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Computational fluid dynamics simulation of gas-liquid two phases flow in 320 m^3 air-blowing mechanical flotation cell using different turbulence models 被引量:4
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作者 沈政昌 陈建华 +2 位作者 张谌虎 廖幸锦 李玉琼 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS CSCD 2015年第6期2385-2392,共8页
According to the recently developed single-trough floating machine with the world's largest volume(inflatable mechanical agitation flotation machine with volume of 320 m3) in China, the gas-fluid two-phase flow in... According to the recently developed single-trough floating machine with the world's largest volume(inflatable mechanical agitation flotation machine with volume of 320 m3) in China, the gas-fluid two-phase flow in flotation cell was simulated using computational fluid dynamics method. It is shown that hexahedral mesh scheme is more suitable for the complex structure of the flotation cell than tetrahedral mesh scheme, and a mesh quality ranging from 0.7 to 1.0 is obtained. Comparative studies of the standard k-ε, k-ω and realizable k-ε turbulence models were carried out. It is indicated that the standard k-ε turbulence model could give a result relatively close to the practice and the liquid phase flow field is well characterized. In addition, two obvious recirculation zones are formed in the mixing zones, and the pressure on the rotor and stator is well characterized. Furthermore, the simulation results using improved standard k-ε turbulence model show that surface tension coefficient of 0.072, drag model of Grace and coefficient of 4, and lift coefficient of 0.001 can be achieved. The research results suggest that gas-fluid two-phase flow in large flotation cell can be well simulated using computational fluid dynamics method. 展开更多
关键词 computational fluid dynamics (cfd simulation flotation cell gas-liquid two-phases flow
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A simplified approach to modelling blasts in computational fluid dynamics (CFD) 被引量:2
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作者 D.Mohotti K.Wijesooriya S.Weckert 《Defence Technology(防务技术)》 SCIE EI CAS CSCD 2023年第5期19-34,共16页
This paper presents a time-efficient numerical approach to modelling high explosive(HE)blastwave propagation using Computational Fluid Dynamics(CFD).One of the main issues of using conventional CFD modelling in high e... This paper presents a time-efficient numerical approach to modelling high explosive(HE)blastwave propagation using Computational Fluid Dynamics(CFD).One of the main issues of using conventional CFD modelling in high explosive simulations is the ability to accurately define the initial blastwave properties that arise from the ignition and consequent explosion.Specialised codes often employ Jones-Wilkins-Lee(JWL)or similar equation of state(EOS)to simulate blasts.However,most available CFD codes are limited in