内凹型阀碟调节阀流场三维数值模拟研究

运用三维变密度不可压计算流体力学方法对微型y形冲击射流进行流动结构研究.结果表明:入射角度和入射速度是影响流场结构和混合效果的两个重要因素,分别存在有最佳入射角度和入射速度.我们发现在射流角度等于90°、射流速度为中速时,其流场结构最利于混合,因为此时射流的接触面积最大.另外,射流速度越大,其分割强度值也越大,因此混合性能也越差.当速度太大时,会使两股流体的接触面破碎而散落在空间中,使其不再接触,因此对分子间的扩散和混合不利.

深基坑开挖变形的三维数值模拟研究——采用三维快速拉格朗日差分分析方法(fastl~grangiananalysisofcontinua3d)将南京a、b大厦支护结构(悬臂支护结构、单层支点混合支护结构、钻孔灌注桩连拱支护结构)与一定范围内的土体(长、宽、高)作为一个整体，结合基...

采用rngκ-ε紊流模型与vof方法对散粒体滑坡涌浪进行数值模拟；通过与已有文献的试验结果对比分析；发现数值模拟得到的滑坡体水下初始堆积形态与试验结果吻合较好；且波幅计算精度较高；基于此；建立了某山区河流型水电工程库区的三维模型；模拟了碎土石滑坡涌浪在库区内的生成与传播过程；并分析了涌浪的波幅和波速特征；研究结果表明；通过数值模拟获得的涌浪波幅和传播速度等参数；可以为大坝安全评估和滑坡涌浪灾害影响范围预测提供一定的科学依据；还可为通航河流航行船舶的避险范围提供参考；

介绍了通径为20″(1″=25.4mm)的大口径中压球阀阀体、新型c形金属密封环组件等的结构设计;在阀座与球体之间采用整体碟形弹簧和新型阀座密封填料,以保证高压密封,提高使用寿命;阀芯采用空心球体结构和分段冲压成形加工工艺,有效地保证了球体的加工精度和质量,降低了生产成本;在结构设计中,充分考虑了球阀的密封、防火、启闭传动及制造工艺的要求;对其中结构复杂的球阀阀体和空心球形阀芯进行了强度计算和ansys应力、应变模拟分析计算,二者计算结果一致,并认为阀体的厚度由其大开孔处局部应力的整体补强确定。

为了提高风量调节阀的耐磨性能,基于多孔射流扩散及叠加原理,提出一种耐磨风量调节阀,其结构特点是阀芯由活动多孔板及具有导流板的固定多孔板组成.利用rngk-ε模型分别对耐磨风量调节阀及传统插板阀气相流场进行了数值模拟与分析比较,研究结果表明:在耐磨风量调节阀的出口处流场分布比较均匀,而插板阀在出口处存在严重的偏流及回流现象,气流均匀程度很差,所提出的耐磨风量调节阀的结构是合理的,具有较好的耐磨性能.

采用三维水动力学模型,借助非结构网格重构地形,开展了金沙江干流山区水库通航流态的数值模拟研究。以攀枝花河段为例,选取不同的来流条件进行了模拟,重点关注了水深、流速、平面流场和典型弯道的环流结构等水动力学特性,进一步对河段可能的碍航点进行了分析。计算结果表明:在一定的出流边界条件下,河道水深整体呈沿程递增趋势,基本可满足三级航道标准；同时某些流量级下,局部卡口、突扩和弯道河段可能出现碍航流态。研究结果可为金沙江梯级水库群联合调度提供技术参考。

采用三维水动力学模型,借助非结构网格重构地形,开展了金沙江干流山区水库通航流态的数值模拟研究.以攀枝花河段为例,选取不同的来流条件进行了模拟,重点关注了水深、流速、平面流场和典型弯道的环流结构等水动力学特性,进一步对河段可能的碍航点进行了分析.计算结果表明:在一定的出流边界条件下,河道水深整体呈沿程递增趋势,基本可满足三级航道标准;同时某些流量级下,局部卡口、突扩和弯道河段可能出现碍航流态.研究结果可为金沙江梯级水库群联合调度提供技术参考.

