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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
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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 雷诺数湍流模型 软性磨粒流加工
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高雷诺数壁湍流的研究进展及挑战 被引量:20
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作者 郑晓静 王国华 《力学进展》 EI CSCD 北大核心 2020年第1期1-49,共49页
高雷诺数壁湍流(high Reynolds number wall-bounded turbulence,HRNWT)是目前湍流科学研究的一个热点也是一个难点,对其现象、规律及机制的认知不足,理论体系远未建立而且研究手段受到各种限制.本文基于对HRNWT主要研究手段的介绍,针对... 高雷诺数壁湍流(high Reynolds number wall-bounded turbulence,HRNWT)是目前湍流科学研究的一个热点也是一个难点,对其现象、规律及机制的认知不足,理论体系远未建立而且研究手段受到各种限制.本文基于对HRNWT主要研究手段的介绍,针对HRNWT中的湍流统计量、超大尺度结构(very large scale motions,VLSMs)的尺度和形态以及起源和影响及其与颗粒的相互作用,总结了HRNWT的研究现状和最新进展,特别梳理了近年来本文作者团队在HRNWT特别是高雷诺数颗粒两相壁湍流方面的研究成果,并对HRNWT的进一步研究给出了建议及展望. 展开更多
关键词 雷诺数湍流 超大尺度结构 两相流 实验观测 计算模拟
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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
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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 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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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
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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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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
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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 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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不同植物穿孔板结构的水输运特性分析
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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 雷诺数k-ε湍流模型 流动阻力系数
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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
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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 雷诺数湍流模型 翼型
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油气爆炸过程火焰燃烧模式的实验估计 被引量:7
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作者 张培理 杜扬 《爆炸与冲击》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第5期688-694,共7页
首先分析讨论了油气爆炸过程中火焰燃烧模式的估计方法,然后在激波管内进行了低、中、高3次不同初始油气浓度条件下的油气爆炸实验,通过实验数据分别计算出了低、中、高初始油气浓度条件下油气爆炸在初期、中期和后期的丹姆克尔数和湍... 首先分析讨论了油气爆炸过程中火焰燃烧模式的估计方法,然后在激波管内进行了低、中、高3次不同初始油气浓度条件下的油气爆炸实验,通过实验数据分别计算出了低、中、高初始油气浓度条件下油气爆炸在初期、中期和后期的丹姆克尔数和湍流雷诺数,最后依靠丹姆克尔数-湍流雷诺数图对低、中、高初始油气浓度条件下油气爆炸初期、中期和后期的火焰燃烧模式进行了定量估计。结果表明:低、中、高初始油气浓度条件下激波管油气爆炸过程初期、中期和后期的火焰燃烧模式均为漩涡内小火焰模式。 展开更多
关键词 爆炸力学 燃烧模式 丹姆克尔数 湍流雷诺数 油气爆炸 层流火焰厚度 漩涡内小火焰模式
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宽速域RANS-LES混合方法的发展及应用 被引量:15
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作者 肖志祥 罗堃宇 刘健 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2017年第3期338-353,共16页
传统的雷诺平均方法(RANS)已经不能满足大范围分离、激波振荡、压力脉动、动载荷等极端工况下的流动预测需求;大涡模拟(LES)、直接数值模拟(DNS)等方法资源耗费多、效率低,离工程湍流问题仍较为遥远。RANSLES混合方法结合了RANS高效率和... 传统的雷诺平均方法(RANS)已经不能满足大范围分离、激波振荡、压力脉动、动载荷等极端工况下的流动预测需求;大涡模拟(LES)、直接数值模拟(DNS)等方法资源耗费多、效率低,离工程湍流问题仍较为遥远。RANSLES混合方法结合了RANS高效率和LES高精度的特点,近期有望大规模应用到工程湍流问题中。首先对现有的RANS-LES混合方法进行了归类,对各自的构造思想、特点进行了分析。然后报告了脱体涡模拟(DES)类方法的发展历程和现状,讨论了使用DES类方法计算分离流动时,对流项离散格式对分离特性、小尺度结构及频谱特性等的影响,并构造了自适应耗散函数。最后介绍了近年来国内外RANS-LES混合方法在宽马赫数范围(马赫数从0.1到20)内的机理研究和工程应用。现有的以DES类方法为代表的RANS-LES混合方法能够较为精细地模拟非定常大分离流动中的复杂现象,但在计算效率等方面还有较大的改进空间;植入式DES方法在模拟全机带部件流动上具有较高的效率和模拟精度,是重要的发展方向。RANS-LES混合方法在动态失速、燃烧、气动弹性、气动噪声、气动光学等与非定常流动密切相关的方面也有广阔的应用前景。 展开更多
