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基于CFD-DEM的微阀射流疏堵模拟研究
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作者 魏列江 张海东 +3 位作者 魏小玲 刘豆豆 陈阳 强彦 《机床与液压》 北大核心 2026年第3期164-170,共7页
针对微阀在长期使用中因微小颗粒物沉积与黏附导致流道堵塞的问题,提出一种通过手指按压储液囊形成射流进行疏通的方法,清除堵塞物的同时避免损伤微阀结构。针对阀芯-阀座间颗粒团聚形成的堵塞,采用CFD-DEM耦合仿真方法,通过改变按压储... 针对微阀在长期使用中因微小颗粒物沉积与黏附导致流道堵塞的问题,提出一种通过手指按压储液囊形成射流进行疏通的方法,清除堵塞物的同时避免损伤微阀结构。针对阀芯-阀座间颗粒团聚形成的堵塞,采用CFD-DEM耦合仿真方法,通过改变按压储液囊时间,研究不同射流条件下颗粒聚集状态。仿真结果表明:当匀速按压时间为1.5 s时,射流速度增长平缓,只有20%的颗粒被冲刷出堵塞位置;按压时间为0.5 s时,射流速度迅速增大,97%的颗粒被冲刷掉,有效改善了微阀堵塞,按压时间显著影响疏堵效率。为进一步验证所提方法的有效性,使用放大样机进行实验验证。结果表明:按压1.5 s后,堵塞的明胶颗粒未能被完全冲刷,大量颗粒仍滞留于阀座区域;而按压时间缩短至0.5 s后,阀芯与阀座之间的明胶颗粒几乎完全被清除,微阀恢复正常工作状态。实验与仿真结果一致,证明基于CFD-DEM耦合仿真模拟按压储液囊射流冲刷堵塞物的方法可行。 展开更多
关键词 微阀 颗粒 堵塞 射流 cfd-DEM
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半解析CFD-DEM耦合方法研究进展
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作者 许成顺 苏卓林 +1 位作者 徐佳琳 吴昕怡 《土木工程学报》 北大核心 2026年第2期1-19,共19页
流体-颗粒相互作用广泛存在于岩土工程、生物能源与工业过程等领域,CFD-DEM耦合方法因其能同时解析流体连续相与颗粒离散相的动态行为,已成为该类多相系统模拟的主流手段。文章系统综述了CFD-DEM耦合方法,重点聚焦于近年来快速发展的半... 流体-颗粒相互作用广泛存在于岩土工程、生物能源与工业过程等领域,CFD-DEM耦合方法因其能同时解析流体连续相与颗粒离散相的动态行为,已成为该类多相系统模拟的主流手段。文章系统综述了CFD-DEM耦合方法,重点聚焦于近年来快速发展的半解析策略。首先梳理了离散单元法在接触模型与非球形颗粒建模方面的进展;其次对比了全解析、非解析与半解析三类耦合方法的适用条件与技术特点;进而详细评述了基于统计核函数、扩散平滑、双网格及粒子点云等主流半解析算法的原理、优势与局限。最后,针对复杂颗粒形态处理、致密饱和体系模拟、多物理场耦合及机器学习融合等方面的挑战,提出未来研究方向。该文旨在为相关领域研究者提供方法选择与模型开发的参考依据,促进半解析CFD-DEM方法在岩土工程及相关领域的深入应用与发展。 展开更多
关键词 cfd-DEM耦合 半解析方法 流体颗粒相互作用 孔隙场重构
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横摇激励对压裂船混砂罐中固-液两相混合特性影响的CFD模拟
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作者 郑雨杭 何霞 +3 位作者 王国荣 陈林燕 张万春 刘清友 《西南石油大学学报(自然科学版)》 北大核心 2026年第1期95-106,共12页
