近壁气流速度分布的LDA实验研究

本文使用三光束二维氩离子激光多普勒测速仪（LDA）对平板和模拟燃烧室半圆型槽内的近壁气体速度分布进行了实验研究，并与用热线风速仪（HWV）的测量结果进行了对比。结果显示：热线风速仪在距离壁面较远处测量结果与理论计算值相近，距离壁面越近误差就越大。而LDA在整个测量区域的测量结果都有产高灵敏度。通过了解近壁气流速度分布，为研究内燃机缸内对流传热及建立数值模型提供了实验依据。     

W型火焰锅炉冷态模型试验及数值计算

本文针对３００ＭＷ的Ｗ型火焰锅炉冷态模型进行研究，利用热线风速仪测量炉内流场速度。得出了不同工况的炉内Ｗ型汽流流场图谱以及最佳工况下的风量配比范围，并对不同工况流场的气流速度分布规律和湍流强度分布规律以及炉内气流充满度等进行了分析。最后，本文对冷态Ｗ型气流流场进行了数值计算，得了了与试验定性吻合的计算结果.     

改造W型火焰锅炉结构的实验研究

针对引进的法国Stenin公司360MW的W型火焰锅炉进行了冷态模型的空气动力特性研究．利用热线风速仪测量结构改变前后的炉内流场速度,得出了不同工况下炉内W型气流的流场图,并对不同工况流场的气流速度分布规律、炉内气流的充满度、气流行程、炉膛出口处的速度偏差等进行了分析,研究了炉内空气动力场的特性和变化规律。     

柴油机燃烧室内气流及紊流的研究

本文介绍用热线风速仪测量架油机燃烧室中的气流及紊流的結果。用联机计算机及统计方法完成了试验数据的采集及信息处理,测量了工作循环中气缸和燃烧室内的气流平均速度、紊流强度及紊流尺度等参数。试验结果表明,气缸内的紊流强度在进气行程中期达到最大值,在其后的压缩和膨胀行程期间,紊流强度一直在衰减;但在压缩上止点附近,由于挤流作用,燃烧室内的紊流强度达到另一峄值。本文还分析了气缸内气体压力和温度波动对瞬时气流速度的影响,并建议,在求发动机气缸内气流的紊流参数时,宜采用时间平均法。     

燃烧器角度对W型火焰锅炉空气动力场的影响研究

对配备直流缝隙式燃烧器的法国Stein公司360MW机组的W型火焰锅炉进行了冷态模型的空气动力特性研究。利用热线风速仪测量改变燃烧器角度前后炉内的流场速度,得出了不同工况下炉内W型气流的流场图,并对不同工况下的流场气流速度分布规律、炉内气流的充满度、气流行程、炉膛出口处的气流速度偏差等进行了分析,研究了炉内空气动力场的特性和变化规律。     

用热线风速仪测量内燃机气缸内的空气流速

用定温式热线风速仪测量内燃机气缸内空气流速时,由于空气温度、压力和补充热线传热损失的变化,必须对热线风速仪的输出进行修正。热线的传热损失依靠供给热线顶端的热量来补充。在内燃机气缸内,供给热线顶端的热量随曲柄转角而变化。前文已经介绍了稳定流动状态下,随空气温度和热线传热损失变化的一种实际修正方法。本文研究压力对空气和补充传热损失之间的对流传热损失的作用。此外还研究了内燃机气缸内供给热线的热量的情况。根据这个研究结果,提出了一种随空气温度、压力及补充热线的热损失的变化而对热线风速仪输出进行补偿的实际方法。     

柴油机涡流室内涡流及紊流的研究

本文介绍了采用热线风速仪测量柴油机涡流室内涡流及紊流的结果。用计算机及统计技术完成了试验数据的采集及处理,测量了拖动工况下吊钟形涡流室内的气流平均速度、紊流强度以及作补偿运算用的气体温度和压力等参数,研究了涡流室内的气流切向速度、紊流强度和气体温度的空间分布及其随曲轴转角变化的规律。试验结果表明:在压缩终了附近,吊钟形涡流室内的空气涡流可近似当作“半自由”涡流,而涡流室内的紊流场是非均匀非各向同性的,即主涡流方向的紊流强度远远大于其它两个方向的紊流强度,涡流室内右侧(通道喉口一侧)和中心附近的紊流强度较高,涡流室底部通道两侧拐角处的紊流强度较低。     

