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基于两相流理论的水下法兰连接器透镜垫强度及寿命
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作者 秦建国 孙志 +3 位作者 弓海霞 崔朝霞 巩勇智 郭思佳 《机械设计》 北大核心 2025年第S1期55-60,共6页
在水下油气生产系统中,针对水下采油井口的突然开启和关闭、油气输送的非连续性造成管道内油气输送速度剧烈变化,从而在管道中形成压力波动,对水下法兰连接器透镜垫造成压力冲击的问题,通过分层流模型确定气液参数,借助Fluent中的VOF模... 在水下油气生产系统中,针对水下采油井口的突然开启和关闭、油气输送的非连续性造成管道内油气输送速度剧烈变化,从而在管道中形成压力波动,对水下法兰连接器透镜垫造成压力冲击的问题,通过分层流模型确定气液参数,借助Fluent中的VOF模型对水下法兰连接器部分内的气液两相流介质进行模拟,选用RNG k-ε湍流模型对水下法兰连接器部分油气流动参数进行分析计算及模拟求解,分析了不同输送速度连接器部分内油气对外压力的分布。结果显示,最大压力冲击的增量与油气输送速度平方的增量近似成正比关系,在考虑油气输送速度对水下法兰连接器透镜垫内壁最大压力冲击后,透镜垫最大等效应力增大9.36%,疲劳寿命下降51.33%。 展开更多
关键词 水下法兰连接器 气液两相流 vof模型 流体压力 疲劳寿命
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基于VOF的模具结构化表面软性磨粒流数值模拟 被引量:12
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作者 计时鸣 唐波 谭大鹏 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第3期334-339,共6页
为了提高模具结构化表面光整加工的表面质量,通过流体体积模型和标准k-ε模型相结合的计算方法,以之字形微型流道为研究对象,对模具微型流道内部的软性磨粒流流场进行数值模拟。结果表明:随着入口流速的提高,管道内的磨粒流的平均速度... 为了提高模具结构化表面光整加工的表面质量,通过流体体积模型和标准k-ε模型相结合的计算方法,以之字形微型流道为研究对象,对模具微型流道内部的软性磨粒流流场进行数值模拟。结果表明:随着入口流速的提高,管道内的磨粒流的平均速度也随之增大,有利于近壁区磨粒流与流道壁面的相互作用,从而提高磨粒流的加工效率。同时模具微型流道的形状和结构对磨粒流加工也有重要影响。当微型流道直径为2mm、入口速度为10m/s、湍动能为0.4m2/s2、湍流耗散率为19.8m2/s3时,与其他几组工艺参数相比,微型流道内轴向、切向速度分布及湍动能分布等更加均匀,能够得到较高的加工效率和表面纹理形态。数值模拟结果为深入研究软性磨粒流的基本规律提供了一种理论工具。 展开更多
关键词 流体体积模型 结构化表面 软性磨粒流 数值模拟
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基于VOF法的长距离无压引水隧洞充水过程模拟 被引量:8
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作者 于跃 王晨晨 +2 位作者 安娟 李涛 段琦琦 《水利水电技术》 CSCD 北大核心 2009年第4期36-40,共5页
结合长距离无压引水隧洞充水过程,建立了水气两相流耦合VOF(Volume of Fluid)法的k-ε紊流模型,近壁面采用考虑糙率影响的壁面函数,结合实际工程对长距离无压引水隧洞水气两相流进行了模拟。模拟结果表明:隧洞内水位随充水时间的增加逐... 结合长距离无压引水隧洞充水过程,建立了水气两相流耦合VOF(Volume of Fluid)法的k-ε紊流模型,近壁面采用考虑糙率影响的壁面函数,结合实际工程对长距离无压引水隧洞水气两相流进行了模拟。模拟结果表明:隧洞内水位随充水时间的增加逐渐上升并趋于稳定;对隧洞充水过程中沿程典型断面的水气两相流进行了动态分析,结果表明进口流量为65 m3/s时水流能顺利通过隧洞;对某水库放水兼放空洞水深实测数据进行了验证对比,模拟结果与实验结果基本吻合。 展开更多