混砂罐是压裂作业的核心装备,其搅拌效果决定了压裂液的性能,并进一步影响压裂作业进程。针对海洋晃动载荷对压裂船混砂罐内部混合过程的作用不明确的问题,基于CFD方法建立了考虑横摇激励下的压裂船混砂罐固-液两相混合模型,探究了不同... 混砂罐是压裂作业的核心装备,其搅拌效果决定了压裂液的性能,并进一步影响压裂作业进程。针对海洋晃动载荷对压裂船混砂罐内部混合过程的作用不明确的问题,基于CFD方法建立了考虑横摇激励下的压裂船混砂罐固-液两相混合模型,探究了不同横摇幅值和周期对其混合特性的影响。研究表明:横摇激励主要影响颗粒相的速度与分布,对罐内混合相的整体流场影响不大,且颗粒相表现出与横摇方向相同的运动趋势;颗粒相的分布受到罐体位置的影响,在左倾状态时左侧颗粒相体积分数明显大于不晃动时,右侧则明显小于不晃动时,右倾时则与之相反;横摇激励可以加速混合过程,随着横摇幅值增大或周期降低,罐体左右两侧颗粒相体积分数差异增大,颗粒相下沉趋势更加明显,导致排出口混合相平均密度也随之增加,但排出口密度均匀指数呈现下降的趋势,在T=8 s,A>6°或A=6°,T<8 s时均匀指数低于不晃动时。研究结果可为探究混合类罐体受晃动载荷的影响奠定理论基础。 展开更多
关键词 压裂船 混砂罐 cfd方法 横摇激励 混合特性
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CFD模拟检测核电厂主控室密封性
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作者 王稹 刘思光 +4 位作者 高旭 张渊 吴涛 李晓晨 张雪平 《核电子学与探测技术》 北大核心 2026年第1期57-61,共5页
针对第四代核电高温气冷堆设计的模拟主控室,本研究采用计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)仿真软件,对主控室房间及通风管道的气流与压力分布进行了模拟计算,并将仿真结果与进风量实测值进行了对比。结果表明:模拟计算... 针对第四代核电高温气冷堆设计的模拟主控室,本研究采用计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)仿真软件,对主控室房间及通风管道的气流与压力分布进行了模拟计算,并将仿真结果与进风量实测值进行了对比。结果表明:模拟计算流量与实测流量偏差在5%以内,验证了仿真的准确性,表明主控室整体保压情况良好,能够维持12 Pa~14.3 Pa正压,且整体压力随房间高度增加而增大;CFD仿真技术的应用可降低设计与试验成本,为百万千瓦级高温气冷堆主控室通风系统的设计提供技术支持。 展开更多
关键词 cfd仿真 主控室 高温气冷堆 气流分布 正压分布
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基于CFD的浓差极化汲取膜浓缩过程强化研究
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作者 殷嘉伟 杨旭 +3 位作者 沈飞 林春香 万印华 陈国强 《膜科学与技术》 北大核心 2026年第1期154-163,共10页
浓差极化汲取膜浓缩技术能够提取高倍蛋白浓缩液的浓差极化层,具有低剪切、低能耗的优势,但目前仍缺乏浓差极化层的高效汲取方法。为提高该技术对蛋白的浓缩效率,本研究采用计算流体力学(CFD),构建了二维数值模型,系统模拟了外场(重力... 浓差极化汲取膜浓缩技术能够提取高倍蛋白浓缩液的浓差极化层,具有低剪切、低能耗的优势,但目前仍缺乏浓差极化层的高效汲取方法。为提高该技术对蛋白的浓缩效率,本研究采用计算流体力学(CFD),构建了二维数值模型,系统模拟了外场(重力场、电场及重力场电场的复合场)和重要过程参数(蛋白黏度及入口流速)对浓差极化层迁移行为和汲取效率的影响。结果表明,重力场、电场及复合场都能有效促进浓差极化层的迁移。其中,复合场对浓差极化的汲取效率最高。此外,蛋白黏度和入口流速的提高均会对汲取效率产生负面影响。该研究以CFD模拟揭示了施加外场和过程参数对浓差极化汲取技术的重要作用,为该技术的过程强化和控制策略开发提供指导。 展开更多
关键词 浓差极化汲取 cfd模拟 重力场电场的复合场 蛋白黏度 入口流速
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离心纺丝技术:生产设备创新与CFD仿真模拟的进展研究
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作者 郭永康 赵帆 +1 位作者 饶秉钧 王富军 《东华大学学报(自然科学版)》 北大核心 2026年第1期168-179,共12页