terms of EOS modelling.They are restrictive to the Ideal Gas Law(IGL)for compressible flows,which is generally unsuitable for blast simulations.To this end,this paper presents a numerical approach to simulate blastwave propagation for any generic CFD code using the IGL EOS.A new method known as the Input Cavity Method(ICM)is defined where input conditions of the high explosives are given in the form of pressure,velocity and temperature time-history curves.These time history curves are input at a certain distance from the centre of the charge.It is shown that the ICM numerical method can accurately predict over-pressure and impulse time history at measured locations for the incident,reflective and complex multiple reflection scenarios with high numerical accuracy compared to experimental measurements.The ICM is compared to the Pressure Bubble Method(PBM),a common approach to replicating initial conditions for a high explosive in Finite Volume modelling.It is shown that the ICM outperforms the PBM on multiple fronts,such as peak values and overall overpressure curve shape.Finally,the paper also presents the importance of choosing an appropriate solver between the Pressure Based Solver(PBS)and Density-Based Solver(DBS)and provides the advantages and disadvantages of either choice.In general,it is shown that the PBS can resolve and capture the interactions of blastwaves to a higher degree of resolution than the DBS.This is achieved at a much higher computational cost,showing that the DBS is much preferred for quick turnarounds. 展开更多
关键词 Blast loads computational fluid dynamics Explosions Numerical simulations
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Computational simulation of convective flow in the Earth crust under consideration of dynamic crust-mantle interactions 被引量:1
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作者 赵崇斌 彭省临 +2 位作者 刘亮明 B.E.HOBBS A.ORD 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS 2011年第6期2080-2084,共5页
The finite element method was used to solve fluid dynamic interaction problems between the crust and mantle of the Earth. To consider different mechanical behaviours, the lithosphere consisting of the crust and upper ... The finite element method was used to solve fluid dynamic interaction problems between the crust and mantle of the Earth. To consider different mechanical behaviours, the lithosphere consisting of the crust and upper mantle was simulated as fluid-saturated porous rocks, while the upper aesthenospheric part of the mantle was simulated as viscous fluids. Since the whole lithosphere was computationally simulated, the dynamic interaction between the crust and the upper mantle was appropriately considered. In particular, the mixing of mantle fluids and crustal fluids was simulated in the corresponding computational model. The related computational simulation results from an example problem demonstrate that the mantle fluids can flow into the crust and mix with the crustal fluids due to the resulting convective flows in the crust-mantle system. Likewise, the crustal fluids can also flow into the upper mantle and mix with the mantle fluids. This kind of fluids mixing and exchange is very important to the better understanding of the governing processes that control the ore body formation and mineralization in the upper crust of the Earth. 展开更多
