流体动力学原理及应用

开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了八篇流体动力学原理及应用范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！

流体动力学原理及应用范文第1篇

【关键词】轴承；密封改造；方案

1 改造原理

流体动力密封原理认为在动态下，油封与轴的 狭小接触带上，有一层液膜具有流体的动压特性（图1）。这些特性包括使轴与密封件的摩擦力降低，由于该摩擦力使密封间的接触面上受到沿圆周方向的切向力作用，并产生切向变形，从而改善了动态下的。该液膜有一定的厚度和形状。密封表面许多微观隆起与凹陷，在动态下相当于微小的滑动轴承板，动态下将粘性液体带入楔形间隙，形成流体动力液膜，从而起到和密封作用。实际工作中油封与轴接触时，接触面出现干摩擦、边界摩擦和流体三种情况，不断交替变动。

由以上分析可以看出提高密封效果和寿命的本质是降低密封唇口磨损，将接触面保持边界摩擦和流体两种状态，避免干摩擦状态。

2 改进方案

2.1 提高与密封配合的密封环表面精度

轴承密封形式如下图2所示

从上图可以看出轴承是靠密封环与密封紧密配合下，密封环的尺寸及表面质量在密封系统中起很大作用。

改进措施：

（1）从图2可以看出轴承是靠密封环与密封紧密配合下，密封环的尺寸及表面质量在密封系统中起很大作用。密封环尺寸比如圆度超差密封效果将会大打折扣，表面粗糙度太大会造成密封磨损较快，对轴承危害还较大。

（2）对密封环进行改造，将密封配合出粗糙度由3.2改为1.6，加大端面倒角，由原来的5mm改为10mm，降低由于装配而造成的密封损坏。

2.2 运用流体力学密封

2.2.1 密封简介

（1）单向流体动力学油封

单向流体动力学油封主要特点是具有回流作用，唇口过盈量比普通油封小，径向力降低，减少了摩擦生热，提高了使用寿命。在单向流体动力学油封的唇口工作面上有若干条螺纹形凸棱，有逆时针和顺时针两种。

（2）双向回流油封

双向回流油封在密封唇口空气侧模压上数条与唇口成一定角度的凸棱，凸棱互相平行。经修整将唇口切削成要求的内径尺寸后，部分凸棱被切断并与唇口相交，形成两对以上的回油腔。这样在唇口处左右两半圆形成堆成数量的、方向相反的凸棱，并呈锐角与唇口相交。当油封装配到轴上时，这些相交的凸棱变形成锐角接触区。当辊子旋转时，可将渗漏过唇口的油粒子收集入锐角接触区内，由于油逐渐增多引起内压增高，变产生乐一种自动向里的推力，使漏出的油重新返回原有腔内，从而起到密封防漏的作用。

2.2.2 运用方案

（1）将最初的钢骨架油封改为加布油封并增加进油槽，使油可以进入密封唇口部位对密封起到作用

（2）将密封安装方式由同向改为背向安装采用双筋双向回流密封，外侧油封主要起防水防异物进入，内侧密封起到防止油外泄的作用（图四）保证了轴承内部工作环境，保证了轴承正常运转

（3）在两个油封中间增加进油口如上图（图四），油通过进油口进入两个密封唇口中间的空隙中，是接触面处于流体状态。大大延长了密封的使用寿命。

3 改造效果

流体力学密封的运用和密封系统改造后，密封使用寿命大大延长，密封效果得到很大提高，轴承因进水报废的数量大大减少。

参考文献：

[1]张绍顺.铝带热轧机油气系统应用[J]，有色金属加工，2011（04）.

[2]苏凌西.冷轧机轧辊轴承的失效分析和改进措施[J].新疆钢铁，2011 （02）.

[3]王海威，范强，苏军伟.全密封轧辊轴承密封结构的改进[J].轴承，2012（06）

流体动力学原理及应用范文第2篇

关键词:EHD;离子风;电晕放电;电流体泵

随着科学技术的发展,现代人对家居环境质量的要求日益提高,高噪音的风扇空气压缩机等设备的噪音成为一大困扰,同时由于全球能源危机的加剧,特别是在我国建设节约型社会的倡导下,摒除传统电机驱动风扇做功的新型装置日益受到研究者关注。研究表明在电晕放电时会产生高速离子射流流动,这种离子射流对周围流体流动产生强烈的扰动,形成附加的流体运动,即所谓的电诱导二次流。离子的高速运动将会催动空气的流动。这为我们研究新兴空气传输装置提供了思路。特别是近年来,随着电流体动力学的发展,在EHD领域的电流体泵机理成为高压直流下空气流动的研究基础。本文将从电流体泵驱动机理方面定性阐述装置的理论基础,并提出一种简单的实现装置,即利用单片机控制的高压直流电源驱动电晕放电,结合线板式电极设计,形成一个完整的空气传输装置。

一、EHD原理实现空气传输的定性分析

(一)机理简介。EHD(Electrohydrodynamics,电流体动力学)作为流体力学 的一个重要分支,其研究方向为电场对流体介质的作用,也被看做是在运动电介质中的电场力学。介于此,在电场中,空气作为一种特殊的电介质会产生很多重要的现象,其中在强化传热方面、电流体泵方面渐渐为各方所重视。本文结合EHD领域电流体泵机理,着重讨论EHD在空气传输方面的应用,其中涉及直流高压放电下空气流动的数学建模计算。电流体泵有两种驱动机理,一是利用高压直流电场驱动流体,即离子泵拖拽,另一种是高压行波驱动流体;其介质中电荷来源于高压电极发射的单极性离子或是电解质分子受电击所产生的离子。本文正是讨论在直流高压下,由线―线电极放电促成“离子雪崩”效应,大量离子带动空气流动,从而实现空气传输的效应。

二、系统总体设计

该系统的基本结构如图3所示,它由电晕极、直流高压电源、收集极和气流通道组成。 其基本原理为,空气中的电子和离子在强电场的加速下,碰撞空气中的中性分子。使空气分子电离产生电子和正离子,能量足够大的电子继续撞击中性空气分子又使其电离产生电子和离子,与此同时有些能量不够大的电子吸附在空气中性分子中产生负离子,诱导其发生电子雪崩。空中的正离子在电场的作用加速,于此同时正离子将所获得的动能传递给空气分子,使其向前运动产生空气流。电晕放电以电晕为特点的一种放电,本装置是依据电晕放电而产生离子风。在电极制作上,吸取国内外在电晕放电领域的研究成果,通过大实验确定电极形状及间距。电源上,运用单片机技术保证脉冲频率及其波形以利于最大限度的电离空气。