关键词 长距离无压引水隧洞 水气两相流 vof K-Ε紊流模型 充水过程
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多载荷AUV进水过程的LES/VOF数值模拟 被引量:1
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作者 施瑶 潘光 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第3期438-443,共6页
多载荷AUV在分离运动时,通过进水以增加其负浮力,从而实现分离要求,故进水过程的研究与分析具有重要的应用价值。采用LES与VOF相结合的方法对多载荷AUV后平衡舱空腔的进水过程进行了数值模拟,考察了进水孔直径、进水孔位置以及航行深度... 多载荷AUV在分离运动时,通过进水以增加其负浮力,从而实现分离要求,故进水过程的研究与分析具有重要的应用价值。采用LES与VOF相结合的方法对多载荷AUV后平衡舱空腔的进水过程进行了数值模拟,考察了进水孔直径、进水孔位置以及航行深度等因素对进水过程的影响。结果表明:进水孔直径越大,进水速率越大,但气泡脱离孔口所需的时间越长;由于尾部收缩段的存在,在内外压强作用下,进水孔水平间距越小,进水速率越大,且到达气液两相平衡状态时空腔内进水体积越大;航行深度越大,承受的静水压力越大使得空腔到达气液两相平衡状态的时间越短。 展开更多
关键词 多载荷航行器 进水 vof/LES方法 数值模型
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PEMFC船形堵块阴极流场的性能 被引量:1
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作者 蔡永华 胡健平 罗子贤 《电池》 CAS 北大核心 2024年第1期14-18,共5页
建立流体体积(VOF)两相流模型,研究船形堵块流道的排水性能。建立不同开孔率的船形堵块流道三维模型,研究船形堵块及开孔率对质子交换膜燃料电池(PEMFC)性能的影响。船形堵块流道峰值净功率密度相较于传统直流道可提升9.4%,相较于同堵... 建立流体体积(VOF)两相流模型,研究船形堵块流道的排水性能。建立不同开孔率的船形堵块流道三维模型,研究船形堵块及开孔率对质子交换膜燃料电池(PEMFC)性能的影响。船形堵块流道峰值净功率密度相较于传统直流道可提升9.4%,相较于同堵塞率下的梯形堵块流道可提高2.9%,具有较好的强化传质作用。通过提高船形堵块流道的开孔率,PEMFC可以获得更好的性能。在相同开孔率下,船形堵块流道的氧气摩尔浓度较直流道和梯形堵块流道分别提高28.6%和14.0%。结果表明,相较于传统直流道,船形堵块流道可降低排水周期和流道内平均水含量,具有更好的排水性能。 展开更多
关键词 质子交换膜燃料电池(PEMFC) 流道 排水性能 阴极流场 船形堵块 流体体积(vof)两相流模型
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竖壁降膜流动特性与稳定性的数值研究 被引量:8
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作者 张群 童一俊 +2 位作者 任海刚 刘玉峰 陈铮 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第5期733-736,共4页
采用流体体积法(VOF)对于高雷诺数竖壁降膜流场进行了数值模拟,分析了液膜速度分布、平均液膜厚度、基液膜厚度、波动振幅与波长等特性参数的变化规律,讨论了波动特性对于降膜传质及稳定性的影响。计算结果表明,随着流动向下游发展,平... 采用流体体积法(VOF)对于高雷诺数竖壁降膜流场进行了数值模拟,分析了液膜速度分布、平均液膜厚度、基液膜厚度、波动振幅与波长等特性参数的变化规律,讨论了波动特性对于降膜传质及稳定性的影响。计算结果表明,随着流动向下游发展,平均液膜厚度先是迅速减小,然后减小速度趋缓;波动振幅和波长随着流动距离的增加持续增大,这将导致波动传质能力增强,同时也使得基液膜厚度不断减小,液膜的稳定性变差。采用VOF方法的模拟结果与高速摄影实验数据符合良好,说明VOF方法准确描述了绝大部分液膜流动特性,在总体上对于竖壁降膜流场进行了准确的预测。 展开更多
