利用修正低雷诺数k-ε模型对管道分离流动的数值研究 被引量：3

1

作者 张楚华 谷传纲 苗永淼 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 1998年第2期91-95,共5页

采用适合于分离流的修正低雷诺数ｋ－ε模型对突扩园管中的流动进行了数值研究，重点是对近壁流动和再附着点附近流动的研究。从理论上证明了所采用的湍流模型既满足近壁渐进行为，又避免了在通过再附着点截面上μｔ恒为０的困难。和已... 采用适合于分离流的修正低雷诺数ｋ－ε模型对突扩园管中的流动进行了数值研究，重点是对近壁流动和再附着点附近流动的研究。从理论上证明了所采用的湍流模型既满足近壁渐进行为，又避免了在通过再附着点截面上μｔ恒为０的困难。和已有的实验数据比较表明，所采用的模型对再附点位置及其附近的流动预测能力优于普通低雷诺数ｋ－ε模型。 展开更多

关键词 修正低雷诺数湍流模型 分离再附 近壁渐近行为 管道分离流动

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基于改进的低雷诺数湍流模型的软性磨粒流加工仿真与实验 被引量：7

2

作者 袁巧玲 计时鸣 +2 位作者 文东辉 谭大鹏 张利 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第6期800-807,共8页

针对模具结构化表面软性磨粒流精密加工中壁面特性求解困难的问题,基于改进的低雷诺数湍流模型提出了一种对软性磨粒流壁面特性进行分析的方法.该模型仿真的湍流可以从充分发展的高雷诺数湍流到低雷诺数湍流,所以,对于壁面区域的求解精... 针对模具结构化表面软性磨粒流精密加工中壁面特性求解困难的问题,基于改进的低雷诺数湍流模型提出了一种对软性磨粒流壁面特性进行分析的方法.该模型仿真的湍流可以从充分发展的高雷诺数湍流到低雷诺数湍流,所以,对于壁面区域的求解精度更高.以机械加工中常见的U形沟槽为仿真对象,数值模拟了其内部流场,尤其是壁面区的流场特征参数.分析结果表明：当初始压力p0在2.5～4.5MPa之间时,流道的内部流动是不完全发展的湍流,详细分析了p0为4.5MPa时渐变截面流道的内部流动,压力与速度分布均是中心高、两侧低,而且越靠近U形底部,压力值和速度值越高;磨粒流速度一直增大,磨粒受到的驱动力增大,使得单位时间内颗粒与壁面的碰撞增加.通过碰撞观测实验发现磨粒对壁面的碰撞速度与仿真结果相符,加工实验进一步验证了仿真结果. 展开更多

关键词 模具 结构化表面 低雷诺数湍流模型 软性磨粒流加工

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基于车身绕流的低雷诺数湍流模型改进研究 被引量：3

3

作者 强光林 杨易 +2 位作者 陈阵 谷正气 张勇 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第5期1371-1382,I0004,共13页

本文将汽车绕流模块化为各典型局部流动,通过常用湍流模型对各典型局部流动进行数值模拟,结果验证了湍流模型对转捩的捕捉能力是准确模拟汽车绕流的关键.在分析汽车绕流分离及转捩机理的基础上,优化了稳态和瞬态求解方法,改进了湍流模... 本文将汽车绕流模块化为各典型局部流动,通过常用湍流模型对各典型局部流动进行数值模拟,结果验证了湍流模型对转捩的捕捉能力是准确模拟汽车绕流的关键.在分析汽车绕流分离及转捩机理的基础上,优化了稳态和瞬态求解方法,改进了湍流模型对转捩的预测能力,进而提高了湍流模型在汽车流场模拟上的精度.针对汽车绕流的稳态问题,将流线曲率因子及响应阈值引入LRN k-ε(low Reynolds number k-ε)模型,获得了一种能够更准确预测转捩的改进低雷诺数湍流模型(modified LRN k-ε),改善了原模型对湍流耗散率的过强依赖性及全应力发展预测不足等问题;针对汽车绕流瞬态求解,通过分析RANS/LES混合湍流模型的构造思想及特点,引入约束大涡模拟方法,结合本文提出的改进的LRN k-ε湍流模型,提出了一种能准确捕捉转捩现象的转捩LRN CLES模型.分别将改进的模型用于某实车外流场和风振噪声仿真中,通过Ansys Fluent求解器计算,并将计算结果与常用湍流模型的仿真结果、HD-2风洞试验结果和实车道路实验结果进行对比,表明改进后的湍流模型能够更准确模拟复杂实车的稳态和瞬态特性,为汽车气动特性的研究提供了可靠理论依据及有效数值解决方法. 展开更多