三、电极结构设计

(一)电晕放电原理。本作品电极的设计基于脉冲电晕放电原理。脉冲电晕放电法脉冲放电产生等离子体的基本物理过程如下:在前沿陡峭、脉宽窄的脉冲高电压作用下,放电电极间的气体击穿,形成不均匀的很细的火花通道。电离产生的电子在电场作用下,以很高的速度向阳极运动,使气体进一步电离,形成电子流,电子流逐步扩大以致沟通整个放电通道,使储存在电容器上的电能通过放电通道迅速地释放。由于电容器释放出较大的能量,脉冲电流很大,可达每平方厘米数千安培,因而会在电极间形成等离子体。

(二)线板式电极结构。常见的脉冲放电等离子体反应容器有三种:线――筒(应该把―都改成――),线――板和针――板。本装置中将采用线――板式电极结构,线板型电极特性。放电线数一定时,线板电极间距增加,脉冲电压峰值和直流偏压增加,单次放电能量减小。线板电极间距一定时,随着线线间距变化,反应器上放电电压的峰值、流光能量有一最大值范围,直流偏压随着线线间距的增加而降低并渐趋稳定。本实验中线线与线板间距大致相当时,流光能量较大。线板电极间距一定时,随放电线间距增加,放电线数减少,峰值电压、直流偏压和流光消耗的能量逐渐减小并趋于平缓。但直流偏压在放电线数少到一定值时有增加趋势。

此为我们设计同性电极间距与异性电极间距及整个电极排布布局的依据。

四、驱动电源设计

电源作为本装置重要的工作元件,要求具有高频高压,稳定高效,低成本等优点。针对本装置的要求――产生电子雪崩效应应满足以下要求。

首先,鉴于上文所述脉冲电晕放电的相对直流电晕的优点,我们选用脉冲电晕放电,即要求脉冲频率可调,脉冲频率频率在1KHz到100KHz可调,电压上升时间

结束语:本装置立意新颖,目前国内在这一领域还未有应用实例,其关键在于装置的实现难度较大,具体体现在电晕放电分为暗流放电、辉光放电、刷状放电、流注放电、火花放电等情况,而电晕放电较不稳定,研究表明电晕放电最稳定状态为其辉光放电阶段。因此,为得到稳定的离子风,将设法使设备工作在辉光放电状态。要将设备控制在辉光放电状态,且使设备产生的离子风最大化,其对外部电压及极间距离有相当高的要求,而这则是该装置研究的核心难点所在。

作者单位:浙江理工大学

参考文献:

流体动力学原理及应用范文第3篇

【关键词】进气道；模型；仿真

1.引言

进气道气流流动状态最终直接影响发动机经济性、排放性以及动力性。因此，发动机进气道的理论研究和实际工程的设计成为发动机研究者的重要课题之一。传统的进气道设计流程是经验设计加稳流试验台上的反复试验。在设计开发中存在着较大的盲目性与局限性，不仅设计开发期长，耗费大，而且较难得到理想的方案。通过对进气道内气体流动的三维数值模拟计算，可获得流量系数，气道内压力、流速等参数的空间分布，并建立气道形状、安装位置与气体流动特性（包括流量数等）的关系，为汽车发动机进、排气道的设计与改进提供依据。

2.工作流程

工作流程如图1所示。基本控制方程通常包括质量守恒方程、能量守恒方程、动量守恒方程，以及这些方程相应的定解条件。确定离散化方法。即确定高精度、高效率的离散化方法，具体的说就是确定针对控制方程的离散化法，如有限差分法、有限元法、有限体积法等。这里的离散方法不仅包括微分方程的离散方法及求解方法，还包括贴体坐标的建立、边界条件的处理等。

图1 工作流程图

3.模型的建立

气缸直径取68mm，气缸的长度为170mm。在进气道进口处增加一个稳压箱，作用时使进气道入口处的气流流动状态稳定，这样便在计算入口边界条件中施加了一个稳定的压力条件。发动机进气道如图2所示，气缸简化为圆柱体，气缸盖如图3所示，进气道-气门-气缸如图4所示，最终计算用模型如图5所示。

本文采用六面体和四面体的混合网格，在稳压箱及气缸内采用六面体网格，在进气道、气门、气缸盖处采用非结构化网格。这样既节省了运算时间，又解决了进气道处外形结构复杂区的网格划分。将入口、出口、气缸壁面等分别创建PART，以增加边界条件；将进气道-气门-气缸盖所在空间创建BODY命名为LIVE1并保证该点在各个棉所围成的空间内，如图6所示。由于四面体网格生成是以BODY为单位进行的，将稳压箱、气缸部分创建块，利用约束、拉伸块等工具创建、分割块，以适应本部分体积结构。并在此部分生成六面体网格，对局部网格进行加密，并检查网格质量。生成四面体网格。生成四面体网格时需要对边界处进行加密，以便观察近壁面处，且确保壁面函数法有效，如图7所示。

图6 创建PART及BODY 图7 生成的网格

网格数目、类型及体积如表1所示。

4.气道模拟仿真结果与分析

图8是当气门升程为8mm时，截面a上的速度分布图，由图可知排气门处（即图中1）、喉口位置（即图中2和3处）及气门下方可以很明显的看见此气道存在明显的滞止回流区，以上地方会造成缸内混合不均匀，极大的影响发动机的排放性能机动力性能，设计时需要对以上地方进行修改。图中4处气流与气门头部发生碰撞，气流流动方向发生改变，并消耗了气流流动动能。其流动能的减小与流动方向的变化导致4处气流速度减小。在三维建模时尽量增大4处的圆角，这样就能减小交接处的碰撞。

图8 截面a处的速度矢

图9为当气门升程为8mm时，截面a的速度等值线云图。由图可知在气门喉口位置的速度等值线分布很不均匀。其中速度等值线在喉口位置相对进气道等其他地方要密，表明喉口位置速度比进气道其他位置速度要大。气门下方有两个地方速度比气道其他地方速度等值线要密（图中1和2处），其分布是以这两处为中心成漩涡状。这也可以说明上述位置会产生很强的滚流。

图9 截面a的速度等值线云图

5.结论

运用三维造型软件Auto CAD，建立气道-气门-气缸实体模型，利用Ansys，建立包括气道一气门一气缸在内的计算域网格，利用Ansys对Auto CAD建立好的计算模型划分网格，进行三维模拟计算。通过三维数值模拟找出了气道几何不合理的部分，采用CAD/CFD进行优化，为汽车发动机进、排气道的设计与改进提供依据。

参考文献

[1]周光桐.流体力学[M].北京：高等教育出版社（2版），2000.