关键词 流体体积法(vof) 高速摄影(HSP) 降膜 流场 稳定性 模拟
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管道充水工况下气液两相流瞬态数值模拟 被引量:28
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作者 袁文麒 刘遂庆 《同济大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第5期709-715,共7页
结合k-ε湍流模型,对三维管道充水过程的气液两相流进行了瞬态数值模拟.建立了管道充水过程液相体积分数与时间的数学模型,并对两相流在管道中的流动特性、能量损耗进行分析.模拟结果表明:充水过程中存在分层、段塞、气团、气泡流;气体... 结合k-ε湍流模型,对三维管道充水过程的气液两相流进行了瞬态数值模拟.建立了管道充水过程液相体积分数与时间的数学模型,并对两相流在管道中的流动特性、能量损耗进行分析.模拟结果表明:充水过程中存在分层、段塞、气团、气泡流;气体在管道中以气团、气泡流流型向下游管网流动;气液两相流造成的能量损耗大于单相流,两相流能量消耗增大的原因是存在气液相间相互作用以及流体与管壁摩擦系数的增大;倾斜下降管道剖面水平方向轴向流速对称分布;垂直方向靠近管道顶部与底部分别出现气、液相轴向流速峰值,气液交界处轴向流速最低. 展开更多
关键词 充水管道 气液两相流 vof模型 瞬态数值模拟
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全射流喷灌喷头射流元件的流场分析 被引量:8
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作者 向清江 袁寿其 李红 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第1期135-139,I0006,共6页
全射流喷灌喷头射流元件对喷头工作性能有重要影响,其内部液气两相流动影响着射流元件的尺寸设计。采用流体体积函数两相流数学模型,对射流元件稳定附壁情况下二维及三维流场进行数值模拟,获得射流元件壁面压力分布规律、射流中线速度... 全射流喷灌喷头射流元件对喷头工作性能有重要影响,其内部液气两相流动影响着射流元件的尺寸设计。采用流体体积函数两相流数学模型,对射流元件稳定附壁情况下二维及三维流场进行数值模拟,获得射流元件壁面压力分布规律、射流中线速度衰减规律、无因次附壁点距离和液气两相界面坐标位置。壁面静压试验数据与计算值对比具有一致性。在相同入口速度下,随着偏移率的增大,射流元件壁面压力极大值减小,附壁点下移。归纳出小偏移率情况下无因次附壁点距离与偏移率的经验关系式。该研究为射流元件的尺寸设计提供依据。 展开更多
关键词 喷头 流场 数值模拟 射流元件 vof模型 附壁射流
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倒装芯片封装中非牛顿流体下填充的数值仿真 被引量:3
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作者 姚兴军 张关华 +2 位作者 王正东 章文俊 周鑫延 《半导体技术》 CAS CSCD 北大核心 2013年第1期69-73,78,共6页
倒装芯片封装中的下填充工艺可以有效地提高封装连接的可靠性,因而得到了广泛应用。含有硅填料的环氧树脂是常用的下填充胶料,在下填充流动过程中表现出明显的非牛顿流体特性。利用Fluent软件对具有非牛顿流体特性胶料的下填充过程进行... 倒装芯片封装中的下填充工艺可以有效地提高封装连接的可靠性,因而得到了广泛应用。含有硅填料的环氧树脂是常用的下填充胶料,在下填充流动过程中表现出明显的非牛顿流体特性。利用Fluent软件对具有非牛顿流体特性胶料的下填充过程进行了三维数值模拟。采用流体体积比函数(VOF)对流动前沿界面进行追踪,再用连续表面张力(CSF)模型来计算下填充流动的毛细驱动力,并用幂函数本构方程来体现下填充胶料的非牛顿流体特性。通过数值模拟,获得了下填充流动前沿位置随时间变化的数据,这些数据与实验结果有较好的吻合度。该数值方法可较好地预测具有非牛顿流体性质胶料的下填充过程。 展开更多