关键词 转捩机理 低雷诺数湍流模型 RANS/LES混合湍流模型 约束大涡模拟

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随机湍流工况低雷诺数风力机翼型优化研究 被引量：7

4

作者 唐新姿 李鹏程 +1 位作者 陆鑫宇 彭锐涛 《计算力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第5期664-671,共8页

为改善小型风力机随机湍流工况适应性,以NACA0012翼型为研究对象,采用非嵌入式概率配置点法,获得随机湍流工况下小型风力机叶片翼型运行攻角分布规律;在气动优化中耦合层流分离预测,基于Transition SST模型、拉丁超立方试验设计、Krigin... 为改善小型风力机随机湍流工况适应性,以NACA0012翼型为研究对象,采用非嵌入式概率配置点法,获得随机湍流工况下小型风力机叶片翼型运行攻角分布规律;在气动优化中耦合层流分离预测,基于Transition SST模型、拉丁超立方试验设计、Kriging模型和带精英策略非支配排序遗传算法NSGA-Ⅱ进行高湍流低雷诺数风力机翼型气动优化。结果表明,优化翼型叶片平均风能捕获效率分别提高3.01%和4.76%,标准差分别降低4.76%和14.93%,优化翼型湍流适应性增强。该方法将翼型设计与湍流风况相匹配,为湍流工况低雷诺数翼型及小型风力机设计提供参考。 展开更多

关键词 风力机翼型 低雷诺数 随机湍流 多目标优化 代理模型

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6种低雷诺数k-ε模型在三维附壁剪切流中的数值模拟与对比分析 被引量：8

5

作者 聂欣 张玉洲 +2 位作者 张童伟 李雷 徐江荣 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2017年第24期7247-7254,共8页

采用Fluent14.0中的标准k-ε湍流模型及其包含的6种低雷诺数k-ε湍流模型,对三维附壁剪切流进行数值模拟,并依据湍流流动的壁面限定条件及其流动特性,对计算模型及其计算结果进行分析。结果表明,大部分低雷诺数模型相对于标准k-ε模型,... 采用Fluent14.0中的标准k-ε湍流模型及其包含的6种低雷诺数k-ε湍流模型,对三维附壁剪切流进行数值模拟,并依据湍流流动的壁面限定条件及其流动特性,对计算模型及其计算结果进行分析。结果表明,大部分低雷诺数模型相对于标准k-ε模型,其计算准确性都有所改进。但其中LB、LS模型不符合壁面限定条件,而AB与CHC模型的计算结果与湍流壁面的流动特性不符。在对流动速度场的模拟中,LB、YS及AKN模型准确度相对较高。并对采用不同常数的AKN模型进行了数值测试,结果表明采用标准k-ε模型所用常数的AKN模型的计算结果最为准确,且模型相对较为合理。在对三维附壁剪切流的低雷诺数流动的模拟过程中,建议采用AKN模型。 展开更多

关键词 三维附壁剪切流 数值模拟 低雷诺数k-ε湍流模型 湍流壁面限定条件 湍流壁面流动特性

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基于低雷诺数κ-ε模型冲击射流传热的数值模拟 被引量：4

6

作者 朱泽辉 聂欣 廖海波 《水电能源科学》 北大核心 2021年第4期157-160,203,共5页

冲机射流在机翼除霜、电子元器件散热等工程领域应用广泛,为进一步研究其传热机理,利用两种低雷诺数κ-ε模型对单股冲击射流的传热进行数值模拟,并与标准κ-ε模型及雷诺应力模型的计算结果进行对比。结果表明,低雷诺数κ-ε模型在两... 冲机射流在机翼除霜、电子元器件散热等工程领域应用广泛,为进一步研究其传热机理,利用两种低雷诺数κ-ε模型对单股冲击射流的传热进行数值模拟,并与标准κ-ε模型及雷诺应力模型的计算结果进行对比。结果表明,低雷诺数κ-ε模型在两种工况下的计算结果均优于其他模型。湍流热扩散系数作为求解温度场最重要的参数,对传热的计算结果影响极大,通常用湍流普朗特数作为常数求解。在低雷诺数κ-ε模型的基础上,分别通过湍流普朗特数函数求解和t2-εt方程直接求解进行改进,并将计算结果进行比较。结果表明,使用湍流普朗特数函数形式求解湍流热扩散系数能给出更好的预测结果,直接求解仍需进一步改进。 展开更多