提出了包括实际工程地形的施工导流工程三维数值模拟的方法.基于catia模型设计软件建立了苏丹上阿特巴拉水利枢纽儒米拉大坝分期导流三维模型,实现了实际工程地形与建筑物实体的融合,真实地反映了实际工程的空间布置情况.将模型导入计算水动力学软件flow-3d中,采用紊流双方程中的rng模型,用truvof方法进行自由表面的追踪,在1,000,m~3/s、5,380,m~3/s流量下,对溢洪道内部水流流速、流态、水面线、底板压力进行了数值模拟.经过对比分析,证明了模拟结果与试验值吻合较好,从而验证了模型的可靠性.在取得水力学参数的基础上,考虑建筑物附近的河床冲刷,探讨了围堰附近覆盖层冲刷的数值模拟方法.该研究为解决复杂水利工程的三维建模问题及相关数值模拟提供了新的方法,具有一定的参考价值和良好的应用前景.

利用cfd软件fluent对多级导叶式清水离心泵的内部流场进行了数值模拟,得出了叶轮及导叶内部流道的速度和压力分布规律,并发现了叶轮进口回流,出口的二次流动特征等叶轮内部流动的细节,导叶出口区产生了一个低压区等流动特征。然后根据自编计算软件利用计算得到的速度场数据计算出泵的扬程、功率、效率和流量之间的关系曲线,并与试验数据进行了比较。结果表明:在设计工况附近,预测值与试验值吻合较好,在其它工况点,特别是小流量工况点,误差较大。

利用标准k-ε双方程湍流模型,采用vof法追踪自由水面,应用瞬态piso算法求解压力速度耦合的方法,采用结构化网格并在溢流坝顶进行网格加密,模拟计算了七孔溢洪道流场的三维水力特性,得到了设计工况的泄流能力、水面曲线、速度场。通过物理模型试验验证,两者结果吻合较好。

在运用数学模型对水流流场进行模拟时,仅依靠一维或二维模型还无法兼顾部分模拟区域的真实水力学变化,因此有必要展开流场三维模拟。利用流体力学软件flow-3d,建立分层水库近坝区的浮力流三维数值模型,对近坝段水流结构以及水电站下泄水温进行精确模拟。分析了相同水温分层条件下,不同浸没高度、不同流量对下泄水温的影响,同时对比了同一下泄流量不同出流方式的下泄水温差异。结果表明:在相同水温分层条件下,流量越大,最大吸入高度越大,取水口可以吸入更接近表层温度较高的水体;在最大吸入高度以上只改变淹没深度,取水口前流场基本不发生变化,对下泄水温影响很小;复杂三维地形可以改变水体的流线,对下泄水温影响很大。

基于n-s方程、rngk-ε模型和有限差分法建立了溃坝洪水分析的三维数学模型,进行了溃坝洪水通过直角弯道的模型试验,并将计算值与实体模型试验结果中洪水的实测值进行对比,结果表明渠道内洪水位的计算值与实测值高度吻合,流速大小与方向也基本一致.为进一步研究溃坝洪水冲刷问题,在水流模型的基础上加入了泥沙模型,并采用槽宽突变渠道中溃坝洪水冲刷的模型试验进行验证,验证结果表明洪水水位的实测值与数值模拟计算值吻合较好,冲刷完成后的冲刷坑深与堆丘高度也基本一致,说明所建的泥沙模型在研究溃坝洪水泥沙冲刷问题时有较好的准确性与实用性.

应用动态网格技术对超临界调节阀汽门的开启过程进行非定常数值模拟研究,动网格划分应用弹性平滑和局部重划方法,出口压力随时间分布规律应用udf(用户自定义)技术给定。同时,在数值模拟过程中分析了汽门开启过程阀杆横向力和轴向力变化规律。计算结果表明,在调节阀开启过程30%~55%开度过程马赫数、静压等参数变化较为剧烈,而在55%~100%开度过程,各参数变化较为平缓。

分岔隧道是一种新的隧道建设型式,它一般由四车道大拱隧道或连拱隧道逐渐过渡到上下行分离式双洞隧道,因此它同时具备标准间距的分离隧道、小净距隧道、连拱隧道以及四车道大拱隧道等多种结构型式隧道的特点。结构型式一般分为大跨衬砌段、双连拱衬砌段、加强衬砌段和一般衬砌段4种断面型式。作为一种新的隧道建设型式,目前国内尚不多见,缺乏可供参考的设计、施工经验。由于分岔隧道型式的特殊性和复杂性,施工难度和风险均较大,因此,研究施工围岩的稳定性有着非常重要的意义。本文基于连续介质模型,通过大型有限元软件abaqus,主要对施工过程进行数值仿真模拟,着重分析研究大拱与连拱过渡段和连拱以及小净距过渡段施工过程中的围岩变形和破坏特性,并得出结论,为设计施工提供参考依据。