关键词 computational simulation crustal fluids mantle fluids fluid dynamic interaction
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基于EFD和CFD组合方法的肥大船型功率预报研究 被引量:2
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作者 高旋 高玉玲 陈伟民 《中国航海》 北大核心 2025年第1期150-156,共7页
对三种肥大船型不同载况下形状因子(1+k)的确定方法及其适应性开展研究,探讨建立基于模型试验流体动力学(EFD)和计算流体动力学(CFD)组合方法的肥大船型实船功率预报方法。以某肥大型散货船为主要研究对象,分别采用模型试验和数值模拟... 对三种肥大船型不同载况下形状因子(1+k)的确定方法及其适应性开展研究,探讨建立基于模型试验流体动力学(EFD)和计算流体动力学(CFD)组合方法的肥大船型实船功率预报方法。以某肥大型散货船为主要研究对象,分别采用模型试验和数值模拟方法确定形状因子并进行对比分析,然后采用EFD和CFD组合方法进行实船性能预报。研究表明:基于CFD获取形状因子并结合模型试验进行肥大船型功率预报,结果与实船试航结果比较接近且在误差允许范围内,验证基于EFD和CFD组合方法预报实船航速功率具有实用性和可行性。 展开更多
关键词 模型试验流体动力学 计算流体动力学 模型试验与数值计算组合方法 形状因子 实船功率预报
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水悬浮造粒搅拌釜内气液固三相混合特性CFD模拟 被引量:1
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作者 卢玉成 黄涛 +4 位作者 罗亚军 刘佳辉 巩飞艳 严超宇 刘晓星 《化工进展》 北大核心 2025年第8期4556-4566,共11页
针对含能材料水悬浮造粒工艺气液固三相搅拌过程,采用Eulerian多相流流体体积(VOF)模型对搅拌釜内气液相界面变化及固相分散行为进行了数值模拟,考察了转速和液相黏度对自由液面形态、固相浓度分布及固相速度分布变化的影响。结果表明,... 针对含能材料水悬浮造粒工艺气液固三相搅拌过程,采用Eulerian多相流流体体积(VOF)模型对搅拌釜内气液相界面变化及固相分散行为进行了数值模拟,考察了转速和液相黏度对自由液面形态、固相浓度分布及固相速度分布变化的影响。结果表明,该模型能够合理预测具有自由液面的气液固三相搅拌过程;在250~350r/min转速内,提升转速有助于减少自由液面及边壁区域的固相富集,促进固相的均匀分散;当转速超过350r/min时,空气卷吸效应增强,大量气泡进入悬浮液。在0.001~0.1Pa·s液相黏度范围内,提高黏度可增强湍流剪切作用,抑制固相沉降,有利于固相的均匀悬浮;当液相黏度由0.1Pa·s增至0.5Pa·s时,固相流动性降低,不利于搅拌过程的稳定运行。本文为水悬浮造粒工艺的操作和优化提供了理论参考。 展开更多
关键词 含能材料 水悬浮 搅拌釜 计算流体力学 多相流
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基于WRF模式的CFD与LSTM技术对低空风切变数值模拟研究 被引量:2
6
作者 董泽新 吴硕岩 +5 位作者 叶芳 陈丽晶 李毅 孙辰博 徐峰 刘磊 《高原气象》 北大核心 2025年第2期546-562,共17页
为提升低空风切变预报精度,本文综合运用欧洲中期天气预报中心第五代再分析资料[European Centre for Medium-Range Weather Forecasts(ECMWF)fifth-generation reanalysis data,ERA5]和美国国家环境预报中心(National Centers for Envi... 为提升低空风切变预报精度,本文综合运用欧洲中期天气预报中心第五代再分析资料[European Centre for Medium-Range Weather Forecasts(ECMWF)fifth-generation reanalysis data,ERA5]和美国国家环境预报中心(National Centers for Environmental Prediction,NCEP)的FNL全球再分析资料(Final Operational Global Analysis)、先进星载热发射和反射辐射仪全球数字高程模型以及兰州中川机场的实况观测资料,采用中尺度数值天气预报模式(Weather Research and Forecasting Model,WRF)、WRF结合计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)方法、长短期神经网络(Long Short-Term Memory,LSTM)方法,对2021年4月15-16日兰州中川机场的两次风切变过程进行模拟分析。结果表明:(1)在小于1 km的网格中使用大涡模拟,WRF模式在单个站点风速模拟任务中表现更好,但在近地面水平风场风速模拟效果上,不如WRF模式结合计算流体力学模型方案;(2)对于飞机降落过程中遭遇的两次低空风切变的模拟,WRF-LES和WRF-CFD两种模式都可以模拟出第一次低空风切变,而第二次受传入模式的WRF风速数据值较小的影响,两种模式风速差都没有达到阈值,需要在后续工作中进一步验证;(3)低风速条件(6 m·s^(-1))下,基于LSTM的单变量风速预测模型平均绝对误差基本维持在0.59 m·s^(-1),能较好地把握不同地形与环流背景条件下风速变化的非线性关系,虽然受到WRF误差和观测要素不全的限制,多变量风速预测能在保证平均绝对百分比误差小于6.60%的情况下,以更高的计算效率和泛化能力实现风速预测。本文不仅验证了WRF-CFD和WRF-LES耦合方案在风场和低空风切变预报中的差异,还探讨了基于LSTM的风速预测的可行性和准确性,期望为提高风场模拟精度,缩短精细风场模拟时间提供新的视角和方法。 展开更多