关键词 冲击射流 传热 低雷诺数κ-ε模型 湍流热扩散系数 湍流普朗特数

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低雷诺数下涡轮叶栅流动分离实验与数值模拟 被引量：9

7

作者 伊进宝 乔渭阳 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第2期208-213,共6页

应用实验测量和数值模拟相结合的方法,研究了低雷诺数条件下高负荷涡轮叶栅吸力面的流动分离。通过对叶片表面压力系数、叶栅出口尾迹以及叶片表面气流分离位置和重新附着位置的比较发现,计算结果与实验结果吻合得相当好。应用本计算方... 应用实验测量和数值模拟相结合的方法,研究了低雷诺数条件下高负荷涡轮叶栅吸力面的流动分离。通过对叶片表面压力系数、叶栅出口尾迹以及叶片表面气流分离位置和重新附着位置的比较发现,计算结果与实验结果吻合得相当好。应用本计算方法,对低雷诺数条件下雷诺数和来流湍流度对涡轮叶栅的流场的影响作了准确的模拟,对叶栅吸力面的气流分离、再附等做出了预测。实验研究和计算结果都表明,低雷诺数条件下叶栅损失的急剧增大是由于在低雷诺数条件下叶片吸力面发生了气流的分离,雷诺数越低或者进口湍流度越低,叶片吸力面的气流分离就越严重,由此导致的叶栅损失也就越大。 展开更多

关键词 低雷诺数 涡轮叶栅 流动分离 湍流模型

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绕翼型低雷诺数流动的数值分析研究 被引量：14

8

作者 张强 杨永 《空气动力学学报》 EI CSCD 北大核心 2006年第4期482-486,共5页

分离泡的产生是绕翼型低雷诺数流动的一个重要特征,分离泡通常都是非定常的,会对整个流场产生极大的影响,由于分离附面层的不稳定性,很快诱发转捩,并产生湍流再附。文中通过求解雷诺平均N-S方程,数值模拟了绕Eppler387翼型的低雷诺数非... 分离泡的产生是绕翼型低雷诺数流动的一个重要特征,分离泡通常都是非定常的,会对整个流场产生极大的影响,由于分离附面层的不稳定性,很快诱发转捩,并产生湍流再附。文中通过求解雷诺平均N-S方程,数值模拟了绕Eppler387翼型的低雷诺数非定常流动,并对两方程SSTk-ω湍流模型,代数B-L模型和层流的计算结果作了比较。N-S方程和两方程湍流模型的控制方程非耦合求解,时间推进均采用近似因子方法(AF);空间离散无粘项采用ROE格式,粘性项用中心差分方法计算;计算非定常流场时,采用伪时间子迭代(τt-s)方法保证二阶时间精度,湍流模型计算时都是在固定点转捩。最后分析了转捩对低雷诺数流动的影响、分离泡的存在引起的流动不稳定性和周期性的脱出涡,数值计算给出的时间平均升力系数、阻力系数和压力分布与实验结果比较吻合。 展开更多

关键词 分离泡 低雷诺数 转捩 两方程SST k-ω湍流模型 伪时间子迭代(τ-ts)

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绕翼型低雷诺数流动的数值仿真 被引量：11

9

作者 关键 郭正 《科学技术与工程》 北大核心 2013年第24期7275-7281,共7页

层流转捩到湍流及翼型表面分离泡的产生是绕翼型低雷诺数流动的重要特征,对流场产生很大影响。针对这一流动现象,选取E387翼型为研究对象,采用求解雷诺平均N-S方程的有限体积法,结合当前应用较广泛的Spalart-Allmaras、SST k-ω、Realiz... 层流转捩到湍流及翼型表面分离泡的产生是绕翼型低雷诺数流动的重要特征,对流场产生很大影响。针对这一流动现象,选取E387翼型为研究对象,采用求解雷诺平均N-S方程的有限体积法,结合当前应用较广泛的Spalart-Allmaras、SST k-ω、Realizable k-ε三种湍流模型,对雷诺数为3×105时翼型绕流流场进行了数值模拟;并将结果与Selig等人的风洞实验数据进行对比,评估三种湍流模型对绕翼型低雷诺数流动的模拟能力。基于对翼型阻力计算不准原因的分析,提出了一种基于Michel转捩判据的数值模拟方法,分别从分离泡的模拟、壁面摩阻分布、翼型阻力系数等方面与实验数据进行对比。结果表明该方法可以较好地模拟低雷诺翼型绕流流场。 展开更多