[2]石皓天.GDI发动机进气系统的数值模拟研究[D].天津：天津大学，2008.

[3]王福军.计算流体动力学分析――CFD软件原理与应用[M].北京：清华大学出版社，2004.

流体动力学原理及应用范文第4篇

［关键词］现代教育技术液压元件教学实践

［中图分类号］TH137［文献标识码］A［文章编号］2095-3437（2014）09-0133-02现代教育技术应用于高等教育是21世纪教育模式的一场变革。如何将现代教育技术与工科专业课程建设有机结合，以提高教学效率和教学质量，是从事工科教学教改人员面临的一项重要课题。本文从教学实践的角度，就现代教育技术在“液压元件”课程中的应用进行了初步探讨。

一、现代教育技术与“液压元件”教学实践融合的必然性

（一）现代教育技术的优越性

现代教育技术就是运用教育理论和现代信息技术，通过对教与学过程和教与学资源的设计、开发、利用、评价和管理，实现教学最优化的理论与实践。[1]现代教育技术依托信息技术，把课程教学内容以声、文、图、像多元立体化形式全方位呈现给学生，改变了传统教学中单一的平面文字和粉笔加黑板的枯燥课堂环境，使得课堂形象、生动、具体，充分调动了学生的各项感官功能，有利于激发学生的学习热情和兴趣，实现了生生之间、师生之间以致行业专业人士之间跨时空的交流互动。

（二）“液压元件”课程的特点

“液压元件”课程是机械类流体传动与控制专业方向的核心课程，其教学内容主要围绕各种液压元件的工作原理、结构特点、性能及基本设计理论展开，[2][3]课程知识涉及机械、流体、控制等多个学科内容，具有典型的学科交叉性；液压元件包括液压动力元件、液压控制元件、液压执行元件、液压辅助元件等多个元件，产品种类繁多，结构形式紧凑、复杂多样，与实际联系紧密，具有很强的工程实践背景。

（三）现代教育技术与“液压元件”教学实践融合的必然性

“液压元件”课程由于自身的特点，主要通过教学挂图、教学模型等辅助教学，要求学生具有抽象的三维空间想象能力。教师利用实物模型教学，元件很笨重，不便搬运且结构隐蔽亦无法获知，教学过程费时费力，教师教学和学生学习均感到枯燥乏味，教学效率低，影响了教和学的兴趣及积极性。现代教育技术的优越性和“液压元件”课程的特点决定了二者融合的必然性。

二、现代教育技术在“液压元件”教学中的应用

（一）利用多媒体技术结合实际应用，提高教学效率

首先，利用多媒体直观、立体、全方位的表现力正确反映各种液压元件的结构特征，降低了知识信息的复杂度，减少了信息在大脑中从具体到抽象，再由抽象到具体的加工过程，提高了教学意图传达的效率。比如在液压泵的结构讲解中，可以利用三维剖切图片、三维爆炸图及局部细节放大图充分高效地描述元件结构组成、零件相互位置关系及典型结构特征；其次，利用多媒体动画效果或视频文件形象生动地展现液压元件的工作过程，进一步增强课堂的感染力，提高学生的感性认识，激发学生的学习兴趣。比如在液压泵、液压马达工作原理的讲解中，充分利用组成密封容腔的各运动副零件间的相对运动视频动画，加强了学生对液压泵、液压马达工作原理、基本概念的认识及相互关系的理解；第三，利用多媒体技术的交互性，将元件学习与系统应用相结合，培养学生的系统意识。在“液压元件”的学习中，仅孤立地从元件本身出发去讲解，学生很难全面地理解元件的工作原理、作用和性能指标，较好的方法就是将液压元件的学习与实际系统的应用结合起来，从系统的角度去学习元件，才能更好地理解相关的概念、原理。比如在溢流阀工作原理的讲解中，把溢流阀分别并联在一个定量泵源和一个变量泵源中，结合溢流阀的启闭特性曲线来讲解溢流阀作安全阀用和溢流阀用时的工作状态，学生就能更好地理解溢流阀的工作原理和其安全保护、溢流稳压的作用及其相应性能指标的意义；最后，充分利用多媒体素材的丰富性，将液压元件的结构原理与制造工艺相结合，拓展学生的知识面，培养学生的工程设计能力。流体传动与控制专业方向虽然属于大机械类专业，在课程设置中有关机械制造技术方面的专业课，但由于液压元件属于精密元器件，涉及很多精密加工工艺过程，常规的机械制造技术内容的广度和深度仍显不足，因此，若能在液压元件课程中适度穿插制造工艺内容，一方面可以趁热打铁加强元件结构原理、性能与工艺间的联系，培养学生设计能力，另一方面在理论教学中穿插实际工艺案例，还可以调节课堂氛围，张弛有度。

（二）利用计算机仿真技术辅助教学，激发学生的学习兴趣

计算机仿真技术在流体传动与控制技术领域中的应用已有30多年的历史，目前国内外有关液压技术方面的仿真软件有数十种之多，[4] [5]概括起来有三大类即机械系统动力学仿真软件如Proe、ADAMS等，计算流体动力学仿真软件如Fluent、CFX等，液压元件及系统仿真软件如AMESIM、EASY5等。在液压元件的教学过程中适当利用这些软件开发辅助教学系统一方面可以拓展学生视野，深化学生对液压元件及系统物理本质的认识；另一方面还可以激发学生对计算机辅助设计学习的兴趣和热情。

首先，利用机械系统动力学仿真软件开发典型液压元件的虚拟样机教学系统，实现液压元件虚拟拆装及动力学仿真演示，既可解决课堂教学液压元件实物模型不足或携带不便的问题，还可通过仿真的曲线图表结果进一步加强学生对液压元件原理及性能的理解和掌握；其次，利用计算流体动力学仿真软件对液压元件内部流场进行数值解析，获取元件内部流场参数如速度、压力、温度等的分布图或动态流动视频以辅助教学，可以帮助学生加强对流体力学知识的理解和领悟，使学生对液压元件结构原理的认识上升到对液压元件内部流场结构、流动机理的认识上去，深化学生就液压元件对液压能进行传递、调节及控制这一功能的理解；最后，利用液压元件及系统仿真软件面向对象的图形化建模功能，构建典型元件或系统的仿真模型，结合教材常用的传递函数建模方法，对元件或系统关键结构参数与其性能的关联进行对比仿真分析，既可得到定性结论，又可获得定量数据、曲线，从而提升学生对液压元件或系统结构参数的物理意义的领悟。