关键词 低空风切变 计算流体力学模型(cfd) WRF模式 大涡模拟 长短期记忆网络
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Coupled simulation of BES-CFD and performance assessment of energy recovery ventilation system for office model 被引量:6
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作者 Yunqing FAN T.Hayashi K.Ito 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS 2012年第3期633-638,共6页
Thermal comfort and indoor air quality as well as the energy efficiency have been recognized as essential parts of sustainable building assessment. This work aims to analyze the energy conservation of the heat recover... Thermal comfort and indoor air quality as well as the energy efficiency have been recognized as essential parts of sustainable building assessment. This work aims to analyze the energy conservation of the heat recovery ventilator and to investigate the effect of the air supply arrangement. Three types of mixing ventilation are chosen for the analysis of coupling ANSYS/FLUENT (a computational fluid dynamics (CFD) program) with TRNSYS (a building energy simulation (BES) software). The adoption of mutual complementary boundary conditions for CFD and BES provides more accurate and complete information of indoor air distribution and thermal performance in buildings. A typical office-space situated in a middle storey is chosen for the analysis. The office-space is equipped with air-conditioners on the ceiling. A heat recovery ventilation system directly supplies flesh air to the office space. Its thermal performance and indoor air distribution predicted by the coupled method are compared under three types of ventilation system. When the supply and return openings for ventilation are arranged on the ceiling, there is no critical difference between the predictions of the coupled method and BES on the energy consumption of HVAC because PID control is adopted for the supply air temperature of the occupied zone. On the other hand, approximately 21% discrepancy for the heat recovery estimation in the maximum between the simulated results of coupled method and BES-only can be obviously found in the floor air supply ventilation case. The discrepancy emphasizes the necessity of coupling CFD with BES when vertical air temperature gradient exists. Our future target is to estimate the optimum design of heat recovery ventilation system to control CO2 concentration by adjusting flow rate of flesh air. 展开更多
关键词 building energy simulation computational fluid dynamics (cfd FLUENT TRNSYS energy saving
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Numerical simulation on rotordynamic characteristics of annular seal under uniform and non-uniform flows 被引量:5
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作者 吴大转 姜新阔 +2 位作者 初宁 武鹏 王乐勤 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS CSCD 2017年第8期1889-1897,共9页
