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[期刊] 清华大学学报(自然科学版)
[作者]
李玉 王相钦 闵敬春
蛇形管空油换热器可用于航空发动机的冷却,该文通过数值模拟研究了蛇形管内航空煤油的流动换热特性,分析了燃油入口流速、管壁温及蛇形管直管段长度对流动换热的影响,对比了直管段与弯管段、常物性与变物性下流动换热特性的差异。综合考虑换热器的紧凑度及燃油流过换热器时可能发生结焦,蛇形管内径取值2.0 mm,另外燃油流过蛇形管时被加热,温度可以升高数百摄氏度,燃油物性将会产生剧烈变化,因此本研究特别关注蛇形细管内燃油的变物性流动换热特性。研究结果表明:弯管段的对流换热系数明显高于直管段,但同时弯管段压降也显著增大;变物性的对流换热系数明显高于常物性,而变物性的压损明显低于常物性;变物性时管壁温对流动换热特性的影响较为显著,而直管段长度对流动换热特性的影响相对较弱。
[期刊] 清华大学学报(自然科学版)
[作者]
黄腾 李雪芳 柯道友 巴清心 程林
作为一种环境友好型自然工质, CO_2被越来越多地应用于热泵系统。该文通过模拟超临界压力CO_2在竖直蛇形管中的流动和传热过程,分析了蛇形管几何参数对其换热性能的影响,并探究超临界压力CO_2在不同尺寸蛇形管中流动的强化传热机制。建立了12种不同内径和曲率直径组合的蛇形管模型,以探究在给定质量流率条件下,不同内径和曲率直径对超临界压力CO_2流动换热性能的影响。结果表明:曲率直径或内径的增大,均会导致传热系数降低;蛇形管内径越大,外壁面温升及温度波动幅度均越大;蛇形管曲率直径越大,外壁温度越高。最后,研究了流动方向对传热性能的影响,发现当内径大于1 mm时,蛇形管换热性能在工质向下流动时优于在工质向上流动时。本文可以为相关换热器的优化设计提供参考,从而提高换热效率和系统性能。
关键词：
对流换热 超临界二氧化碳 蛇形管 管型
[期刊] 中国农业大学学报
[作者]
郑若琳 杨魏 刘竹青
研究日光温室不同通风形式对室内湿热特性的影响。采用计算流体动力学数值模拟方法，构建日光温室作物-环境湿热系统的数值模拟模型。将模拟结果与试验测量结果进行对比，温度和相对湿度的模拟值与实测值的最大相对误差分别为4.7%和4.1%,验证了所构建模型的准确性。应用该模型模拟不同通风形式下温室内的气流和温湿度分布情况，比较分析不同的通风形式对室内湿热特性的影响。结果表明：不同的通风形式会影响室内气流的运动轨迹和速度，从而影响室内温度和相对湿度的分布变化。仅开启上通风口通风时，室内的平均温度和相对湿度较高，气候分布均匀，整体变化较小，适宜冬春季节或清晨傍晚室内温湿度较低时的通风要求；仅开启下通风口通风时室内温湿度分布模式均匀性最差，进风口处的温湿度明显低于北墙，且进口存在涡流，不利于作物生长发育；上、下通风口均只开一半通风时，作物区平均温度和相对湿度分别为39.3℃和25%,上、下通风口均全开时作物区平均温度和相对湿度为36.8℃和23.7%,较于前者室内温度和相对湿度分别降低了2.5℃和1.3%,适宜于炎热天气下日光温室内的降温除湿要求。
[期刊] 海洋水产研究
[作者]
王飞 丁天明
根据动力学原理,研究在水流作用下圆柱形网箱锚绳的受力特性,导出锚绳形状和张力的一阶微分方程组,并利用四阶Runge-Kutta计算法,结合Matlab工具,对圆柱形网箱的系泊锚绳,在水流速度、水流冲角、水深和锚绳长度等参数下的空间位置及张力变化进行数值求解和仿真模拟。模拟结果显示,在给定的初始条件下,锚绳长度对锚绳的空间位置影响最显著,水流冲角对锚绳张力的影响最大,水深对形状和张力的影响最不明显;锚绳张力随长度的增加而减小,随水流冲角、流速的增加而增加。
关键词：
圆柱形网箱 锚绳 张力和形状 数值模拟
[期刊] 渔业科学进展
[作者]
李瑞鹏 田云臣 李青飞 丛雪琪 秦海晶