离心纺丝技术作为一种兼具低成本与高效率优势的纤维制备方法,在生物医疗和高分子材料等领域具有重要应用价值。本文综述了自1924年Hooper研制首台离心纺丝装置以来,离心纺丝生产设备及技术与计算流体力学(CFD)仿真两方面的研究进展。... 离心纺丝技术作为一种兼具低成本与高效率优势的纤维制备方法,在生物医疗和高分子材料等领域具有重要应用价值。本文综述了自1924年Hooper研制首台离心纺丝装置以来,离心纺丝生产设备及技术与计算流体力学(CFD)仿真两方面的研究进展。在设备层面,纺丝系统从单一纺丝盘逐步发展为多室组合与气流辅助等复杂结构,显著提升了纤维的细度与均匀性;收集系统也实现了从固定式向连续输送式的演进,有效促进了纤维的高效可控沉积。在仿真层面,CFD技术通过气流场模拟与聚合物射流动力学分析,揭示了溶液浓度、转速等关键参数对纺丝过程的影响机制,为工艺优化提供了理论依据。然而,目前该技术仍面临设备定制化程度高、纳米纤维均匀性不足等问题。未来研究应着力于设备集成化以提升对射流动力的微观调控,并发展气流与聚合物直接耦合的多物理场CFD模型,以推动离心纺丝技术向工业化、高性能化方向持续发展。 展开更多
关键词 离心纺丝 cfd仿真 生产设备 纳米纤维
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直接求解热厚颗粒内传递和反应的生物质快速热解高精度CFD-DEM模拟
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作者 王櫆 任冠龙 +2 位作者 徐骥 葛蔚 熊勤钢 《工程热物理学报》 北大核心 2026年第2期512-520,共9页
热厚颗粒内传递和反应过程的精确建模是生物质快速热解计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)模拟的热点与难点。针对该问题,本工作构建了一种在球形颗粒内引入多壳层直接求解的传递和反应模型,耦合离散单元法(discrete eleme... 热厚颗粒内传递和反应过程的精确建模是生物质快速热解计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)模拟的热点与难点。针对该问题,本工作构建了一种在球形颗粒内引入多壳层直接求解的传递和反应模型,耦合离散单元法(discrete element method,DEM)实现了鼓泡流化床中生物质快速热解过程的高精度模拟。通过单个热厚生物质颗粒热解和实验室尺寸鼓泡床生物质快速热解实验数据验证了直接求解热厚颗粒内传递和反应模型的准确性,并探索了实验室尺度鼓泡床生物质快速热解的特性及操作条件的影响。结果表明,由于能够描述热厚颗粒内显著温度梯度导致的颗粒内径向热解程度的显著差异,本工作所提出的直接求解热厚颗粒内传递和反应模型能够显著提高生物质快速热解CFD-DEM模拟的精度。在操作条件对鼓泡床生物质快速热解的影响研究中发现,生物质颗粒热解的焦油产率随着温度升高先升后降,最佳热解温度在773 K;不同种类的生物质快速热解模拟结果表明焦油产率随纤维素成分的增加而略有增加,其中纯纤维素热解的焦油产率最高。 展开更多
关键词 生物质 快速热解 cfd-DEM 热厚颗粒 流化床
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空-水双模态跨介质机器人推进性能CFD仿真研究
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作者 孙宇锋 周晶 +1 位作者 赵黎明 刘妹琴 《水下无人系统学报》 2026年第1期94-108,共15页