关键词 RANS-LES混合方法 脱体涡模拟 计算流体力学 非定常流动 流动分离 雷诺数湍流
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工程机械用散热器数值模拟中近壁处理方法影响分析 被引量:4
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作者 彭玮 李国祥 闫伟 《内燃机工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第1期100-105,共6页
建立了包含空气流域与冷却水流域的某波纹型板翅式散热器的双流域模型,采用标准壁面函数与近壁模型两种近壁处理方法进行数值模拟。所得计算结果均经过试验数据验证。采用标准壁面函数获得的空气进出口温差与压降误差分别为-11.87%和-9.... 建立了包含空气流域与冷却水流域的某波纹型板翅式散热器的双流域模型,采用标准壁面函数与近壁模型两种近壁处理方法进行数值模拟。所得计算结果均经过试验数据验证。采用标准壁面函数获得的空气进出口温差与压降误差分别为-11.87%和-9.16%,采用近壁模型获得的空气进出口温差与压降误差分别为1.08%和1.31%,均可以满足一般的工程要求。研究结果表明:在相同边界条件下,选择不同近壁处理方法,所得计算结果有一定的差别,主要差别发生在尖端与凹角处等流体流动状态发生剧烈变化的位置。采用近壁模型法得到的仿真结果更接近试验值,在近壁区的分辨率更高,能够更准确地预测散热器的流动与换热特性,而对于计算机资源要求也更高。 展开更多
关键词 内燃机 散热器 雷诺数湍流 数值模拟 近壁处理 计算流体力学
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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
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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 雷诺数湍流模型 层流模型 三维数值仿真
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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
12
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 雷诺数湍流模型 混合壁面边界处理方法
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Second-order modeling of non-premixed turbulent methane-air combustion
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作者 Ali ERSHADI Mehran RAJABI ZARGARABADI 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS CSCD 2021年第11期3545-3555,共11页
The main purpose of this research is the second-order modeling of flow and turbulent heat flux in nonpremixed methane-air combustion.A turbulent stream of non-premixed combustion in a stoichiometric condition,is numer... The main purpose of this research is the second-order modeling of flow and turbulent heat flux in nonpremixed methane-air combustion.A turbulent stream of non-premixed combustion in a stoichiometric condition,is numerically analyzed through the Reynolds averaged Navier-Stokes(RANS) equations.For modeling radiation and combustion,the discrete ordinates(DO) and eddy dissipation concept model have been applied.The Reynolds stress transport model(RSM) also was used for turbulence modeling.For THF in the energy equation,the GGDH model and high order algebraic model of HOGGDH with simple eddy diffusivity model have been applied.Comparing the numerical results of the SED model(with the turbulent Prandtl 0.85) and the second-order heat flux models with available experimental data follows that applying the second-order models significantly led to the modification of predicting temperature distribution and species mass fraction distribution in the combustion chamber.Calculation of turbulent Prandtl number in the combustion chamber shows that the assumption of Pr_(t) of 0.85 is far from reality and Pr_(t) in different areas varies from 0.4 to 1.2. 展开更多
关键词 combustion modeling turbulent Prandtl number second-order models Reynolds stress transport model
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