Currently, the flow field of annular seals disturbed by the circular whirl motion of rotors is usually solved using computational fluid dynamics(CFD) to evaluate the five rotordynamic coefficients. The simulations are... Currently, the flow field of annular seals disturbed by the circular whirl motion of rotors is usually solved using computational fluid dynamics(CFD) to evaluate the five rotordynamic coefficients. The simulations are based on the traditional quasi-steady method. In this work, an improved quasi-steady method along with the transient method was presented to compute the rotordynamic coefficients of a long seal. By comparisons with experimental data, the shortcomings of quasi-steady methods have been identified. Then, the effects of non-uniform incoming flow on seal dynamic coefficients were studied by transient simulations. Results indicate that the long seal has large cross stiffness k and direct mass M which are not good for rotor stability, while the transient method is more suitable for the long seal for its excellent performance in predicting M. When the incoming flow is non-uniform, the stiffness coefficients vary with the eccentric directions. Based on the rotordynamic coefficients under uniform incoming flow, the linearized fluid force formulas, which can consider the effects of non-uniform incoming flow, have been presented and can well explain the varying-stiffness phenomenon. 展开更多
关键词 long pump seal rotordynamic coefficients transient computational fluid dynamics(cfd) dynamic mesh non-uniform incoming flow
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Simulation on the dynamic stability derivatives of battle-structure-damaged aircrafts 被引量:1
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作者 Bai-gang Mi 《Defence Technology(防务技术)》 SCIE EI CAS CSCD 2021年第3期987-1001,共15页
Accurately evaluating the aerodynamic performance of a battle-structure-damaged aircraft is essential to enable the pilot to optimize the flight control strategy. Based on CFD and rigid dynamic mesh techniques,a numer... Accurately evaluating the aerodynamic performance of a battle-structure-damaged aircraft is essential to enable the pilot to optimize the flight control strategy. Based on CFD and rigid dynamic mesh techniques,a numerical method is developed to calculate the longitudinal and longitudinal-lateral coupling forces and moments with small amplitude sinusoidal pitch oscillation, and the corresponding dynamic derivatives of two fragment-structure-damaged and two continuous-rod-damaged models modified from the SACCON UAV. The results indicate that, at the reference point set in this paper, additional positive damping is generated in fragment-damaged configurations;thus, the absolute values of the negative pitch dynamic derivative increase. The missing wingtip induces negative pitch damping on the aircraft and decreases the value of the pitch dynamic derivative. The missing middle wing causes a noticeable increase in the absolute value of the pitch dynamic derivative;the missing parts on the right wing cause the aircraft to roll to the right side in the dynamic process, and the pitch-roll coupling cross dynamic derivatives are positive. Moreover, the values of these derivatives increase as the damaged area on the right wing increases, and an optimal case with the smallest cross dynamic derivative can be found to help improve the survivability of damaged aircraft. 展开更多