（三）利用课程网站的作用，构建多功能交互平台

随着计算机技术的发展，计算机网络越来越普及，网络化教学已成为现代教育技术发展的趋势和方向。[6]开发构建“液压元件”课程网站，打造师生、生生、校企等多元化多空间之间的开放交流互动平台，为学生提供丰富的教学资源和多种形式的教学活动，是课堂教学的延伸和必要补充，对引导学生自主学习具有重要意义。“液压元件”课程网站主要内容包括课程教学大纲、授课录像、教案、讲义、课件、工程实训、实验指导、创新训练、参考资料、液压产品样本以及液压元件生产制造工艺流程等，并具有网上答疑、网上测评、网上提交作业等功能。学生在课程学习的过程中，可下载或在线浏览课程课件、习题库、测验试卷等内容，完成课程预习或课后复习，同时学生还可以通过论坛留言或电子信箱与老师、同学进行交流、互动。课程网站上还有国内外知名液压技术研发机构、液压元件生产厂商、优秀液压技术论坛等网址推荐链接，鼓励和引导学生上网了解最新液压技术发展方向和趋势，培养学生勇于实践和开拓进取的精神。

三、结语

总之，运用现代教育技术进行教学是当今教育发展的必然趋势，现代教育技术与“液压元件”课程教学实践的有机融合是一项系统工程，它涉及教学设计、现代教学理念、多媒体、专业仿真软件及计算机网络技术等诸多方面。只有积极主动地学习、掌握现代教育技术的最新理论、技能以及课程专业知识，努力提高教师自身的现代教育技术及专业知识素养和水平，并通过不断的探索、实践和研究，才能逐步找到和完善一条现代教育技术与“液压元件”课程教学实践融合的路径，达到提高教学效率及教学质量的教改目的。

［参考文献］

［1］张剑平.现代教育技术-理论与应用［M］.北京：高等教育出版社，2003.

［2］林建亚，何存兴.液压元件［M］.北京：机械工业出版社，1988.

［3］李壮云，葛宜远，陈尧明.液压元件与系统［M］.北京：机械工业出版社，1999.

［4］王勇亮，卢颖，赵振鹏等.液压仿真软件的现状及发展趋势［J］.液压与气动，2012（8）：1-4.

流体动力学原理及应用范文第5篇

关键词: 城市轨道交通; 环控系统;计算流体动力学

城市轨道交通中的地下车站和区间隧道是一个大型、狭长、与外界联系面较小的地下空间。密集的乘客、列车和各种机电设备的运行，以及连续的照明都会产生很大的热量，不及时排除就会导致地铁内温度逐年上升。此外，地铁内各种设备及列车运行引起的噪声、有害气体、列车活塞效应对车站空气环境的扰动，以及隧道内因潮湿造成的霉烂气味等都会使地下环境不断恶化。同时，当人流密集、空间狭小、密闭性高的地铁内发生事故、火灾时，人员的安全疏散和烟气的排除也是非常重要的问题。鉴于以上各种因素，必须设置环控通风系统，对车站和区间隧道内的温度、湿度、气流速度、噪声以及事故、火灾情况下人员安全疏散措施等进行全面控制。其中，有效、可靠的环控通风系统对保证地铁乘客的安全、舒适和确保设备运行及寿命是十分必要的。

地铁系统是一个由车站、隧道、出入口等构成的复杂的三维网络。地铁系统的环控模拟，主要是研究地铁内的不稳定空气动力学和热力学方面的问题，即地铁车站正常工况下的三维温度场、气流场分布、污染物浓度分布、平均空气年龄、人体舒适性的模拟研究以及地铁车站和隧道事故、火灾工况下的三维温度场、气流场分布、烟气流动状况等的模拟研究。133229.CoM目前国际上广泛认可使用、相对成熟、用于地铁环控模拟计算的软件是subway environmentsimulation，简称ses。该程序是由美国交通部于1975年开发的世界上第一个地铁环控计算机模拟软件。1976年，ses修改后被应用到公路隧道通风分析中；1985年，又增加了火灾的动态模拟。现在，ses已经从dos版本升级为windows版并形成目前的第4版。该软件作为设计计算工具，可以模拟地铁内多列列车运行时车站、隧道和通风井的温度、湿度、风速以及车站的空调负荷。它允许用户模拟一定数量列车的动力与刹车系统；不同的环境控制系统（包括强制通风、车站空调与车轨排风）；设定的地下隧道与车站和通道连接所形成的空间内的空气流动；所希望的列车运行次序(包括由不同运行特性和发车间隔的列车的混合编组)；各种稳定与不稳定状态的热源；列车停在区间的紧急状况时机械通风与热浮力共同作用下所形成的空气运动；特别是能够模拟系统投入运行多年后热库对隧道的影响。对一个有大量列车运行的地铁，ses计算机模型提供动态的模拟过程，它允许对通过任何车站、区间、通风井和风机的空气速度、温度、湿度的连续读值，或在设定的时间获得空气参数的最大值、最小值、平均值。

ses软件主要由4个既独立又互相关联的子程序组成：列车运行子程序(train operation)，空气动力子程序(aerodyanmic)，温度／湿度子程序(thermodyanmic)，热壑／环控子程序(heat sink and ecs)。列车运行子程序可以计算列车的速度、加速度、位置及系统中所有列车的发热；空气动力子程序依靠这些列车参数再加上系统的几何组成与通风状况数据，计算所有车站、区间、通风井中的空气流量和气流速度；温度／湿度子程序利用空气动力学子程序得出的空气参数与列车运行子程序计算出的列车发热数据来计算系统中的显热与潜热，从而得到各处位置的温度和湿度。最后，列车运动子程序按气流速度推算列车附近活塞风作用。这些子程序计算出的地铁通风与热负荷数据同室外每日与年度气象条件参数一起，被热壑／环控子程序用来计算地铁内空气与隧道结构、周围土壤之间长期的热传导作用，同时也可以得到为使某些区间温度达到设计条件而所需的冷量。通过ses软件可以验证设计者所设定的地铁环控通风系统构成方案及系统运行模式的合理性，以便完成地铁环控通风系统的设计。需要注意的是该软件本身也存在着一定的局限性，例如ses的模拟原理是伯努利方程，这就决定了它无法反映车站及隧道内场分布的详细情况，只能将地铁系统简化为一维模型进行处理，只能计算某一点的气流速度大小，而具体的变化情况诸如方向和具体流动情况则无法反映，所以ses软件的最终输出结果是一维的，它只能从数据上计算特定断面的一些参数。而地铁系统中的车站及隧道部分显然是三维模型，因此，如果想了解地铁车站及隧道中空气的温度、速度等具体详细的分布情况就必须考虑借助使用其它的研究方法和手段来实现。