为应对复杂海洋环境中跨介质作业的需求,针对一款具备空中与水下双模态运动能力的跨介质机器人,开展了推进系统的计算流体力学(CFD)仿真研究。由于空气与水的密度、黏性等物理性质存在显著差异,传统单环境推进器难以兼顾2种介质的高效... 为应对复杂海洋环境中跨介质作业的需求,针对一款具备空中与水下双模态运动能力的跨介质机器人,开展了推进系统的计算流体力学(CFD)仿真研究。由于空气与水的密度、黏性等物理性质存在显著差异,传统单环境推进器难以兼顾2种介质的高效推进。为此,文中建立了涵盖空中与水下2种典型工况的三维瞬态CFD模型,采用滑移网格与流体体积方法,对单螺旋桨与多推进器耦合系统进行对比仿真分析,揭示了跨介质推进系统在推力系数、推进效率与尾流干扰等方面的差异性及规律。结果表明,在3 kn航速下,水下推进系统效率最高可达48.48%,显著高于空中推进系统(7.43%);多推进器协同运行会引起尾流耦合干扰,但在合理布局下可提升整体效率。文中构建了统一的空-水推进CFD分析框架,提出了一种跨介质推进性能定量评估方法,为跨介质机器人推进系统的布局优化与多模态协同设计提供理论参考。 展开更多
关键词 跨介质机器人 空-水双模态 cfd仿真 推进性能 尾流 多模态协同
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CFD辅助的柴油加氢裂解反应过程分子水平模拟
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作者 黄泽义 叶磊 +8 位作者 覃兴龙 田冬妮 马明轩 张雅欣 宋子杰 刘纪昌 张健 张金山 胡炳星 《石油学报(石油加工)》 北大核心 2026年第1期145-161,共17页
柴油加氢裂解工艺是炼油厂改善油品质量、提高化学品收率的典型技术。为提升柴油加氢裂解工艺应对油化市场需求变化的灵活性,采用结构导向集总(SOL)方法和计算流体力学(CFD)对柴油加氢裂解反应过程进行了分子水平的模拟与优化。依据气... 柴油加氢裂解工艺是炼油厂改善油品质量、提高化学品收率的典型技术。为提升柴油加氢裂解工艺应对油化市场需求变化的灵活性,采用结构导向集总(SOL)方法和计算流体力学(CFD)对柴油加氢裂解反应过程进行了分子水平的模拟与优化。依据气相色谱仪与全二维气相色谱-飞行时间质谱联用仪对原料柴油的分析结果,采用22个结构单元构建由1210个结构向量组成的1210行×23列分子组成矩阵。结合临氢催化反应机理,设计了34条反应规则描述柴油加氢裂解反应网络,依据阿伦尼乌斯方程计算反应速率,运用改进的Runge-Kutta法求解反应网络,建立了分子水平的柴油加氢裂解反应动力学模型。结合反应器结构与流体流动状态,采用Fluent软件模拟反应器内的三维流动和传热过程。研究表明:将CFD模拟得到的反应器内部温度场数据引入基于SOL方法的柴油加氢裂解反应动力学模型的热反馈,显著提升了模型的预测精度;与未引入CFD温度场的模型相比,引入CFD温度场的模型对产物收率、族组成分布和典型分子四氢萘的质量分数计算偏差分别降低了0.76、1.04和0.22百分点。CFD计算与分子水平反应动力学模型相结合可以模拟反应器内的温度场和流场变化,从而更为精准地反映柴油加氢裂解反应器内的分子组成分布,揭示分子转化规律,指导柴油加氢裂解反应过程的模拟与优化。 展开更多
关键词 加氢裂解 反应动力学 计算流体力学(cfd) 结构导向集总 分子管理
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基于CFD-DEM耦合仿真的气吸式核桃定向摆放装置的设计与试验
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作者 刘梦迪 王应彪 +2 位作者 王周梅 张超宇 李九峰 《中国油脂》 北大核心 2026年第1期122-128,共7页
为确保核桃在吸附摆放过程中的姿态固定,设计一种气吸式核桃定向摆放装置。利用CFD-DEM气固两相耦合仿真方法对核桃定向摆放的工作过程进行分析,以核桃与吸口的距离、气流速度、负压强度为考察因素,定向合格指数为评价指标,采用单因素... 为确保核桃在吸附摆放过程中的姿态固定,设计一种气吸式核桃定向摆放装置。利用CFD-DEM气固两相耦合仿真方法对核桃定向摆放的工作过程进行分析,以核桃与吸口的距离、气流速度、负压强度为考察因素,定向合格指数为评价指标,采用单因素试验和响应面试验对核桃定向摆放装置的工作参数进行仿真优化,并结合实际试验验证定向吸附核桃的可行性。结果表明:核桃能被吸起的最低气流速度为25.5 m/s,最小负压强度为-93.6 kPa;影响定向合格指数的因素依次为气流速度、核桃与吸口的距离、负压强度;通过仿真优化和实际试验验证得到气吸式核桃定向摆放装置的最优工作参数为核桃与吸口的距离4 mm、气流速度27 m/s、负压强度-98 kPa,此时平均定向吸附成功率为95%。综上,气吸式核桃定向摆放装置满足核桃定向吸附摆放生产要求。 展开更多