关键词 倒装芯片 下填充 非牛顿流体 流体体积比函数 连续表面张力模型
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旋流式进料喷嘴实验与流场结构数值模拟 被引量:4
10
作者 黄启龙 李进贤 +2 位作者 郑亚 朱国强 赵思珍 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第3期388-394,共7页
针对旋流式催化裂化进料喷嘴进行了实验研究和数值模拟。实验中测量了不同工况下的雾化粒径和喷嘴的雾化角,同时验证了各段的压降分配方案。通过VOF( volume of fluid)方法对喷嘴气液两相流的流动过程进行了数值模拟,描述了喷嘴中... 针对旋流式催化裂化进料喷嘴进行了实验研究和数值模拟。实验中测量了不同工况下的雾化粒径和喷嘴的雾化角,同时验证了各段的压降分配方案。通过VOF( volume of fluid)方法对喷嘴气液两相流的流动过程进行了数值模拟,描述了喷嘴中两相流的填充过程,得到了喷嘴的压力、速度分布和雾化角,并与实验结果进行了比较,二者吻合较好。对上述结果分析后表明,该型旋流式喷嘴雾化粒径在5360μm,雾化角随气液比或流量的增大而有所增加,采用内外嵌套式旋流器可使射流厚度较为均匀。 展开更多
关键词 催化裂化 喷嘴 流场 两相流 雾化粒径 vof方法
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基于流体体积方法的燃油液滴蒸发过程数值模拟研究 被引量:1
11
作者 赵鹏 李国岫 +1 位作者 张涛 贾涛鸣 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第11期1359-1365,共7页
建立了基于气液两相流流体体积(VOF)方法的燃油液滴蒸发的数学计算模型,研究了燃油液滴蒸发过程中的传热传质特性及强制对流流场对传热传质特性的影响。研究发现,燃油液滴在蒸发过程中,液滴内部并不是均匀加热,而是热点区域加热较快,其... 建立了基于气液两相流流体体积(VOF)方法的燃油液滴蒸发的数学计算模型,研究了燃油液滴蒸发过程中的传热传质特性及强制对流流场对传热传质特性的影响。研究发现,燃油液滴在蒸发过程中,液滴内部并不是均匀加热,而是热点区域加热较快,其他区域缓慢加热。在初始时刻时,燃油液滴相界面处的蒸气与周围气体之间的浓度梯度较大,因此初期的蒸发速率较快,其谢伍德数Sh也较大。不同气液相温度差能促进液滴的蒸发过程,随着气液相温度差增大,液滴蒸发速率逐渐增大。随着雷诺数的增大,高温热点区域的分界线逐渐模糊,液滴内部加热逐渐趋于均匀。雷诺数越大,液滴的温度越高,但液滴温度差别较小。不同雷诺数能有效促进液滴的蒸发过程。 展开更多
关键词 流体力学 气液两相流 vof模型 液滴蒸发 传热传质
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航行体水下点火三维流场数值模拟 被引量:2
12
作者 王鹏 宁腾飞 孟鹏 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第6期803-807,共5页
采用三维网格和VOF(Volume of Fluids)多相流模型,对非轴对称、X型舵的航行体水下点火这一非稳态过程进行了三维流场数值模拟,捕捉了燃气泡的形成、发展及断裂过程,得到了航行体水下点火初期的流场变化和阻力变化,并进行了相关因素探讨... 采用三维网格和VOF(Volume of Fluids)多相流模型,对非轴对称、X型舵的航行体水下点火这一非稳态过程进行了三维流场数值模拟,捕捉了燃气泡的形成、发展及断裂过程,得到了航行体水下点火初期的流场变化和阻力变化,并进行了相关因素探讨和结果对比分析。研究表明,燃气泡的发展变化过程对航行体流场和阻力产生影响。该研究可为航行体水下点火设计及试验提供参考。 展开更多