cfd(computational fluiddynamics，即计算流体动力学)是现代模拟仿真技术的一种，是近年发展较快的一种计算机辅助设计技术。其作用是对各种工况下气流组织的温度、速度场等的模拟仿真。暖通空调制冷行业是cfd技术应用的重要领域之一，我国暖通空调制冷行业已有不少专家对cfd的应用研究开展了大量的工作，并取得了许多重要成果。自20世纪70年代末80年代初起，即已有一些高校、研究机构开始cfd技术的应用研究，20年来已取得许多重要的成就，研究的范围从以室内空气分布以及建筑物内烟气流动规律的模拟为主，逐渐扩展到室外及建筑小区绕流乃至大气扩散问题。近些年来，随着cfd计算技术的突飞猛进的发展，许多工程领域都有了成功利用它作为模拟评价、优化设计手段的实例。在隧道、地下铁道的通风工程中，cfd应用也成绩斐然。国内部分高等院校也开始利用cfd技术对地铁区间隧道及车站内各种工况下的空气流动和分布情况进行模拟研究。对于地铁环控通风系统设计，会有多种可选方案，所以计算机模拟的功能之一就是对多种方案的比选优化；对于正在筹建的地铁系统，其运营后的气流场与温度场无法进行现场测试，所以计算机模拟能够有效而可靠地对未建成的地铁系统进行预测；对已经建成的地铁系统，由于客流量较大，为了保证正常运营，有时在列车附近无法进行现场测试，但可以通过计算机模拟来进行计算分析。同时可以对一些过去没有经过理论计算的感性认识进行验证，例如隧道风的变化情况、排烟量对火灾温度场的影响等，过去只是通过一些想象进行推断，但是对具体变化情况及具体数据缺乏理论计算及科学论证，利用cfd方法，以上问题均可以得到解决和落实。采用cfd方法可以对地铁车站及隧道的温度场、气流场、污染物的浓度分布及排放、人体舒适性以及火灾情况下的通风模式、烟气流动状况及此情况下的温度场和气流场进行三维可视化仿真模拟。cfd的功能十分强大，它经过一次完整的计算后，就可以得到任意一个断面的任意方向上的温度、湿度、压力、平均空气年龄以及ppd（预期不满意百分率）与pmv（预期平均评价）等随时间的连续变化值。并且模拟得出的计算数据经处理后的可视化结果是十分直观形象的，因此，它所模拟出的结果较ses软件更加直观，得到的结果也更加具体，能够为地铁环控系统设计提供充分的依据。

图1为cfd模拟的输出结果，它进行的是三维计算，不但可以得到计算区域内任意时间的任意一点的各个参数值，而且可以处理成图1所示的结果，从中可以清晰地看到整个断面的温度分布情况。

利用cfd通过有效空间范围的三维几何模型的建立、数据化网格的划分、差分格式的确定以及边界条件的设置，可以对地下空间的相关环境因素和参数进行模拟计算。总体而言，cfd通常包含如下几个主要环节：建立数学物理模型，数值算法求解，结果可视化。经过对结果的比较、分析，可以总结归纳出影响地下空间环境控制的各种因素，从而可以有针对性地采取相应的解决措施和办法，以便对地下空间环境进行有效的控制。它能够解决ses软件解决不了的一些问题。例如，我们利用cfd通过对地铁车站火灾工况进行模拟计算，根据得出的计算数据和直观形象化的结果（图2、3）可以分析出火灾强度、火源位置、燃烧时间、烟气流动、排烟形式及排烟量等对地下车站内部空间环境的影响，由此可以制定有效的防排烟措施和人员疏散方案，保证火灾情况下地铁车站内的乘客及工作人员的安全撤离，同时为消防人员创造扑灭火灾的条件。类似这些直观形象化结果的比较和分析都是ses软件目前所不能做到的。ses软件虽然对地铁的地下车站、区间隧道以及铁路、公路隧道具有较强的适用性，而cfd则可以适用于包括地铁在内的所有地下空间，具有更广泛的应用范围和领域。 经过多年对地铁地下空间环境控制问题的研究以及具体工程项目设计的实践，我们认为将ses软件和cfd技术共同作为对地铁及相关的地下空间内部环境进行研究分析的手段和方法，不仅可以对地铁环境控制系统运行的实际效果进行预测，同时还可以为建设方提供准确适宜的环境控制设计方案，从而确定适宜的方案措施及系统的运行模式，保证地铁及相关地下空间的正常运营和事故状态下的有效应对措施，为地铁工程的建设运营和相关城市地下空间的开发与利用提供有力的保障。

参考文献

1ming-tsun ke, tsung-checheng, wen-por wang. numeri-cal simulation for optimizing thedesign of subway environmentalcontrol system. building andenvironment，2002，37 (11)

2jojo sml,chowwk. numeri-cal studies on performance evalu-ation of tunnel ventilation safety.tunnelling and undergroundspace technology，2000，18(4)

流体动力学原理及应用范文第6篇

[关键词]本科院校；环境工程；流体力学；教学改革

[中图分类号] G642.0 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2017）03-0038-02

流体力学是环境工程专业的专业基础课，主要讲述工程流体力学的基本概念、基本原理和基本方法，主要内容包括流体静力学、流体动力学、流动能量损失及有压管流和明渠流等。由于该课程涉及高等数学、大学物理、工程力学等，基本概念多且抽象，对学生的综合分析和处理问题的能力要求高，因此学生普遍感觉学习较为困难。流体力学课程一般在第4学期开设，开设在高等数学、工程力学等课程之后。

随着教学改革的不断深入，如何针对流体力学抽象概念多、数学分量重、理论性较强的特点，有针对性地对环境工程专业的学生尤其是应用型本科院校的学生进行授课，本文从以下几个方面进行了探讨。

一、针对专业特色和课时量，优选教材

流体力学分为理论流体力学和工程流体力学。前者适用理科专业方向，偏重理论；后者适用工科专业方向，着重于工程应用。对于应用型本科院校来说，应选用偏重于工程应用的工程流体力学作为教学内容。目前，环境工程专业尤其是侧重于水处理的环境工程专业，其流体力学的知识主要用于解决污水处理厂设计中的流体力学问题，课时量被压缩到50个课时左右。因此，要选用适用于较短学时，并且侧重于水力学知识的教材。教材要能够与时俱进，精益求精，注重理论联系实际，注重内容的系统性与完整性，能够涵盖流体静力学、流体动力学、有压管流、明渠流等基本内容。教材要有一定的例题和课后思考、复习题，能够开拓学生的思维，激发学生的学习兴趣，最好能附有实验演示的光盘。