关键词 核桃 气吸式 定向摆放 cfd-DEM
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基于CFD的严寒地区鹅舍数值模拟分析
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作者 李逸明 邓书辉 +2 位作者 杨龙 汝林 张昊 《现代化农业》 2026年第2期93-96,共4页
为了研究严寒地区鹅舍内温湿度场和速度场的变化规律,采用CFD对鹅舍热环境进行三维数值模拟,采集鹅舍内9个观测点的温湿度和风速,将现场实测值与模拟值进行对比,结果表明实测结果与CFD模拟结果接近,温度、相对湿度与风速的实测值与模拟... 为了研究严寒地区鹅舍内温湿度场和速度场的变化规律,采用CFD对鹅舍热环境进行三维数值模拟,采集鹅舍内9个观测点的温湿度和风速,将现场实测值与模拟值进行对比,结果表明实测结果与CFD模拟结果接近,温度、相对湿度与风速的实测值与模拟值相对误差范围分别为0.9%~40.0%、1.1%~10.1%、6.7%~18.2%,NMSE值分别为0.0470、0.0029、0.0375。鹅舍内外温差为24.11°C,鹅舍内采用热风炉加热起到了较好的保温效果,说明采用CFD模拟鹅舍内温、湿度以及风速情况真实有效。 展开更多
关键词 cfd 鹅舍 温湿度场 速度场 热环境
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基于CFD-DPM及PIV的工业射流除尘器分析及优化
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作者 杨世晗 吴恺 +3 位作者 李入作 王光耀 张翔 耿玺 《西华大学学报(自然科学版)》 2026年第2期95-105,共11页
工业生产过程中,对工业射流除尘器进行分析及改造,可提高灰尘颗粒的清除效率,减少灰尘颗粒对整体生产效率的影响。文章通过计算流体力学离散颗粒模型(CFD-DPM)和粒子图像测速(PIV)技术,对工业射流除尘器流域内的气体流动开展研究,分析... 工业生产过程中,对工业射流除尘器进行分析及改造,可提高灰尘颗粒的清除效率,减少灰尘颗粒对整体生产效率的影响。文章通过计算流体力学离散颗粒模型(CFD-DPM)和粒子图像测速(PIV)技术,对工业射流除尘器流域内的气体流动开展研究,分析射流除尘器及其优化部件对除尘效果产生的影响:通过数值模拟和实验结合的方法,研究射流除尘器的压缩空气的运动特性与灰尘运动特性;优化原工业射流除尘器,确定最佳除尘方案。结果表明:通过增加6片导流片,且每片高度为7 mm,达到了最佳的优化控制效果。这一改进平衡了射流除尘器出口气体流动湍动能,提高了出口气体流动速度,扩大了高速区面积,减少了灰尘颗粒进入射流除尘器,从而实现优化除尘的效果。 展开更多
关键词 流体力学 数值仿真 cfd-DPM耦合 PIV 瞬态两相流
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基于CFD的空心轴螺旋桨水动力性能分析
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作者 张占斌 刘均海 +2 位作者 彭保龙 刘文政 张景岳 《舰船科学技术》 北大核心 2026年第2期15-22,共8页
本文研究空心轴螺旋桨对船舶推进性能的影响,分析其在提高推进效率方面的潜力。首先采用雷诺平均纳维–斯托克斯(RANS)方法对空心轴螺旋桨的敞水性能进行数值模拟。其次,从流场力学特性、尾部涡旋结构和整体流动特性等方面,比较分析空... 本文研究空心轴螺旋桨对船舶推进性能的影响,分析其在提高推进效率方面的潜力。首先采用雷诺平均纳维–斯托克斯(RANS)方法对空心轴螺旋桨的敞水性能进行数值模拟。其次,从流场力学特性、尾部涡旋结构和整体流动特性等方面,比较分析空心轴与实心轴螺旋桨在工作状态下的差异,最后围绕空心轴内径的尺寸变化对推进性能的影响进行研究。结果表明,空心轴结构能够有效削弱螺旋桨毂后方的低压区域,同时减弱毂涡强度,有利于尾流动能的回收与再利用,从而提升整体推进效率。在所设定的参数范围内,当轴内径与螺旋桨直径之比d/D=0.232,且轴向来流速度VA=1 m/s时,空心轴螺旋桨推进效率提升约11.05%,推力提升约11%,显示出较显著的性能优化效果。研究结果为提升船舶推进装置的性能提供了新的思路与技术路径。 展开更多