关键词 低雷诺数 分离泡 转捩 湍流模型 翼型

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棒束结构气冷换热的湍流模型适用性评价

10

作者 刘宇浩 孙倩 +2 位作者 方浚麟 叶子申 孙俊 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期1732-1741,共10页

高功率空间核电源采用棒束气冷堆具有质量轻等优势,其紧凑的栅格结构以及流动雷诺数(Re)较低的特点会影响堆芯的流动换热规律,采用CFD开展数值分析时需评价湍流模型的适用性。在气体工质棒束结构流动换热实验的基础上,利用ANSYS Fluent... 高功率空间核电源采用棒束气冷堆具有质量轻等优势,其紧凑的栅格结构以及流动雷诺数(Re)较低的特点会影响堆芯的流动换热规律,采用CFD开展数值分析时需评价湍流模型的适用性。在气体工质棒束结构流动换热实验的基础上,利用ANSYS Fluent建立了试验段的数值模型,针对入口Re在688~2 986之间的实验工况,选择4种湍流模型开展了数值模拟,对比了加热棒包壳温度实验测量值与计算值。结果表明,4种湍流模型计算的棒温整体上均低于实验值,其中转捩SST模型结果与实验值最接近,整体平均偏差为-2.0%,较好地反映了横流等特征,可用于Re在2 000左右的棒束气冷堆芯热工水力数值计算。 展开更多

关键词 气冷堆 棒束结构 湍流模型 低雷诺数 流动换热 横流

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基于多种湍流模型的电解加工温度多场耦合仿真 被引量：4

11

作者 陈远龙 林华 +1 位作者 陈培譞 李回归 《华南理工大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第3期88-94,126,共8页

针对型面电解加工过程中的间隙温度分布难以预测和测量的问题,建立型面二维电解加工温度多物理场耦合仿真模型,分别基于SA、k-ε、k-ω、SST和低雷诺数k-ε等湍流模型求解加工间隙流场分布,耦合电场、流场和温度场求解间隙温度场分布,... 针对型面电解加工过程中的间隙温度分布难以预测和测量的问题,建立型面二维电解加工温度多物理场耦合仿真模型,分别基于SA、k-ε、k-ω、SST和低雷诺数k-ε等湍流模型求解加工间隙流场分布,耦合电场、流场和温度场求解间隙温度场分布,并将计算值与试验值进行对比。结果表明,求解近壁区流速时采用低雷诺数壁处理比采用壁函数处理的精度高,间隙温升能在较短时间内达到准稳态,基于SST、低雷诺数k-ε模型的间隙温度仿真值非常接近,其耦合气泡的温度多场耦合模型仿真值与试验值更为接近。 展开更多

关键词 湍流模型 电解加工 多物理场耦合 对流传热 低雷诺数

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带有剪切应力输运性质的k-ε两方程湍流模型构造与应用 被引量：3

12

作者 王伟 张扬 陈利丽 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2019年第3期419-425,共7页

由于传统的壁面衰减函数峰值并不考虑雷诺数的变化,因此仅能在特定的雷诺数下还原边界层的近壁衰减效应。为了改善这个缺陷,一个结合不同湍流雷诺数的因子被引入壁面衰减函数,从而使其峰值对雷诺数的变化能够合理感知。另外,基于DNS数据... 由于传统的壁面衰减函数峰值并不考虑雷诺数的变化,因此仅能在特定的雷诺数下还原边界层的近壁衰减效应。为了改善这个缺陷,一个结合不同湍流雷诺数的因子被引入壁面衰减函数,从而使其峰值对雷诺数的变化能够合理感知。另外,基于DNS数据,将Bradshaw假设中的常数进行了重新标定,引入平滑的湍涡黏性系数切换函数,最终形成了一个带有剪切应力输运性质的k-ε两方程湍流模型。通过平板、翼型、二维鼓包以及翼身组合体进行了校验,结果显示新模型的精度较高,具有一定的工程实用价值。 展开更多

关键词 湍流模型 两方程模型 低雷诺数湍流模型 翼型

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小离地高度下翼型气动特性计算模型的研究 被引量：1

13

作者 顾璇 郜冶 +1 位作者 贺征 王革 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第11期1160-1165,共6页