二、丰富教学内容，增加学生学习积极性

学生普遍反映流体力学很难，其中的主要原因在于W生的学习积极性不高，不肯花时间去钻研。确实，流体力学对于初学者来说，是有一定的难度，这就要求教师在讲授绪论课时，要让学生了解流体力学的任务以及在专业及后续课程中的作用，从而启发学生思维，激发学生学习兴趣。同时，教师要对学生学习流体力学提出明确要求，如哪些内容需要掌握，哪些内容需要了解，使学生对课程的学习做到心中有数，树立学好这门课程的自信心。[1]

三、改进教学方法和手段，突出重点

流体力学的重点和难点在于公式的推导和理论的理解，以及用理论和公式解决实际问题。例如，在流体静力学这一章中，关于流体平衡微分方程的推导，就涉及高等数学中的连续函数和泰勒展开式等，这是一个难点，对学生的高数基础要求比较高。而求解作用在平面上的静水总压力有两种计算方法，一种是解析法，一种是图解法。解析法要求学生有工程力学的静力矩和惯性矩的知识以及基本的几何知识，此法的压力中心在受压面的形心的下面，与形心不重合；而在图解法中，静水总压力的压力中心与压强分布图的形心重合。虽然课上教师反复强调两种方法的区别，但基础差和理解能力不强的学生仍然一头雾水，不能很好地解决实际问题。针对这一情况，教师在课堂讲解时应尽量利用多媒体课件进行讲解，最好还能结合模型进行讲解。例如可以借助一块平板，将其置于水下，标注其形心和压力中心的位置，再将平板与一棱柱体结合，分析压强分布图的形心位置。这种形象地讲解，有助于学生更好地理解教学内容。

在教学过程中，多媒体可充分利用图形、图像、声音、录像将教学内容充分表现出来，从而激发学生的学习兴趣，加快教学信息的传递速度，提高课堂教学效率，扩大学生知识面。[2]但多媒体也带来了一系列的问题，如学生在听课过程中，多媒体课件一晃而过，当时学生感觉很好， 但真正留在脑海里能掌握的内容却很少，这容易造成学生眼高手低。因此，流体力学的教学要多媒体和板书相结合，在进行公式的推导和例题的讲解时，最好使用板书，这样可以使学生印象深刻，增加记忆的时间；而在讲解流线和迹线等比较抽象的内容时，可以采用动画形式，这样能够加深学生的直观理解， 有助于提高教学效果。

流体力学的学习讲究系统性，各章之间又相对独立。在每次上课之前，教师应对上节课的内容进行回顾复习，并可以采用提问的形式，让学生了解自己对上节课重点内容的掌握情况。在每一章节开始时，教师应首先向学生介绍本章的主要内容、重点和难点以及与前后章节的联系，每学完一章后教师要进行归纳总结，以便让学生将所学知识融会贯通。对于重要的内容，教师在课上讲解的时候要明确指出，回顾的时候要对这部分内容进行提问，在一章讲完归纳总结的时候，要再次强调这部分内容，相信这样可以使学生印象比较深刻。

四、理论和实验相结合，充分利用有限的课时

流体力学往往有0.5个学分的实验课。实验的主要目的是通过实验加深学生对理论知识的理解，提高学生的实践操作能力，更好地运用所学理论解决生产中的实际问题。实验结束后，应让学生整理实验数据，总结物理量之间的相互关系，以便发现其中的规律，这非常重要。[3]很多教师的做法是理论课全部讲完了，再集中上实验课，这种做法有利有弊。优点是学生在上完理论课后，在实验课上教师再讲解一遍实验原理，可以加深其对知识的理解和记忆。弊端是上理论课时，教师不能形象地讲解，学生不能很好地掌握；上实验课时，教师再讲解一遍，费时费力。对于应用型本科院校来说，其培养的是应用型人才，实验教学是人才培养最基本的工作。尤其在总课时量被压缩的情况下，充分利用实验课的时间，将理论和实验相结合，就成为一种行之有效的手段。流体力学中的很多内容，例如雷诺实验，沿程水头损失和局部水头损失的计算都可以在实验室进行讲解，一边讲解，一边实验演示。还可以在流体力学实验室中增加多媒体设备或者其他可视化设备，课前让学生预习，课上讲解完理论，直接就让学生动手做实验，课后处理实验数据。这样既能充分利用有限的课时，又能使学生更好地掌握所学知识，还能锻炼学生的动手能力和归纳总结的能力，一举数得。

五、加作业环节，改革考核方式

学习的最终目的是让学生能够独立自主地解决实际工程问题。课后作业是检查学生对所学知识理解、掌握程度的一种手段，同时也是培养学生分析、解决问题能力的一种方法。[4]当然，布置作业不等于搞题海战术。例如，关于典型的三大方程，即连续性方程、能量方程、动量方程的应用，有三种类型的典型题目，即弯管内水流对管壁的作用力，水流对建筑物的作用力和射流对平面壁的冲击力，每种类型的题目可以布置1～2道作业题。而关于求解作用在平面上和曲面上静水总压力的计算，题目形式多样，压力体的形状灵活多变，可以适当多布置作业题，让学生尽可能多掌握各种类型的题目。同时教师可以在课堂上专门安排习题课。这样一方面可对学生所做作业进行点评，剖析典型例题，启发学生举一反三；另一方面，这也可给学生提供了课堂讨论的机会，引导学生掌握发现问题、解决问题的思路、方法和技巧，能对学生思维进行锻炼，让学生触类旁通。[5]除了典型的计算题以外，习题课上还可以设置选择题、填空题和判断题等，避免学生重计算，轻概念。

目前，在考核方式上，一般是平时成绩占20%，实验成绩占20%，期末成绩占60%。这种考核方式虽然兼顾了期末考试和平时表现，但也存在弊端。笔者在教学过程中发现，很多学生平时作业做得不错，但期末卷面成绩非常不理想。究其原因，可能是平常作业存在抄袭现象，上课虽然出勤率高，但课上听讲不认真。如何改变这一现状？一方面，可以适当减少平时成绩所占的比重，例如平时成绩占10%，期末成绩占70%，实验成绩占20%；另一方面，实验成绩单独计算，而在理论考试中，平时成绩占20%，期末成绩占80%。当然，更为重要的是教师要练就“火眼金睛”，要具有高度的责任心：一是对作业雷同的现象，一律给予当次作业不及格；二是要加强课堂纪律的管理，对于回答问题的情况、课上表现等都要作为平时成绩的重要方面进行考核。只有这样，才能真正体现出考核的公正性和合理性。

总之，针对应用型本科院校，流体力学的教学应与学校的办学特色、办学定位相结合。应在总课时量不增加的前提下，优选教材；激发学生的学习兴趣，注重学生分析问题、解决问题能力的培养；加强理论与实验相结合，增加综合性、设计性实验项目，鼓励学生自己动手研发、设计小型实验装置，培养学生的动手能力与创造能力，这样才能够提高学生各方面的能力，最终实现培养“厚基础、善实践、能创新、高素质”的应用型人才的目标。

[ 参 考 文 献 ]

[1] 张羽，张仙娥.环境工程专业《流体力学》的教学探讨[J]. 华北水利水电学院学报（社科版），2010（4）：156-157.