关键词 Flying wing Fragment damage Continuous rod damage Combined dynamic derivative computational fluid dynamics(cfd)
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大尺度密集场景高危氯气非均匀湍流扩散特性三维CFD模拟
10
作者 陈昇 李子争 +7 位作者 苗超 白学刚 李飞 刘家璇 李天天 杨爽 吕蓉蓉 王江云 《化工学报》 北大核心 2025年第9期4630-4643,共14页
氯气剧毒且泄漏后常沿地面扩散,非均匀湍流涡团结构常导致扩散预测不准、相关避险措施设置不合理、引发人员中毒等事故。为指导现场快速风险评估、安全标志布置、应急处置及救援,有必要精准预知大尺度密集场景下氯气非均匀扩散规律。采... 氯气剧毒且泄漏后常沿地面扩散,非均匀湍流涡团结构常导致扩散预测不准、相关避险措施设置不合理、引发人员中毒等事故。为指导现场快速风险评估、安全标志布置、应急处置及救援,有必要精准预知大尺度密集场景下氯气非均匀扩散规律。采用单相欧拉和组分输运方程,建立了基于能量最小多尺度(EMMS)湍流模型的高危氯气非均匀湍流扩散模拟预测方法。以美国陆军Jack Rabbit液氯泄放实验为对象,验证模拟准确性并考察了不同风速、风向、泄漏量条件下氯气非均匀扩散特性。结果表明:提出的模拟方法能较好地预测大尺度密集场景氯气非均匀扩散,误差在8%以内;风速增大会加速开阔区域氯气扩散,但对集装箱密集区浓度分布影响有限;风向偏离建筑对称轴引发“狭管效应”,会使局部浓度瞬间上升;泄漏量增大后,高浓度区域扩大形成“屏障效应”,氯气体积分数为0.045以上的面积占比增加36.6%。 展开更多
关键词 氯气 扩散 Jack Rabbit 数值模拟 计算流体力学 障碍物
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基于CFD-FEM耦合方法的冰柱碰撞响应研究
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作者 宋英龙 杨博睿 +3 位作者 赵禹 杨碧野 郑瑜娜 张桂勇 《振动与冲击》 北大核心 2025年第15期67-74,共8页
碰撞冰载荷是影响极地海洋结构物作业安全的重要因素。基于CFD(computational fluid dynamics)软件STAR-CCM+和FEM软件Abaqus协同仿真,构建了计算结构物-浮冰-水相互作用的数值模型,开展了圆柱形结构物与方形浮冰的碰撞响应研究并分析... 碰撞冰载荷是影响极地海洋结构物作业安全的重要因素。基于CFD(computational fluid dynamics)软件STAR-CCM+和FEM软件Abaqus协同仿真,构建了计算结构物-浮冰-水相互作用的数值模型,开展了圆柱形结构物与方形浮冰的碰撞响应研究并分析了不同因素对碰撞响应的影响。进一步从能量转换的角度,提出了一种考虑浮冰初始旋转的碰撞力修正模型。分析了碰撞前、碰撞中和碰撞后阶段对碰撞力峰值的影响,实现了对带有初始旋转的浮冰碰撞载荷的快速估算。研究发现,碰撞前浮冰速度衰减、碰撞持续时间和碰撞后浮冰的转动对碰撞力均有较大影响,碰撞力随浮冰旋转角度增大呈现出先增大后减小的变化趋势。 展开更多
关键词 cfd-FEM耦合 协同仿真 浮冰 结构物 碰撞响应
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基于CFD的超高压喷油嘴空化特性正交优化研究
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作者 屈春叶 张乾 何小强 《现代制造工程》 北大核心 2025年第2期151-160,共10页
通过计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)流体仿真模拟研究了某内燃机超高压喷油嘴的空化特性及燃油雾化特性。在验证燃油流体网格的基础上,分析了喷孔直径、喷孔入口倒圆半径和喷孔夹角对燃油气相流场的影响,并研究了喷... 通过计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)流体仿真模拟研究了某内燃机超高压喷油嘴的空化特性及燃油雾化特性。在验证燃油流体网格的基础上,分析了喷孔直径、喷孔入口倒圆半径和喷孔夹角对燃油气相流场的影响,并研究了喷孔出口处的燃油平均气相分数及雾化效果。结果表明:喷孔直径、喷孔入口倒圆半径和喷孔夹角均显著影响燃油雾化特性。随着喷孔直径增加,空化现象从下侧向上侧转移,燃油平均气相分数先增加后减少;喷孔入口倒圆半径增加则空化强度和燃油平均气相分数降低,但流量性能提升;喷孔夹角增大使空化从下壁面向上壁面转移,燃油平均气相分数增加,雾化效果改善。通过正交仿真试验得到了优化后的参数组合,即喷孔直径为0.26 mm、喷孔入口倒圆半径为0.02 mm和喷孔夹角为90°,喷孔出口处燃油流量为189.3 mL/s,燃油平均气相分数为25.6%。最后,通过试验验证了仿真模型的准确性,优化后的喷油嘴具有优良的雾化效果和流量特性。 展开更多
关键词 计算流体动力学 超高压 喷油嘴 空化 正交试验
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网式水基泡沫发泡过程CFD模拟
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作者 安澍 马永丽 +2 位作者 丰雷 张紫浩 刘明言 《化工进展》 北大核心 2025年第8期4545-4555,共11页