关键词 螺旋桨 推进效率 cfd 水动力性能
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离心通风机CFD气动仿真分析和不确定性评估
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作者 孟凡念 张子琦 +1 位作者 李浩 苏晓龙 《机械设计与制造》 北大核心 2026年第1期278-283,共6页
CFD数值模拟技术为装备的外形气动力学分析、内部流动优化及性能参数评价提供重要的验证手段。然而,仿真模型参数、网格稀疏及湍流模型等因素都影响到CFD仿真结果的准确性,研究这类因素对CFD模拟结果准确性的影响,对指导改良评价过程具... CFD数值模拟技术为装备的外形气动力学分析、内部流动优化及性能参数评价提供重要的验证手段。然而,仿真模型参数、网格稀疏及湍流模型等因素都影响到CFD仿真结果的准确性,研究这类因素对CFD模拟结果准确性的影响,对指导改良评价过程具有普遍意义。基于9-19.4A型离心通风机气动仿真模型,对网格质量、湍流模型对仿真结果的准确性进行分析与研究,寻找与实验结果吻合性较高的CFD网格与湍流模型参数,并对该CFD仿真参数下的气动效率模拟精度进行不确定性评价。提出以多步仿真结果为基础,进行灰自助生成衍生出更多的气动仿真效率数据,在信息熵理论的基础上分析其概率密度函数、点估计和区间估计,得出不确定性评价参数。实例分析结果表明:计算精度总体上随着网格的加密而提高,湍流模型对CFD仿真结果的影响比较明显,9-19.4A型离心通风机的气动效率的估计不确定度为0.54682%,在模拟仿真中存在0.5%左右的浮动效率误差是正常的。 展开更多
关键词 离心通风机 cfd仿真 不确定性评价 点估计 区间估计
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基于CFD的直翼舵桨结构参数对水动力特性的影响
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作者 温小飞 胡昌龙 +1 位作者 黄佳林 肖惟起 《船舶工程》 北大核心 2026年第3期13-24,共12页
[目的]为了分析直翼舵桨推进器结构参数选型和性能优化方面存在的不足,[方法]以FSDJ-400RE-C型直翼舵桨为研究对象,采用基于计算流体力学(CFD)数值模拟方法构建数学模型,对其水动力性能进行仿真分析。通过对进速系数J取值为0~2.4时的数... [目的]为了分析直翼舵桨推进器结构参数选型和性能优化方面存在的不足,[方法]以FSDJ-400RE-C型直翼舵桨为研究对象,采用基于计算流体力学(CFD)数值模拟方法构建数学模型,对其水动力性能进行仿真分析。通过对进速系数J取值为0~2.4时的数值仿真结果与试验数据进行对比,验证构建的数学模型的准确性,其中:J=2.0工况下的效率偏差仅为6.6285%。在此基础上,以J=2.0为代表工况,对桨叶长度、弦长和厚度等主要结构参数的压力场、速度场和水动力特性曲线进行对比分析,并以单一参数下桨叶水动力最优为条件进行参数组合仿真计算。[结果]结果表明:当桨叶长度为1260 mm、弦长为510 mm、厚度为60 mm时,单参数下的水动力性能最优,但最优参数组合并非简单的叠加最优;以桨叶长度L为基准,当桨叶弦长C与L的比值为0.405、桨叶厚度T与C的比值为0.118时,直翼舵桨的水动力特性达到最佳状态。[结论]研究成果可供直翼舵桨的水动力性能预报、桨叶机构设计和优化参考。 展开更多
关键词 直翼舵桨 计算流体力学(cfd) 水动力特性 结构参数
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基于CFD的深海轮式ROV水动力分析