关键词 三维网格 水下点火 vof模型 燃气泡
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车用高速风扇液黏离合器流体传动特性分析 被引量:2
13
作者 姚寿文 林博 +1 位作者 冯姗姗 崔红伟 《兵器装备工程学报》 CAS 2017年第7期1-7,共7页
为精确预测高速工况的流场特性,运用自由表面(VOF)模型,对摩擦副流体进行了数值模拟,得到了两相流区域分布及其演变规律,预测了全转速范围的转矩。研究表明:两相流区域主要受流体动压效应、流体静压效应影响;输入转速越高,摩擦副流体空... 为精确预测高速工况的流场特性,运用自由表面(VOF)模型,对摩擦副流体进行了数值模拟,得到了两相流区域分布及其演变规律,预测了全转速范围的转矩。研究表明:两相流区域主要受流体动压效应、流体静压效应影响;输入转速越高,摩擦副流体空气体积分数越大,供油量越大,空气体积分数越小;流体转矩随着转速升高而增大,而过某临界值时,转矩下降。作者还构建了液黏调速离合器性能试验台架,对摩擦副的油膜转矩传递特性进行试验,验证了预测模型的合理性。 展开更多
关键词 液黏调速离合器 vof模型 两相流 数值模拟 流体剪切转矩
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正方形小通道内的冷凝换热数值模拟
14
作者 李盼盼 陈振乾 《东南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第4期763-769,共7页
采用VOF模型对制冷剂R134a在水平放置的边长为1 mm、长度50 mm正方形小通道内的凝结换热过程进行数值模拟计算,研究了入口质量流速、热流密度和冷量施加方式对小通道内冷凝换热的影响.结果表明:冷凝液最先出现在通道拐角处,随后在表面... 采用VOF模型对制冷剂R134a在水平放置的边长为1 mm、长度50 mm正方形小通道内的凝结换热过程进行数值模拟计算,研究了入口质量流速、热流密度和冷量施加方式对小通道内冷凝换热的影响.结果表明:冷凝液最先出现在通道拐角处,随后在表面张力的作用下逐渐布满整个通道截面;沿程换热系数在入口处较大,然后沿流向急剧减小,最后趋于稳定;在恒定热流密度条件下,随着质量流速的增加,气液界面的剪切力逐渐增加,冷凝液膜随之变薄,从而导致换热系数变大;当入口质量流速恒定时,热流密度的改变对冷凝换热系数影响不明显;冷量均衡施加于通道边界比集中施加于某一边界液膜分布更均匀,更有利于冷凝换热. 展开更多
关键词 正方形小通道 两相流 冷凝换热 数值模拟 vof模型
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基于计算流体力学的90°弯管气液两相流数值模拟及流型演化 被引量:6
15
作者 王志伟 何炎平 +3 位作者 李铭志 仇明 黄超 刘亚东 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第9期1159-1167,共9页
为研究竖直上升管内气液两相流通过90°弯管后的流动演化特性,分别采用流体体积多相流模型以及Realizable k-ε湍流模型对其进行数值模拟,重点分析气液两相流通过90°弯管后的速度变化、压力分布、截面含气率及流型演化规律.结... 为研究竖直上升管内气液两相流通过90°弯管后的流动演化特性,分别采用流体体积多相流模型以及Realizable k-ε湍流模型对其进行数值模拟,重点分析气液两相流通过90°弯管后的速度变化、压力分布、截面含气率及流型演化规律.结果表明:不同气液两相流流型通过90°弯管后会产生不同程度的二次流现象,并且切向速度呈现双峰分布,随着流动发展最终耗散成为单峰分布;气液两相流入口速度越大,则弯管外壁面所受压力越大.截面含气率的变化与流型转化相关,泡状流流过弯管后演化成为细长段塞流,截面含气率减小;段塞流、搅动流及环状流通过弯管后演化成为分层-波浪流,截面含气率变化较小.研究结果可为气液两相流输送弯管设计开发及诱导应力预测提供一定的理论支持. 展开更多