针对网式泡沫发生器内的气液两相流动问题,采用Eulerian双流体模型和标准k-ε湍流模型对网式发泡器中的气液两相流动及混合过程进行了模拟研究,采用发泡量和发泡倍数度量气液两相混合效果。数值模拟研究了气体流量、液体流量、发泡网孔... 针对网式泡沫发生器内的气液两相流动问题,采用Eulerian双流体模型和标准k-ε湍流模型对网式发泡器中的气液两相流动及混合过程进行了模拟研究,采用发泡量和发泡倍数度量气液两相混合效果。数值模拟研究了气体流量、液体流量、发泡网孔径等影响因素对发泡器内的液相分布、发泡量和发泡倍数的影响。结果表明,气体流量的增加使出口处泡沫的平均速度u和泡沫区域的截面积S增大,从而使发泡量和发泡倍数增大;提高液体流量虽有利于提高发泡量,但是会使发泡倍数降低,从而影响泡沫质量。发泡网孔径的影响主要体现在两个方面:一方面,孔径较大时,气液在发泡网处难以混合产生泡沫,发泡量过低;另一方面,而孔径太小则会导致流体流动阻力增加,不利于发泡产生。因此,发泡网孔径的选择应综合考虑发泡量和流体流动阻力,加以合理优化。 展开更多
关键词 泡沫 混合 气液两相流 计算流体力学 数值模拟
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基于CFD的高原室内烟雾箱温场分布和扰流特性数值模拟
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作者 于鸿洋 许定民 +2 位作者 徐加臣 于海生 李加强 《环境工程技术学报》 北大核心 2025年第2期512-522,共11页
烟雾箱模拟实验是研究大气污染机理进而制定有效的污染控制对策的一种手段。利用计算流体动力学(CFD)软件Fluent中Realizable k-ε模型模拟高原室内烟雾箱实验系统内传热过程以及不同风扇转速条件下的扰流混合过程,得到烟雾箱实验系统... 烟雾箱模拟实验是研究大气污染机理进而制定有效的污染控制对策的一种手段。利用计算流体动力学(CFD)软件Fluent中Realizable k-ε模型模拟高原室内烟雾箱实验系统内传热过程以及不同风扇转速条件下的扰流混合过程,得到烟雾箱实验系统内部温度分布情况以及反应器内的物质浓度分布,分析内部整体空间温度分布的均匀性和反应器内的物质混合程度,并将温度模拟结果与实验结果进行对照。结果表明,根据Realizable k-ε模型通过仿真模拟研究烟雾箱实验系统的流场特性、温场分布以及反应器内物质混合程度,对烟雾箱实验系统性能进行验证,并通过现场实验,测得实测值与仿真值最大误差不超过8.59%;烟雾箱实验系统箱体内部空间温场分布较为均匀,反应器内温度相较箱体内部更难达到温度稳定状态,实际温度呈梯度分布,中心位置温度与设定目标温度相差不超过±1℃;反应器内部空间整体物质混合程度较好,但在棱边、顶点以及壁面位置分别出现混合不均和物质聚集现象,风扇转速对混合时间影响较小,过高的转速条件反而会增大反应器内物质的壁损失。 展开更多
关键词 高原室内烟雾箱 计算流体动力学(cfd) Realizable k-ε模型 传热 扰流
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间断级配砂土潜蚀过程的DEM-CFD耦合模拟研究
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作者 王永庆 刘智 +2 位作者 熊磊 康捷 任杰 《水资源与水工程学报》 北大核心 2025年第3期175-181,共7页
潜蚀是引起堤防和大坝等水利工程破坏的重要因素之一。为了深入探究潜蚀在细观尺度上的发生与发展机理,采用离散元(DEM)与计算流体力学(CFD)耦合的方法建立了土体潜蚀细观分析模型,以探讨水力梯度和细颗粒含量对土体潜蚀的影响,并分析... 潜蚀是引起堤防和大坝等水利工程破坏的重要因素之一。为了深入探究潜蚀在细观尺度上的发生与发展机理,采用离散元(DEM)与计算流体力学(CFD)耦合的方法建立了土体潜蚀细观分析模型,以探讨水力梯度和细颗粒含量对土体潜蚀的影响,并分析细颗粒流失量、流失区域及力链数量等参数的变化规律。结果表明:潜蚀的发展过程可分为启动、发展、侵蚀和稳定4个阶段;在相同的细颗粒含量下,水力梯度越大,细颗粒流失速度越快;在相同水力梯度条件下,渗流初期细颗粒的流失速度随细颗粒含量增加而减小,但其累积流失量则随之增大;潜蚀开始时,颗粒流失首先出现在渗流出口处,随后逐渐从土体两端向中心扩展;随着样品中细颗粒的流失,颗粒体系内细颗粒接触链的数量减少,而粗颗粒接触链数量基本保持不变。 展开更多
关键词 潜蚀 DEM-cfd耦合 细颗粒含量 水力梯度 堤坝
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CFD-PBM耦合模型用于浆态床反应器的研究进展
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作者 沈宪琨 贾志勇 +1 位作者 蓝晓程 王铁峰 《化工进展》 北大核心 2025年第8期4408-4418,共11页
计算流体力学-群体平衡模型(CFD-PBM)由于结合了CFD预测流场信息和PBM计算气泡尺寸分布两方面的优势,被广泛应用于鼓泡塔反应器的数值模拟。但目前大多数研究工作主要针对常压下空气-水体系,其结果无法直接应用到高温、高压下操作的真... 计算流体力学-群体平衡模型(CFD-PBM)由于结合了CFD预测流场信息和PBM计算气泡尺寸分布两方面的优势,被广泛应用于鼓泡塔反应器的数值模拟。但目前大多数研究工作主要针对常压下空气-水体系,其结果无法直接应用到高温、高压下操作的真实工业浆态床反应器中。本文从不同操作环境下气泡破碎及聚并行为建模角度出发,阐述了压力、黏度、表面张力及颗粒对流体力学行为影响的最新进展。模拟结果表明,CFD-PBM耦合模型可以准确描述浆态床内流体力学行为,与传统的经验关联式相比模型适用性更广。目前的模拟工作大多集中在实验室规模浆态床反应器的冷模研究,未来需要克服工业规模反应器多尺度耦合的难题,从而推动CFD-PBM耦合模型从实验室规模模拟向工业应用跨越。 展开更多
关键词 计算流体力学-群体平衡模型 浆态床反应器 气泡破碎 气泡聚并 多相流 流体动力学
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气体密度对高压流态化影响的CFD-DEM模拟
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作者 贾志勇 沈宪琨 +1 位作者 蓝晓程 王铁峰 《化工学报》 北大核心 2025年第9期4383-4397,F0004,共16页