采用6种方法对大口径球阀阀体的壁厚进行对比设计,进而求出最佳壁厚值,运用有限元软件ansys,考虑各种载荷的影响,对阀体进行三维数值模拟。结果表明,无论是在强度还是在刚度上,都符合设计要求。

本文采用数值模拟方法预测由近地三维流动风引起的建筑物的表面风压。文中运用一种扩展的ｋ－ε紊流封闭模型，导得了稳态流动风的统一形式的控制微分方程。采用控制容积法对微分方程作了离散，ｓｉｍｐｌｅｃ压力校正迭代算法实现了非线性离散化方程的求解。实例计算与分析比较表明，本文的模拟方法改善了对建筑物侧风面和顶面风压值的预测。

建立包括双线盾构隧道、冻土帷幕、联络通道以及泵房在内的三维数值模型,模拟了地层冻结、联络通道开挖和支护的整个过程。分析了联络通道以及泵房开挖对冻土帷幕、初支护和主隧道的影响。从而,确定了初支护及冻土帷幕的受力最不利位置和发生最大变形的位置,并提出相应的控制指标。

本文根据支流改道工程河道水流的特点结合通航水流条件研究特性,建立三维河道数学模型,对某水电站支流改道工程对下游通航水流条件影响进行了数值模拟研究,研究成果表明:支流改道后,隧洞出口水流对下游航道的影响范围有限,仅对出口附近局部区域内水流存在一定影响,且其水位、流速、流向变化值较小,支流改道工程对下游引航道及其连接段的水流条件无明显影响,由于数模中支流出口水流采用断面流速不均匀系数来概化模拟隧洞出口水流,所以建议设计在支流出口处加设消力墩等措施使隧洞出流与主河道水流平顺衔接,增加工程安全裕度。

应用final程序对水布垭马岸高边坡进行了数值模拟研究,分别研究了清江水布垭南昌市陡边坡整体三维应力场,位移场特征,考虑了岩体结构总体上硬下软、为层分布等重要特征,研究了边坡岩体内进行地下洞室开挖后边坡力学状态的改变,基于削坡是水布垭马岸主陡国的重要整治措施之一,研究中进行了各种分步开挖工况下的削坡有效性定量研究,对重要工况同时进行了vi度地震作用下的动力作用分析。

针对突扩跌坎应用于高速泄流的深孔中其破坏原因众说不一的问题,通过对亭子口水利枢纽底孔突扩方案的三维数值模拟研究,分析了突扩跌坎型的压强分布、流速分布、底空腔和侧空腔的形态及整个流态分布,并进行了物理模型试验验证。结果表明,该突扩跌坎方案布局合理、有效,且物理模型试验与数值模拟结果吻合。

为预测闸坝下游局部冲刷坑形态和发展,基于fluent动网格技术对当卡水电站下游局部冲刷进行了三维数值模拟。采用vof水-气界面追踪方法来处理闸坝下游冲刷坑内复杂的自由液面,将床面瞬时剪切应力作为泥沙起动及运输的水动力学条件,计算出不同方向上床底泥沙单宽体积输沙率,以此为基础得到河床高程坐标的瞬时变化;采用改进的泥沙起动临界剪切应力计算公式,有效地避免了床面坡度接近泥沙休止角时造成的输沙率数值计算的异常;采用弹簧光顺模型及局部网格重构模型实现了闸坝下游局部冲刷坑的三维演化过程。通过分析对比冲刷坑最终形态表明,数值模拟值与模型试验实测值吻合良好,说明数学模型计算准确,结果可信。

为预测闸坝下游局部冲刷坑形态和发展,基于fluent动网格技术对当卡水电站下游局部冲刷进行了三维数值模拟。采用vof水-气界面追踪方法来处理闸坝下游冲刷坑内复杂的自由液面,将床面瞬时剪切应力作为泥沙起动及运输的水动力学条件,计算出不同方向上床底泥沙单宽体积输沙率,以此为基础得到河床高程坐标的瞬时变化;采用改进的泥沙起动临界剪切应力计算公式,有效地避免了床面坡度接近泥沙休止角时造成的输沙率数值计算的异常;采用弹簧光顺模型及局部网格重构模型实现了闸坝下游局部冲刷坑的三维演化过程。通过分析对比冲刷坑最终形态表明,数值模拟值与模型试验实测值吻合良好,说明数学模型计算准确,结果可信。