的湍流器上盖之间的气体相互对流，即相邻的内筒体之间的气体能在内筒体的上方相互对流。因此，本实用新型的湍流器上盖能够提高气体的湍流程度，提高脱硫的效果。本实用新型还提供一种湍流子，以及提供一种湍流器，具有除硫效率高的优点。

摘要： 本发明公开了一种针对k‑epsion湍流模型的湍流长度尺度修正方法，本修正方法以无量纲速度散度λl的值为基本自变量来确定修正源项的大小，通过控制函数tanh(h2(η‑h3))‑1实现了对修正源项作用区域的控制。本发明方法不依赖于壁面距离这一参数，而是根据流场中速度散度的强度大小来确定修正源项的大小，可以有效避免现有代数方法的不足。

摘要： 本发明公开了一种针对SST湍流模型的湍流长度尺度修正方法，本修正方法以无量纲速度散度λl的值为基本自变量来确定修正源项的大小，通过控制函数tanh(h2(η‑h3))‑1实现了对修正源项作用区域的控制。本发明方法不依赖于壁面距离这一参数，而是根据流场中速度散度的强度大小来确定修正源项的大小，可以有效避免现有代数方法的不足。

摘要： 一种基于湍流建模机器学习的湍流模型修正方法，属于航空发动机内部流动计算流体模拟软件领域。由于旋转部件内在的局部加速、复杂涡结构、分离、激波与附面层干扰、高空低雷诺数分离等复杂流动特征，基于RANS湍流模型的基本理论，发展旋转部件内流特点的湍流模型修正方法。首先基于机器学习的算法梳理现有国内外高精度模拟与试验数据库，得到叶轮机复杂流场主要流动特征，并采用湍流建模机器学习方法修正RANS湍流模型，其中重点考虑压力梯度、旋转、曲率与分离的影响，提升对叶尖泄露流等叶轮机模拟问题的精度，改进现有雷诺平均湍流模型的精度和适用性，经过验证精度提高10％以上。

摘要： 本发明公开了一种针对k‑epsion湍流模型的湍流长度尺度修正方法，本修正方法以无量纲速度散度λl的值为基本自变量来确定修正源项的大小，通过控制函数tanh(h2(η‑h3))‑1实现了对修正源项作用区域的控制。本发明方法不依赖于壁面距离这一参数，而是根据流场中速度散度的强度大小来确定修正源项的大小，可以有效避免现有代数方法的不足。

摘要： 本发明公开了一种针对SST湍流模型的湍流长度尺度修正方法，本修正方法以无量纲速度散度λl的值为基本自变量来确定修正源项的大小，通过控制函数tanh(h2(η‑h3))‑1实现了对修正源项作用区域的控制。本发明方法不依赖于壁面距离这一参数，而是根据流场中速度散度的强度大小来确定修正源项的大小，可以有效避免现有代数方法的不足。