[2] 宿程远，张建昆，陈孟林.师范学院环境工程专业流体力学课程改革初探[J].中国电力教育，2008（12）：117-118.

[3] 王伟.土木专业工程流体力学课程教学研究[J].山西建筑，2008（21）：182-183.

流体动力学原理及应用范文第7篇

关键词： 微分方程 模型 血液流速

1.问题分析及基本假设

根据生理学可知，人体不同部位的血管粗细是不一样的，所以不同部位的血液流速也是不相等的。并且同一段血管内，管壁处的血液流速与血管管轴处的流速是不相同的。图1是血管和及流动血液的纵剖面，当血液从管壁移向管轴时，流动速度逐渐增加。那么，人体内血液的流动速度与血管粗细之间具体关系可以怎么表示呢？为了便于研究，需要做如下假设：

（1）设血液在血管中的流动是稳定流动的（即流动速度与时间无关，只与位置有关）；

（2）设血管的半径R，长度为L（R比L小得多）；

（3）血液流动的速度为V；

（4）血液的黏滞度为常数η；

（5）单位长度的血管，左端血压力为P，右端血压力为P（P>P）。

2.模型建立

由于各层流体运动速度不同，之间产生摩擦力，则上层液体促使下层液体运动，同时下层液体延缓上层液体的运动。可以设想血液中平放着一块面积为A的平板，根据黏滞流体动力学知识，作用于面积A上的力F等于ηA。

利用微元法，现对血液中的部分血液（看成空心圆柱体状，长度为一个单位）的流动速度进行讨论，此空心圆柱的内半径为r，圆柱的厚度为dr，设它的轴与血管的轴相重合（如图2）。圆柱的内表面面积为2πr，上面受到的力为F=η・2πr。

该力方向与血液运动方向相同，圆柱的外表面上受到相反的力的作用，

F=η・2πr-d（η・2πr）

因而两力之和（摩擦力）为：

F+F=-d（η・2πr）=-2πη（+r）dr

因为血液是稳定流动的，所以摩擦力的大小应该和促使空心圆柱沿着轴流动的力相等。这个促使空心圆柱沿着轴流动的力决定于压力降，就等于：

F′=（P-P）2πrdr

由此有：

-2πη（+r）dr=（P-P）2πrdr

整理得：

+・=-（1）

由此得到微分方程模型。

3.模型求解

令=u，则=，方程（1）可化为

+u=-（2）

利用一阶线性微分方程的通解公式，可得方程（2）的通解为u=-r，即：

=-r（3）

方程（3）为可分离变量的微分方程，通过分离变量、两边积分可得方程（1）的通解为：

V=Clnr-r+C

因为r0时，lnr∞，但运动速度是一个有限数，所以C=0；当r=R时，运动速度V=0，所以C=R。综上所得，血液的流动速度与血管半径之间的关系为：

V=（R-r）

4.模型总结

根据模型的求解结果可知，血液流速与其黏滞系数成反比，与血管两端压力降成正比，血管的半径越大则流速越大。血管内血液流速的分布符合医学生理学知识。

参考文献：

[1]周义仓，勒祯，秦军林.常微分方程及其应用[M].北京：科技出版社，2003.

流体动力学原理及应用范文第8篇

摘要:本文主要介绍Fluent软件的组成结构、功能等，Fluent软件是流体软件中通用性比较强的商业软件，它具有计算方便、省时省力、模拟效果较好可以和试验相互验证等优点，在水利方面得到广泛应用。

关键词:Fluent软件;计算流体力学;数字模拟

流体力学是一门研究流体流动规律以及流体与固体相互作用的一门学科，研究的范围在水里中包括发动力内气体的流动，水里机械的工作原理，供水系统的设计，乃至航海航空和航天等领域内动力系统和外形设计等等。自从牛顿定律公布以来知道20世纪70年代初，研究流体运动规律的主要方法有3种:实验研究、理论分析方法和计算流体力学即数字模拟。但是实验研究耗费巨大，耗时耗力，而理论分析方法对于较复杂的非线性流动现象海域写无能为力，数字模拟需要很长的时间学习掌握微分方程求解以及对计算流体力学进行深入研究才能运用，由此，计算准确、界面有好、使用方便简单、能解决问题的商业计算软件应运而生。其中Fluent软件是通用性较强的软件，是用于计算流体流动和传热问题的程序[1，3]。

1Fluent软件介绍

Fluent软件是由美国Fluent公司推出的CFD(Comput ational Fluid Dynamics，即计算流体动力学)软件之一，在美国的市场占有率已高达60%，与流体、热传递及化学反应有关的工业均可使用，由于囊括了Fluent Dynamic International比利时Polyflow和Fluent Dynamic International(FDI)的全部技术力量，因此Fluent软件能推出多种优化的物理模型、先进的数值方法以及强大的前后处理工具。Fluent软件基于有限元体积法，其思想实际上就是做很多模块，这样只要判断是哪一种流场和边界就可以拿已有的模型来计算。主要用于模拟和分析在复杂几何区域内的流体流动与热交换，可用于二维平面、二维轴对称和三维流动的分析，定常与非定常流动的分析，不可压缩流和可压缩流的计算，传热和热混合的分析，化学组分混合和反应的分析，多相流的分析，固体与流体耦合的传热分析，多孔介质的分析等。对每一种物理问题的流动特点，有适合它的数值解法，用户可对显式或隐式差分格式进行选择，以期在计算速度、稳定性和精度等方面达到最佳。Fluent软件是用C语言编写的，因此具有很大的灵活性与能力，可以完成内存动态的分配，解的灵活控制。Fluent的作用主要体现在缩短设计过程，减少实验室测定试验的数目，减少产品开发成本，也即为CFD的作用所在。