在地面效应影响下,翼型的气动性能会发生很大变化.研究过程中发现离地高度较小,翼型与地面的距离与壁面边界层厚度处于同一数量级时,使用高雷诺数湍流模型和标准壁面函数计算所得的升力系数会严重偏离实验值.通过改进湍流模型和壁面边界... 在地面效应影响下,翼型的气动性能会发生很大变化.研究过程中发现离地高度较小,翼型与地面的距离与壁面边界层厚度处于同一数量级时,使用高雷诺数湍流模型和标准壁面函数计算所得的升力系数会严重偏离实验值.通过改进湍流模型和壁面边界,即用低雷诺数湍流模型结合混合壁面边界的处理方法解决了以上问题.计算结果与实验值的比较说明,该方法在离地高度较小时是十分有效和可靠的,而随着离地高度的增大,该方法的计算误差也将随之增大.所以在计算翼型的近地气动特性时,应先比较翼型表面与地面之间的间距和壁面边界层厚度,再确定采用相应的计算模型来提高计算的准确度. 展开更多

关键词 地面效应 翼型 小离地高度 低雷诺数湍流模型 混合壁面边界处理方法

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不同植物穿孔板结构的水输运特性分析

14

作者 伍根生 苏桐 +2 位作者 谢建军 陈伟宇 袁志山 《排灌机械工程学报》 北大核心 2025年第1期80-86,共7页

为揭示木质部穿孔板几何分布及结构参数对导管水输运的影响,采用计算流体动力学方法构建了植物微结构流体模型,并结合伯努利方程,基于低雷诺数k-ε湍流物理场,研究3种穿孔板结构内部微流动机理.通过压力差、流动阻力系数及水力传导率的... 为揭示木质部穿孔板几何分布及结构参数对导管水输运的影响,采用计算流体动力学方法构建了植物微结构流体模型,并结合伯努利方程,基于低雷诺数k-ε湍流物理场,研究3种穿孔板结构内部微流动机理.通过压力差、流动阻力系数及水力传导率的变化分析导管内径、穿孔板种类、倾斜角、孔数及等效直径比对导管水输运的影响规律.结果表明:相较内径40μm,穿孔板倾斜角20°、等效直径比0.84的单穿孔板导管,网状穿孔板导管压力差增大了44.2%,流动阻力系数增大了53.3%;梯状穿孔板导管压力差增大了76.5%,流动阻力系数增大了92.3%.相同参数下,导管压力差及流动阻力系数与导管内径、穿孔板倾斜角及等效直径比成反比,与穿孔板孔数成正比.其中,单穿孔板倾斜角对导管水输运特性影响较小.3种导管水力传导率按孔板排序从大到小依次为单穿孔板、网状穿孔板和梯状穿孔板.内径越大的导管水力传导率越高. 展开更多

关键词 水输运 木质部穿孔板 伯努利方程 低雷诺数k-ε湍流模型 流动阻力系数

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双辊铸轧铸嘴内部铝液流动的三维数值仿真 被引量：5

15

作者 邓圭玲 段吉安 钟掘 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第4期615-620,共6页

针对在常规铸轧条件下结构型式完全不同的2种铸嘴,根据实际工况,分别应用层流模型和低雷诺数的k-ε湍流模型,用商业软件CFX(version4.2)对铝液在其内部的流动进行了三维数值仿真。研究结果表明:对于应用层流模型的铸嘴结构,其内部铝液... 针对在常规铸轧条件下结构型式完全不同的2种铸嘴,根据实际工况,分别应用层流模型和低雷诺数的k-ε湍流模型,用商业软件CFX(version4.2)对铝液在其内部的流动进行了三维数值仿真。研究结果表明:对于应用层流模型的铸嘴结构,其内部铝液流动的仿真结果与水模实验结果基本一致;对于应用低雷诺数的湍流模型的铸嘴结构,其内部铝液流动的仿真结果能较好地为铸嘴结构及参数的改进提供依据。尽管2种铸嘴结构的差异很大,铸嘴入口处的流动状态不同,分别处于层流和湍流的状态,但铸嘴出口处沿铸轧方向的流速分布规律在铸嘴宽度和高度方向非常相似。 展开更多

关键词 双辊铸轧 铸嘴 低雷诺数的湍流模型 层流模型 三维数值仿真

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