通过对工厂化循环水养殖进水流速的智能调控，可降低饵料残留，避免水质恶化。为此，本文采用数值模拟方法研究了进水流速对工厂化循环水养殖池流场特性的影响，并基于该研究设计出一套确定进水流速调控的实验方法。首先，通过对比Standard k-ε、RNG k-ε、Realizable k-ε三种湍流模型及多种壁面函数的仿真效果，确定RNG k-ε模型和标准壁面函数作为仿真配置。同时针对多相流模型，对欧拉多相流模型和DPM离散相模型进行对比，为提高计算准确性选用DPM离散相模型，并基于上述模型进行网格无关性验证、制定网格划分方案。其次，以大菱鲆(Scophthalmus maximus)养殖为例，模拟不同进水流速下养殖池流场、排污、水温调节的效果。最后，针对仿真结果提出进水流速调控方案。结果显示，日常采用1.0 m/s的进水流速，可有效提高适宜流速区面积并控制水处理成本；投饵前，采用0.2 m/s的进水流速可以解决循环水养殖中存在的饵料浪费问题；进食结束后，采用1.2 m/s的进水流速可快速排出残饵壁面水质恶化；水温异常时，采用15 ℃的水、以1.2 m/s的进水流速注水230 s可使20 ℃的水下降到正常水平，精准化控制水温。采用本文提出的方法可以针对不同养殖生物，养殖环境，设计进水流速智能调控策略，可用于解决循环水养殖过程中饵料浪费、水质变差、水温异常等问题。
[期刊] 西北农林科技大学学报(自然科学版)
[作者]
钟新铭 马孝义 王文娥 许坤鹏 樊琨
【目的】研究弧底梯形渠道无喉道量水渠槽的水力特性，为灌区水资源的科学管理和可持续利用提供参考依据。【方法】利用Ｆｌｕｅｎｔ６．３大型计算流体力学软件，基于ＶＯＦ方法跟踪自由液面，采用ＲｎＧｋ－ε湍流数学模型和ＰＩＳＯ算法，对不同收缩比条件下的弧底梯形渠道无喉道量水槽进行三维数值模拟，分析了弧底梯形渠道无喉道量水槽内部流场以及水位流量关系，将模拟结果和实测资料对比验证，同时进一步分析了弗劳德数、临界淹没度等量水槽各项水力性能。【结果】与传统无喉道量水槽相比，弧底梯形渠道无喉道量水槽具有显著优点：（１）量水槽结构简单，过流顺畅且呈良好的流线型；（２）临界淹没度（Ｓ）可达０．８９，水头损失小，弗劳德．．．
[期刊] 西北农林科技大学学报(自然科学版)
[作者]
郑文玲 张耀哲 杨石磊 梁宗祥
【目的】探求异型岔管的水力特性,研究岔管处局部水头损失及流速和压强的分布情况,并检验数值模拟方法的可靠性。【方法】采用物理模型试验和数值模拟相互验证的方法,依据实际情况对积石峡电站灌溉引水系统重力输水管网岔管在6种不同的供水工况(正常水位和死水位1#支管单独供水、2#支管单独供水及1#、2#支管联合供水)下的流速、压强分布及局部水头损失进行了研究。【结果】在6种不同工况下,局部水头损失系数的数值模拟值均小于试验值,相对误差最大为14.452 5%,且各工况下得到的岔管处局部水头损失、局部水头损失系数值并不相同;数值模拟结果直观地反映了岔管处流态分布和压强的变化情况。【结论】岔管处的水力特性复杂...
关键词：
异型岔管 水力特性 数值模拟 水头损失
[期刊] 西北农林科技大学学报(自然科学版)
[作者]
魏文礼 赵小军 刘玉玲
【目的】研究曝气池中气泡浮力羽流的动力特性,为提高深层曝气方式的污水处理效率提供依据。【方法】分别采用欧拉双流体模型和混合模型结合标准κ-ε紊流模型,对气泡浮力羽流进行数值模拟,讨论了这2种模型计算流场的精确性和边界条件的适应性,并使用压力隐式算子分裂PISO(Pressure-Implicit with splitting of operators)算法进行了速度与压力耦合求解。【结果】通过模拟得到了气泡羽流的瞬时性及其尾部的摆动规律等流动特性,模拟的速度矢量沿水深方向呈增加趋势,但表现并不稳定,在上部区域气泡羽流出现了摆动,而在下部区域气泡羽流的摆动不明显,但这一部分的速度相对较大。【结论...