在Fluent5.0中，采用Gambit的专用前处理软件，使网格可以有多种形状。Gambit软件是Fluent公司提供的前处理器软件，它包含功能较强的几何建模能力和强大的网格划分工具，可以划分出包含边界层等CFD特殊要求的高质量网格。Gambit的功能主要包括3个方面:构造几何模型、划分网格和指定边界，其中网格划分是其最主要的功能，最终会生成包含边界信息的网格文件。另外，Gambit还提供了非常灵活的网格特性，用户可以方便地使用结构和非结构网格对各种复杂区域进行网格划分。对于二维问题，可生成三角形单元网格和四边形单元网格;对于三维问题，可生成四面体、六面体、棱锥、楔形体及混合网格，还允许用户根据求解规模、精度及效率等因素，对网格进行整体或局部的细化或粗化，或生成不连续网格、可变网格和滑动网格。使用Gambit软件，将可大大缩短用户在CFD应用过程中建立几何模型和流场以及划分网格所需要的时间。Fluent划分网格的途径有两种:一种是用Fluent提供的专用网格软件Gambit进行网格划分，另一种则是由其他的CAD 软件完成造型工作，再导入Gambit中生成网格。还可以用其他网格生成软件生成与Fluent兼容的网格用于Fluent计算。可以用于造型工作的CAD软件包括I-DEAS、Pro/E、SolidWorks、Solidedge等。除了Gambit外，可以生成Fluent网格的网格软件还有ICEMCFD、GridGen等等。网格划分完成后保存*.dbs文件和输出*.msh文件。Fluent还可以根据计算结果调整网格，这种网格的自适应能力对于精确求解又较大的梯度的流场很有实际的作用。由于网格自适应和调整只是需要加密的流动区域里实施，而非整个流场。因此可以节约计算时间。

Fluent求解器是Fluent的核心部分。在研究流体问题时，可以免去人工对N-S方程求解这一步，而将精力主要集中在所要研究方向上。减少了研究者在计算方法、编程、前后处理等方面投入的重复、低效的劳动，将更多的精力和时间投入到考虑问题的物理本质、优化算法选用、参数的设定以及初始边条件对最终流态影响的研究上。因而提高了工作效率，对问题的研究的深度广度都可以得到一定的提高。

例如，文献Lee J.H，Chen C.Q.Numerical simulation of line Puff via RNG k-e.model [J].Communication of nonlinear science and numerical simulation，1996，和Schulze.Simulation of flows past a series 60 ship hull applying a RNG k-e turbulence model on an unstructured grid[A].7th ISCFD[C].Beijing，China研究中的科学计算都是用的Fluent软件完成的。

Fluent或Tecplot是Fluent软件后处理器。后处理的功能包括:计算域的几何模型及网格显示、矢量图(如速度矢量图)、等值线图、填充型的等值线图(云图)、XY散点图、粒子轨迹图、图像处理功能(缩小、放大、旋转等)、借助后处理功能，还可以动态模型流动效果，直观地了解CFD的计算结果[1，2，7]。

2Fluent在水利工程中的应用发展

Fluent软件应用于水利水电工程，近两年来才有了长足的进展，但它必将成为研究和分析工程水力学问题的重要工具。

2.1在水工方面的应用

西北勘测设计研究院工程科研实验分院巨江等通过Fluent软件模拟了泄水建筑物溢洪道、泄洪闸工程泄洪时的泄流能力曲线、壁面压力分布、沿程水面线及流速分布，其结果与模型试验资料吻合良好。他们以积石峡溢洪道为工程算例，计算模拟了溢洪道的泄流能力曲线;计算获得了溢洪道内任意点的压力，试验仅测量了底板中线上的压力，将计算的堰面、泄槽底板以及挑流鼻坎上的压力分布与试验资料进行对比，发现计算的最大、最小压力及其位置与试验资料吻合良好;计算溢洪道泄槽水面线，并且与试验相比;还计算模拟不同断面垂线流速分布，并与试验相比较。从比较结果中可以看出，计算模拟值与试验值吻合良好。[4]

西安理工大学水利水电学院陈冲、魏文礼连同西安普迈项目管理有限公司严建军应用Fluent软件对闸后水跃强紊流区流速场进行了数值模拟，并将数值模拟结果与实测结果进行比较，表明它具有可行性与实用性。他们采用标准k～ε湍流模型封闭Reynolds方程作为紊流控制方程组，用几何重构VOF法追踪自由表面，用PISO算法计算流场，定义入口为速度进口;空气入口为压力进口;出口为压力出口，认为下游出口处紊流已经发展的很充分，服从静压分布。得到了闸后某断面沿水深方向的计算值和实验值对比图，从中可以看出计算值和实验值比较吻合，从而得出Fluent软件能很好的模拟紊流流动。[5]

2.2在节水灌溉方面的应用

华中科技大学材料成形与模具技术国家重点实验室聂磊、史玉升、魏青松、芦刚和水资源与水电工程技术国家重点实验室武汉大学董文楚采用通用流体模拟软件Fluent软件所提供的5种不同的湍流模型:标准k-ε模型、RNG k-ε模型、Real2izable k-ε模型、标准k-ω模型、SST k-ω模型，对滴灌灌水器微流道内流场水流流动进行了数值模拟。通过对比模拟得出的灌水器的流量与实验室试验的结果，评价了不同的湍流模型对不同类型灌水器内流场流量模拟效果的影响，为灌水器内流场的理论分析以及灌水器流道结构的工程设计提供了一定的参考依据。[6]

3小结

Fluent软件在我国已经获得较好的应用。优点之一是应用于水流的计算机模拟，能取得和实验很接近的结果，并且有计算快速、简捷、方便的优点。它不仅能给出反映水流运动总体特性的各项运动参数，如流速、压强等，而且可以方便地计算出各项水流参数的全场分布，能给出相关流场的具体信息。Fluent软件另一个主要优点就是它的后处理功能，它能清晰的显示不同计算时刻、不同位置断面处的水流运动参数。由于其减少了研究者在计算方法、编程、前后处理等方面投入的重复、低效的劳动，将更多的精力和时间投入到考虑问题的物理本质，优化算法选用，参数的设定，因而提高了工作效率，其必然会获得越来越多的应用，应用效果也必将越来越好。同时数值模拟可以提供更多的流场信息，与模型试验具有相辅相成的作用。但是对于模拟不规则边界的水流流动情况，还需要对Fluent 进行二次开发。

参考文献

1 韩占忠、王 敬、兰小平.Fluent流体工程仿真计算实例与应用.北京:北京理工大学出版社，2008

2 王瑞金、张 凯、王 刚.Fluent技术基础与应用实例.北京:清华大学出版社，2007

3 王福军.计算流体动力学分析.北京:清华大学出版社，2004

4 巨 江、刘少斌、杨晓池.Fluent软件在泄水工程中的应用.水力发电学报，2009.28(2)

5 聂 磊、史玉升、魏青松、芦 刚、董文楚.基于灌水器流量的湍流模型适应性研究.节水灌溉，2008(1)