高压流化床工业应用广泛。利用计算流体力学-离散元耦合模型(CFD-DEM)在1.15~92.0 kg/m^(3)范围内考察了气体密度对A、B类颗粒最小流化速度、最小鼓泡速度、气泡和压降等流体力学行为的影响规律。模拟结果表明,不同压力下A类颗粒均存在... 高压流化床工业应用广泛。利用计算流体力学-离散元耦合模型(CFD-DEM)在1.15~92.0 kg/m^(3)范围内考察了气体密度对A、B类颗粒最小流化速度、最小鼓泡速度、气泡和压降等流体力学行为的影响规律。模拟结果表明,不同压力下A类颗粒均存在散式流化区,流化因子随压力提高而略有增加,B类颗粒的流化因子始终小于1.1。此外,随气体密度增加,B类颗粒中气泡尺寸显著减小、数量显著增加。当气体密度由1.15增加到92.0 kg/m^(3)时,粒径为300μm的B类颗粒中的气泡尺寸减小了约60%,气泡数量增加了2.5倍。典型A类颗粒中的气泡尺寸与数量几乎不受气体密度影响。床层压降标准差和压力脉动振幅均随气体密度增加而降低,B类颗粒降低更显著。最后,通过对颗粒碰撞力和曳力系数的分析,探讨了气固、固固相互作用的竞争对高压流态化稳定性的影响机制。 展开更多
关键词 高压流态化 气体密度 气泡 离散元 两相流 数值模拟 计算流体力学
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基于CFD的畜禽舍环境模拟与优化研究进展
18
作者 张校军 陈昭辉 《现代畜牧兽医》 2025年第3期70-74,共5页
计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)模拟具有成本低、速度快等优势,被广泛应用于流体流动、传热传质等复杂工况,近年来也被广泛应用于农业畜牧工程领域,以解决畜舍环境控制中存在的问题。文章综述了畜禽舍空气污染物、... 计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)模拟具有成本低、速度快等优势,被广泛应用于流体流动、传热传质等复杂工况,近年来也被广泛应用于农业畜牧工程领域,以解决畜舍环境控制中存在的问题。文章综述了畜禽舍空气污染物、温湿度、气流环境的CFD模拟,以期为CFD模拟技术在畜禽舍环境控制中的进一步应用研究提供参考。 展开更多
关键词 计算流体力学 畜禽舍环境模拟 空气污染物 温度 湿度 气流
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基于CFD-DEM耦合的水射流锂-油解聚特征研究
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作者 严培轩 柳忠彬 +2 位作者 彭帝 杨彪 王志恒 《科学技术与工程》 北大核心 2025年第12期5266-5272,共7页
锂渣具有很高的回收再利用价值,针对锂渣回收过程中存在的表面保护剂与表面生成物(扩散泵油与氢氧化锂)阻碍回收效率以及在回收过程中存在反应不受控制出现爆炸等问题。提出通过水射流对锂渣表面保护剂与表面生成物进行冲击脱附并防止... 锂渣具有很高的回收再利用价值,针对锂渣回收过程中存在的表面保护剂与表面生成物(扩散泵油与氢氧化锂)阻碍回收效率以及在回收过程中存在反应不受控制出现爆炸等问题。提出通过水射流对锂渣表面保护剂与表面生成物进行冲击脱附并防止反应爆炸的方法,依据锂渣、表面保护剂与生成物氢氧化锂结合关系提出油-锂-氢氧化锂颗粒桥接模型,并在此基础上进一步建立水射流计算流体力学-离散单元法(computational fluid dynamics-discrete element method,CFD-DEM)3组份耦合解聚模型,探讨在不同压力下水射流对油-锂-氢氧化锂桥接模型的冲击解聚特征。结果表明:油-锂-氢氧化锂颗粒黏结键破坏时间与射流压力关系呈反比关系,油-锂-氢氧化锂桥接模型中颗粒黏结键在0.1 MPa射流压力冲击0.05 s后,破坏率能达到95%以上;当射流压力达到0.5 MPa及以上时,黏结键破坏率达到95%时,用时仅0.015 s,可有效去除锂渣表面保护剂的同时,能及时去除氢氧化锂及其形成的泡沫,实现处理安全、高效、连续消化作业。研究成果对水射流技术应用于活泼金属的回收具有较强的指导意义,可应用于锂渣的高效可控安全消化回收领域。 展开更多
关键词 水射流 颗粒分离 锂-油 流体力学-离散单元法(cfd-DEM)
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基于RSM和CFD的轴流气吸滚筒式排种器型孔负压优化
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作者 张海东 于淇 +2 位作者 张宇乾 杨文彩 郑安琪 《沈阳农业大学学报》 北大核心 2025年第3期116-125,共10页
[目的]针对轴流气吸式排种器吸种负压低导致的吸种效果不佳问题,通过优化其关键部件结构参数,提高负压稳定性与吸种效率,以提升播种精度与工作性能。[方法]基于RSM(Response Surface Method)和CFD (Computational Fluid Dynamics)结合... [目的]针对轴流气吸式排种器吸种负压低导致的吸种效果不佳问题,通过优化其关键部件结构参数,提高负压稳定性与吸种效率,以提升播种精度与工作性能。[方法]基于RSM(Response Surface Method)和CFD (Computational Fluid Dynamics)结合的方法,通过BBD(Box-Behnken Design)试验对轴流气吸滚筒式排种器的关键结构参数进行仿真试验优化。使用FLUENT软件对试验模型的型孔入口处压力值进行了数值计算。将获得的数据集导入Design expert13软件,通过响应面法进行预测和优化。通过数值模拟试验和台架试验验证响应面法预测结果的可靠性。以番茄种子为试验对象,进行排种器吸种性能试验。[结果]得到的轴流气吸滚筒式排种器关键结构最优参数组合为:型孔拔模角度12.59°,扇叶叶片厚度2.26 mm,扇叶叶片个数9。此时,目标函数预测孔口入口的负压为64.61 Pa。得到扇叶转速1 500 r·min^(-1)时番茄种子吸种单粒率为75%。根据响应面法优化后的结构参数组合建立三维模型进行CFD数值模拟,模拟结果为64.08 Pa,则响应面法预测结果与CFD数值模拟的误差为0.82%;原模型型孔入口负压值45.85 Pa,优化模型的型孔负压值比原模型提升39.76%,优化效果显著。型孔负压台架试验表明,扇叶转速1500 r·min^(-1)时,型孔入口负压值为62 Pa,型孔负压台架试验和数值模拟试验的结果误差为3.35%。[结论]吸种性能台架试验表明,扇叶转速1 500 r·min^(-1)时番茄种子吸种单粒率为75.22%,与优化前相比提升15.72%。考虑到简化结构和3D打印导致的不可避免的误差,认为该结果符合要求,优化试验设计可靠。 展开更多
关键词 轴流 气吸排种器 响应面法(RSM) 计算流体动力学(cfd)
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