关键词 计算流体力学 气液两相流 90°弯管 流体体积模型 流动演化特性
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气泡羽流摆动特性及附壁效应研究 被引量:7
16
作者 程以炫 董恒瑞 +1 位作者 闫睿奎 危卫 《高校化学工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第4期904-911,共8页
针对气泡发生器中气泡在上升阶段发生的摆动现象会影响气泡生成效率的问题,利用流体体积函数(VOF)模型模拟了水槽内气泡生成和上升过程,研究了通气速度、气泡孔口直径和水槽高宽比对气泡羽流的影响,探究气泡的摆动特性和偏移程度。结果... 针对气泡发生器中气泡在上升阶段发生的摆动现象会影响气泡生成效率的问题,利用流体体积函数(VOF)模型模拟了水槽内气泡生成和上升过程,研究了通气速度、气泡孔口直径和水槽高宽比对气泡羽流的影响,探究气泡的摆动特性和偏移程度。结果表明,气泡羽流摆动的最大偏移量与弗劳德数和水槽宽高比呈指数衰变关系;而最大偏移量对应的偏移角度与弗劳德数和水槽宽高比呈多项式关系。根据所得数据拟合得到相关经验关系式,给出了不同弗劳德数和水槽宽高比对应的气泡摆动特性的规律。 展开更多
关键词 计算流体力学 附壁效应 气泡羽流 气液两相流 vof模型
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改进流体体积法及重建光滑三维液面 被引量:1
17
作者 吕浩进 刘书 郑国勤 《计算机辅助设计与图形学学报》 EI CSCD 北大核心 2003年第11期1375-1380,共6页
通过改进流体体积法 (VOF)方程求解部分 ,提高了离散模型中表面单元和液体内部对流的精度 ,从而在整体上减小了对流产生的体积误差 ;为逼真地展现具有复杂表面的运动液体场景 ,提出一种基于几何搜索的表面重建方法———种子-绕空方法 ... 通过改进流体体积法 (VOF)方程求解部分 ,提高了离散模型中表面单元和液体内部对流的精度 ,从而在整体上减小了对流产生的体积误差 ;为逼真地展现具有复杂表面的运动液体场景 ,提出一种基于几何搜索的表面重建方法———种子-绕空方法 该方法可以将VOF方法生成的带缝隙表面用C0 连接的三角面片集表示 ,以获得光滑连续的液面表示 展开更多
关键词 计算机图形学 流体体积法 光滑三维液面 计算机动画 表面重建方法
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某工程溢洪道掺气水流流场数值模拟研究 被引量:2
18
作者 刘文 贺昌海 +2 位作者 江维 覃天林 傅少君 《中国农村水利水电》 北大核心 2021年第12期181-186,191,共7页
为研究不同数学模型模拟溢洪道内掺气水流的情况,利用CATIA软件建立某实际工程三维几何模型并导入FLOW-3D软件中,采用卷气模型对溢洪道流场进行数值模拟,利用ICEM软件对模型修改得到计算所需流体域,基于VOF模型和欧拉双流体模型,利用FLU... 为研究不同数学模型模拟溢洪道内掺气水流的情况,利用CATIA软件建立某实际工程三维几何模型并导入FLOW-3D软件中,采用卷气模型对溢洪道流场进行数值模拟,利用ICEM软件对模型修改得到计算所需流体域,基于VOF模型和欧拉双流体模型,利用FLUENT软件分别对溢洪道内的掺气水流进行三维数值模拟。结果表明,三种模型的计算流态和流速结果差别较小,与物理模型试验结果基本吻合;对于压强分布,卷气模型计算结果与模型试验结果吻合较好,而VOF模型和欧拉模型的计算结果误差较大;对于紊动能分布,欧拉模型和VOF模型的计算结果基本一致,但与卷气模型的计算结果相比差异较大;对于溢洪道中心线底部掺气率,卷气模型和VOF模型计算结果不合理,欧拉模型的计算结果符合实际情况。该研究结果可以为掺气水流计算和工程设计提供参考。 展开更多
关键词 溢洪道 掺气水流 卷气模型 vof模型 欧拉双流体模型 三维数值模拟
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