标准模型流场数值计算

SIMPLE算法
◆SIMPLE算法的流程图 算法的流程图
SIMPLE算法
◆SIMPLE算法的讨论 算法的讨论
①在速度修正方程中，略去邻点速度修正值的影响，这一个做法并 在速度修正方程中，略去邻点速度修正值的影响， 不影响最后收敛的值， 的负担。 不影响最后收敛的值，但加重了修正压力 p 的负担。
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任一点上速度修正由两部分组成： 任一点上速度修正由两部分组成：一部分是与该速 度在同一方向上的相邻两节点压力修正之差， 度在同一方向上的相邻两节点压力修正之差，这是 产生速度修正的直接动力； 产生速度修正的直接动力；另一部分由相邻点速度 修正所引起， 修正所引起，这又可以视为四周压力修正位置上对 速度修正的间接或隐含影响。
SIMPLE（Semi-Implicit Method for Pressure（ Linked Equations）算法是求解压力耦合方程的半隐 ） ' ∑ anb u nb 式法。在得到速度修正方程式的过程中， 式法。在得到速度修正方程式的过程中，略去了 去掉这一项就称为“半隐” 而保留这一部分时， 项，去掉这一项就称为“半隐”，而保留这一部分时u e' ， 方程就成为一个“全隐”的代数方程。 方程就成为一个“全隐”的代数方程。
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◆压力与速度的修正
a e u e = ∑ a nb u nb + S u + p P − p E Ae
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a n v n = ∑ a nb v nb + S v + p P − p N An
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件和抓头组件上的支承弹簧和支承肋片和保护套管支承定位，并靠抓头组件上的圆柱销与保 护套管上部的定位槽相配，防止其周向转动。如图 2.2 所示。
2.3 RX 厂房钢烟囱结构简述
核电厂 RX 厂房钢烟囱位于安全壳旁侧，钢烟囱基础坐落在标高 22.5m 的 NX 厂房顶上， 烟囱顶部标高为 100m。烟囱侧向在标高 32.3m、41.9m 和 51.5m 处分别设置三道 M 型钢架将 钢烟囱与安全壳厂房相连，在钢烟囱标高 74m 处布置四根不同方向的钢缆斜拉索，斜拉索下 部锚固在安全壳及周围的屋顶上， 见图 2.3。 钢烟囱的主体是由 6mm 厚的钢板围成的内径 4m、 高 77.5m 的圆柱形筒体，筒体外侧沿环向每 15°设置宽 40mm、厚 20mm、高 860mm 的纵向 加强肋板，沿高度方向每隔 880mm 布置高 20mm、宽 40mm 的环向肋板，为了增强钢烟囱支 撑处的承载能力和局部强度， 在标高 51.5m 处的筒体内壁沿环向每隔 15°加设一根长 7.5m 的 角钢加强筋，见图 2.4。
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第五届中国 CAE 工程分析技术年会论文集
其中 Cε 1 、 Cε 2 、 σ k 、 σ ε 都是常数，P 是湍流剪切力，对于不可压缩流，其具有如下形式：
v v v v v 2 P = µ t ∇ U • (∇ U + ( ∇ U ) T ) − ∇ • U ( µ t ∇ U + ρ k ) 3
图 3.2 辐照监督管 原结构计算模型图
图 3.3
核电厂厂房与钢烟囱 整体计算模型简图
图 3.4 钢烟囱带纵向加 强肋板计算模型简图
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第五届中国 CAE 工程分析技术年会论文集
4 计算方法和计算程序
4.1 计算方法

部流场计算流体动力学数值模拟
王 芳 ， 臧建 彬 ， 于 佳 ， 高 乃平
（ 济大学 机械工程学院 ， 海 ２ １ ０ 同 上 ０ ８ ４）
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实验 验证 。
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流体 的速 度 矢 量 ， 个 方 向的速 度 大 小分 别 ３
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本 文考虑 了人体 散热 以及 太 阳辐 射对 车 内气 流组
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摘 要 ：针 对 高速 列 车 的 车厢 内温度 场 和 流 场进 行 Ｃ Ｄ模 拟 分 析 ，对 车 内热舒 适性 做 出评 Ｆ 价 。本 文计 算得 出列 车 车厢在 ４ ０ ｍ３ ５０ ／ ｈ的送 风 量和 １℃ 的送 风 温度 下 ， ８ 车厢 内的平 均 温度 约 为 ２ ． ，ＭＶ值 介 于 ０ １ ， ４℃ Ｐ ９ ～ ． 车厢 内的 热环境 为 中等舒适 状 态 。 ０ 车厢 内的 空 气龄 较 小 ， 乘客 区气流 分 布较 为合 理 。部 分 区域 ， 行 李 架和 车厢 后部 ， 在温度 偏 高和 空 气龄 较 大 的现 象。 如 存
连续 性方 程 ：
譬＋ ＋ ＋ ： ａ 华 单 ０ ￡ ８
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（ １ ）
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动量 方程 ：

由于航发燃烧室中的流动特性极其复杂，要想提高数值计算的预测能力，必须要慎重选择湍流模型。

用四种不同的湍流模型对带双径向旋流杯的下游流场进行数值模拟，将计算结果与实验结果作对比，比较各湍流模型的原理和物理基础，优劣，并分析流场速度分布和回流区特性。

涉及的湍流模型：标准k-ε湍流模型（SKE)1标准k-ε湍流模型有较高的稳定性，经济性和计算精度，应用广泛，适合高雷诺数湍流，但不适合旋流等各向异性较强的流动。

2简单的湍流模型是两个方程的模型，需要解两个变量，即速度和长度。

在fluent中，标准k-ε湍流模型自从被Launder and Spalding 提出之后，就变成流场计算中的主要工具。

其在工业上被普遍应用，其计算收敛性和准确性都非常符合工程计算的要求。

3但其也有某些限制，如ε方程包含不能在壁面计算的项，因此必须使用壁面函数。

另外，其预测强分离流，包含大曲率的流动和强压力梯度流动的结果较弱。

它是个半经验的公式，是从实验现象中总结出来的。

动能输运方程是通过精确的方程推导得到，耗散率方程是通过物理推理，数学上模拟相似原型方程得到的。

应用范围：该模型假设流动为完全湍流，分子粘性的影响可以忽略，此标准κ-ε模型只适合完全湍流的流动过程模拟。

可实现的k-ε模型是才出现的，比起标准k-ε模型来有两个主要的不同点：·可实现的k-ε模型为湍流粘性增加了一个公式。

·为耗散率增加了新的传输方程，这个方程来源于一个为层流速度波动而作的精确方程。

术语“realizable”，意味着模型要确保在雷诺压力中要有数学约束，湍流的连续性。

应用范围：可实现的k-ε模型直接的好处是对于平板和圆柱射流的发散比率的更精确的预测。

而且它对于旋转流动、强逆压梯度的边界层流动、流动分离和二次流有很好的表现。

可实现的k-ε模型和RNG k-ε模型都显现出比标准k-ε模型在强流线弯曲、漩涡和旋转有更好的表现。

由于带旋流修正的k-ε模型是新出现的模型，所以还没有确凿的证据表明它比RNG k-ε模型有更好的表现。