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作者 白传宏 李德威 《船舶工程》 北大核心 2026年第1期168-175,共8页
[目的]为了更好实现对深海资源探测以及生物样品采集,[方法]从遥控水下机器人(ROV)的使用要求与整体结构出发,设计一款可在6000 m深处海洋作业的爬行兼浮游复合式机器人,基于计算流体力学(CFD)的数值计算分析方法对ROV的水动力特性进行... [目的]为了更好实现对深海资源探测以及生物样品采集,[方法]从遥控水下机器人(ROV)的使用要求与整体结构出发,设计一款可在6000 m深处海洋作业的爬行兼浮游复合式机器人,基于计算流体力学(CFD)的数值计算分析方法对ROV的水动力特性进行数值仿真,并基于整体式水动力模型进行水动力参数求解。[结果]结果表明:该ROV满足克服海下水阻力的要求,拟合得到的水动力系数可为ROV整体结构设计的优化、控制系统的设计提供数据支持。[结论]研究结果可为ROV的设计提供一定参考。 展开更多
关键词 遥控水下机器人(ROV) 网格边界条件 水动力分析 计算流体力学(cfd)
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基于CFD-DEM耦合的碾米颗粒运动模拟与方法研究
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作者 杨勇 周龙 +2 位作者 范吉军 余南辉 李园 《食品与机械》 北大核心 2026年第1期64-71,共8页
[目的]针对卧式碾米机在碾米过程中造成颗粒破碎和过碾的问题,提出通过改变吸风气流方向提高糙米颗粒的碾磨质量。[方法]采用CFD-DEM耦合方法,分别对上吸风10 m/s、下吸风5 m/s和无风速3种状态进行数值仿真分析,并通过物理样机碾磨试验... [目的]针对卧式碾米机在碾米过程中造成颗粒破碎和过碾的问题,提出通过改变吸风气流方向提高糙米颗粒的碾磨质量。[方法]采用CFD-DEM耦合方法,分别对上吸风10 m/s、下吸风5 m/s和无风速3种状态进行数值仿真分析,并通过物理样机碾磨试验验证仿真结果。[结果]随着气流方向由上吸风转变到下吸风,颗粒沿Y轴的上升速度vy及三轴合成平均速度v整体降低,同层段位置处上吸风颗粒速度vy大于下吸风的,在碾白室中下部处明显观察到上吸风颗粒平均速度v大于下吸风颗粒的,碾磨区域内颗粒运动能力的差异导致容易过碾和破损区域的受力情况明显不同,颗粒运动能力强时碾白室底部颗粒受到的挤压力减小,颗粒运动能力弱时碾白室底部颗粒受到的挤压力增大;颗粒翻滚角速度在上吸风的作用下,对比无风速和下吸风效果增强;每种状态下3次的物理试验结果,上吸风10 m/s、无风速和下吸风5 m/s的碾磨度平均值分别为1.90%,2.20%,2.78%,破损率平均值分别为0.37%,0.46%,0.60%。[结论]上吸风状态下颗粒碾磨过程中的流动和受力特性优于无风速和下吸风的情况;上吸风比无风速和下吸风的碾磨度和破碎率明显下降。 展开更多
关键词 碾米颗粒 cfd-DEM 颗粒流动 多孔介质模型
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基于CFD-PBM耦合模型的搅拌槽中气体分散特性研究
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作者 李凯旋 李政权 +3 位作者 张博群 王贻得 石昊宇 周宗彦 《中国有色冶金》 北大核心 2026年第1期113-124,共12页
在气液搅拌的混合与分散过程中,气泡的尺寸和分布不仅决定气泡的上升速度和气体在液相中的停留时间,还直接影响含气率及气液接触面积。诸多学者采用计算流体动力学(CFD)研究了气泡尺寸分布、气体含量和液体速度,但均没有考虑气泡聚并和... 在气液搅拌的混合与分散过程中,气泡的尺寸和分布不仅决定气泡的上升速度和气体在液相中的停留时间,还直接影响含气率及气液接触面积。诸多学者采用计算流体动力学(CFD)研究了气泡尺寸分布、气体含量和液体速度,但均没有考虑气泡聚并和破碎的影响。群体平衡模型(PBM)重建了气泡尺寸分布,构建了气泡破碎和聚并的核函数,PBM与CFD结合,可以在搅拌罐等工艺设备中获得相当准确的气泡尺寸。