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
高志卫 袁宇 白章 胡文鑫
抛物槽式太阳能聚光集热作为重要的绿色节能技术，已广泛应用于热力发电和工业生产等领域，能够有效降低化石燃料消耗和CO2排放。然而复杂的光热耦合运行特性直接影响太阳能集热器的能量传递过程，对此，建立了基于导热油传热工质的抛物槽式太阳能聚光集热数值分析模型，以研究太阳能辐照强度和集热器倾角跟踪调节等多因素对集热利用效率和光热耦合特性的影响，分析得到集热管内工质流场和温度场的分布特性，将为优化抛物槽式太阳能集热器运行调控和开展太阳能热利用等相关理论教学及实践创新提供指导。
[期刊] 上海海洋大学学报
[作者]
李维维 张丽珍 王世明 胡庆松
振荡水翼式潮流能采集系统一般通过二维水翼水动力学模型建立其关于俯仰与升沉方向两自由度的运动方程。但水翼三维模型与二维模型在诱导阻力计算上有着一定的差别,而诱导阻力又直接影响到系统的能量转化效率,因此有必要对振荡水翼三维的水动力学特性进行研究。本文根据叶素理论,以梯形翼作为三维水翼模型的代表,建立了梯形振荡翼的水动力学模型和运动方程。对该模型采用三维非结构网格和动网格技术进行数值模拟,着重探讨梯形比对其运动状态和能量转化效率的影响。结果表明:采用动网格模拟三维梯形振荡水翼的水动力学特性,得到的水翼运动状态与二维的相同;振荡水翼的诱导阻力会改变其稳定振荡频率和升沉运动幅值,直接影响了系统的能量采集...
[期刊] 中国农业大学学报
[作者]
刘宣佐 姚宗路 赵立欣 丛宏斌 宋锦春 霍丽丽 任雅薇
为进一步明确秸秆热解过程的影响因素及其相互作用,本研究系统分析2000—2018年国内外秸秆热解研究的相关文献,总结秸秆热解研究中存在的问题。从数值模拟分析的角度对影响秸秆热解过程的因素进行归纳分类,分析数值模拟中需要考虑的因素及其应用,如基于非稳态数值模拟可实时监测秸秆热解过程中装置内部瞬时温度分布、挥发分流动路径、秸秆颗粒流动规律及浓度分布等瞬态物理量变化。阐述将CFD数值模拟与试验测试、理论推导相结合来研究秸秆热解的必要性,并分析此种研究方式的可行性。
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
韩永明 李振华 赵迎港 陆永浩
核电厂压力容器启停堆和正常运行时，温度压力会在一定范围内发生波动，随着波动次数的增加，会对设备和管道造成严重疲劳损伤。依托北京某高校高温高压腐蚀实验站亚临界水汽环境结构材料试验装置双回路，设计了一种承压管道高通量热疲劳试验方法。基于该试验方法，完成了瞬态水温变化对管道疲劳裂纹扩展的影响研究。结果表明，疲劳裂纹扩展速率随冷却速率降低而逐渐降低。结合有限元数值模拟和三维裂纹扩展分析软件建立了阶梯管道结构的热疲劳裂纹扩展速率模型，并用试验结果对模型进行了修正。
[期刊] 中国农业大学学报
[作者]
刘嘉美 王文娥 胡笑涛
为进一步研究U形渠道圆头量水柱过流特性及测流精度,利用Flow-3D软件对U形渠道圆头量水柱水力特性进行数值模拟,将渠道水流流态及水面线的实测值与模拟值进行对比,同时研究不同规格的圆头量水柱流量与驻点水深的关系及水头损失情况,并拟合出其流量公式。结果表明:模拟值与实测值的相对误差<10%,两者具有较好的一致性,数值模拟结果可为圆头量水柱的结构优化提供依据。流量与驻点水深有很好的线性相关关系,相关系数0.98;水头损失随收缩比的减小而增大,相比量水槽水头损失较小,但顺流长度过大,水头损失反而增大;根据数据拟合出的流量公式,最大相对误差为9.74%,平均误差为2.66%,满足精度要求。
关键词：
渠道 U形渠道 圆头量水柱 收缩比
[期刊] 沈阳农业大学学报
[作者]
郭维东 彭炜森 李晓东 胡志华
针对矩形水槽中梯形边墩周围水流,建立耦合VOF法的三维非稳态水气两相流模型。求解后,将水深与流速分布与试验结果进行对比分析,吻合较好。在此基础上分析梯形边墩附近典型断面的流速矢量分布、绝对流速分布及湍动能分布。结果表明:在梯形边墩上游形成偏斜水流,下游形成回流区的水流结构;在边墩外侧壁处达最大流速值,在边墩上游和外侧附近的湍动能较强烈。
[期刊] 沈阳农业大学学报
[作者]
徐玲君 陈刚 邵建斌 薛阳
为了研究静水中气泡运动的水力学特性,验证数值模拟方法对气泡运动模拟的有效性和准确性,采用基于流体体积法(VOF法)的几何重构技术捕捉水气两相界面,通过自编后处理程序提取模拟结果数据,获得气泡运动的速度、上升轨迹、变形等参数。模拟结果与模型试验结果比较表明:二者吻合情况良好,说明VOF法能准确地捕捉到气泡界面的变形情况,是一个强大的捕捉两相交界面的工具。随后分析了气泡的变形机理、运动轨迹与瞬时速度变化规律,旨在为相关气泡运动特性研究提供参考。
关键词：
VOF方法 气泡 数值模拟 速度
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