本文采用CFD-PBM耦合模型,研究搅拌槽内气液分散过程的流体动力学,探究转速和气体流量对气泡尺寸分布、流场、数量浓度及气含率的影响,得到以下主要结论。该模型精度高于Basavarajappa的预测,且模拟结果对比最大误差不超过10%,能很好的预测气泡尺寸分布;搅拌转速显著影响气液混合效率,高转速(400 r/min)下气泡尺寸更小且分布均匀,气液传质性能显著提升;低气体流量(0.5 vvm)下,气泡生成量较少且分布不均匀,适当增加气体流量(0.7 vvm)有助于延长气泡滞留时间,但过高流量(0.9 vvm)可能导致气泡聚并和传质效率下降;高转速(400 r/min)下,搅拌桨叶片背液面区域会出现明显的气穴现象,这是由局部负压导致气体汇聚形成稳定的气腔,对搅拌效率和气液分散效果产生不利影响;通过合理调控转速和叶轮设计,可以减轻气穴现象所带来的不利影响,从而进一步提升搅拌效率和气体分散效果。实际生产中,可以通过优化搅拌速度与气体流量,来改善气泡分布和气液混合效果。 展开更多
关键词 搅拌槽 气液两相 cfd-PBM耦合模型 分散特性 气泡分布
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基于CFD-DEM方法的高炉炉料轨迹落点预测
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作者 何潺 刘丕亮 +1 位作者 林帅辉 吴博 《冶金能源》 北大核心 2026年第1期62-69,共8页
针对当前高炉炉料落点预测的不足,文章采用CFD-DEM方法分析高炉炉料轨迹和落点位置,并利用程树森等提出的数学模型验证CFD-DEM模型的准确性。该方法全面考虑多种影响因素,包括科里奥利力、煤气流量、溜槽的旋转速度和倾角等,直观和精准... 针对当前高炉炉料落点预测的不足,文章采用CFD-DEM方法分析高炉炉料轨迹和落点位置,并利用程树森等提出的数学模型验证CFD-DEM模型的准确性。该方法全面考虑多种影响因素,包括科里奥利力、煤气流量、溜槽的旋转速度和倾角等,直观和精准地再现炉料在高炉内的运动过程。结果表明:当溜槽转速为1.05 rad/s时,科里奥利力对焦炭和矿石落点的影响分别达到28%和22%,煤气流非均匀性使焦炭和矿石的落点半径外移2.74%和3.87%。精准预测料流轨迹落点必须综合考虑科里奥利力和煤气流的影响。与数学模型对比,CFD-DEM模型对焦炭和矿石落点半径预测均方根误差分别为0.060 m和0.055 m,最大相对偏差不超过5%,与数学模型预测结果几乎一致,因此能够准确预测高炉炉料轨迹落点,为后续高炉布料操作提供新的理论依据。 展开更多
关键词 无料钟炉顶高炉 cfd-DEM 数学模型验证 科里奥利力 气固耦合
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增设底隔板对排涝泵站进水系统涡流特性影响的CFD分析
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作者 闫亚东 《吉林水利》 2026年第2期32-38,共7页
排涝泵站在工程建设及运行中的流态不均与附涡问题,可通过优化设计最大程度地减少水力损失。本文以北京顺义城南新河排涝泵站为研究对象,基于计算流体力学(CFD)方法开展内部流场分析与底隔板优化研究。首先,对典型运行工况下的全局流线... 排涝泵站在工程建设及运行中的流态不均与附涡问题,可通过优化设计最大程度地减少水力损失。本文以北京顺义城南新河排涝泵站为研究对象,基于计算流体力学(CFD)方法开展内部流场分析与底隔板优化研究。首先,对典型运行工况下的全局流线、表面与底部漩涡、不同高程截面速度及预旋角分布进行分析,识别出1#、4#、5#泵坑底部存在强附底涡、5#流道入口处出现明显旋涡区等主要水力问题,随后在泵坑底部增设底隔板,开展优化模型计算与对比分析。结果表明,防旋措施可有效削弱底部回流与切向速度分量,消除附底涡,改善泵前来流的对称性和均匀性,使吸入口预旋角稳定在±5°以内,流体在进入叶轮前呈近似轴向入流状态,建议在工况设计中优化防旋板,以增加工程安全阈值。 展开更多
关键词 排涝泵站 cfd 防旋 优化
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