向心透平内部流动的研究

对向心透平内部的流动进行了实验与数值的研究。蜗壳内采用单斜丝热线在同一位置旋转．在三个不同的方位测量后拟合计算得到气流的三维速度。在某些特征位置与数值结果的对比，说明了数值结果的可靠性与局限性。对导叶内的流动模拟，确定了入口角度对导叶内二次流动的影响。对叶轮内流动模拟，说明了叶顶泄漏流对主流的作用，以及叶轮内部壁角涡的形成与发展。这些工作对向心透平内部流动的认识提供了参考。     

方形分离器三维流场的测定及数值模拟

作者采用热线风速仪测量了方形分离器内部三维速度场并采用Ｋ－ε模型及应力代数模型对其内部的三维流体流动进行了数值模拟。作者还采用Ｘ型热线探头旋转法测量三维流场，提出了改进ｘ型热线探头方向特性方程的具体方法，并通过计算和实验结果的比较得出：在方形分离器内的旋风流动的计算中，Ｋ－ε模型及应力代数模型均得到比较合理的结果，与实验结果符合较好，同时应力代数模型的结果揭示了各向异性湍流的特点。图７参３     

W型火焰锅炉冷态空气动力特性的测试研究

针对引进的配备直接缝隙式燃烧器的法国Ｓtein公司３６０ＭＷ的Ｗ型火焰锅炉进行了冷态模型的空气动力特性研究。利用热线风速仪测量炉内的流场速度,得出了不同工况下炉内Ｗ型气流的流场图,并对不同工况流场的气流速度分布规律、炉内气流的充满度、气流行程、炉膛出口处的速度偏差等进行了分析,研究了炉内空气动力场的特性和变化规律,测试了Ｗ型火焰锅炉火焰短路与炉膛出口速度偏差的性能。     

基于流固耦合的离心风机叶轮动力特性分析

采用数值计算软件CFX和Ansys对离心风机叶轮进行了流固耦合模拟研究,对叶轮的强度、模态和振动特性进行了计算和分析.结果表明:考虑流固耦合作用后,风机的气动性能几乎没有变化,但是叶轮最大总变形量减小2.5％,最大等效应力增大3.6％;考虑预应力效应后,叶轮的固有频率提高,且不同阶次条件下的提高幅度不同;在稳定运行工况下,叶轮周围气流压力的主要脉动频率与叶片通过频率相同;叶轮的固有频率部分落入局部共振区域,该区域的等效应力远小于叶轮材料的疲劳极限,不会导致叶轮疲劳破坏.     

分流叶片周向位置设计及其对离心叶轮内部流动的影响

利用计算流体力学软件,对某高压比、高转速、小流量离心式压气机的半开式叶轮内部三维粘性流场进行了数值模拟研究。重点分析了分流叶片周向位置对叶轮内部流动和性能的影响,提出了适合此半开式离心叶轮分流叶片周向位置的设计方案。结果表明：分流叶片不同周向位置对流场影响明显,当分流叶片偏向长叶片吸力面侧时,叶轮流道内低速区增大,流动分布不均匀。研究还发现：固定分流叶片进口而将出口位置向长叶片压力面侧偏置,可以改善叶轮内部流动情况,提高叶轮性能。     

四角切圆燃烧锅炉烟道内气体速度分布的模化试验研究

作者在模化试验台上采用热线风速仪测量了大型电站锅炉的过热器及再热器区域的气体速度分布，提出了分析试验数据的气体速度分布不均匀系数，研究了蒸汽负荷，投运喷口组合和动量流率比等对速度分布的影响。     

中储式热风送粉W型火焰锅炉炉内空气动力场实验研究

针对引进美国FW公司的配备双旋风分离式煤粉燃烧器的W型火焰锅炉,在相似模化的基础上建立冷态模型,利用热线风速仪与示踪法测量了不同工况下炉内的空气动力场,得出了不同工况内流场的矢量图、火焰长度、炉内主气流在炉深方向上的分曲线以及主气流充满度变化曲线,通过实验结果对炉内空气动力特性进行了分析,研究结果表明,沿水平方向高速送入炉内的三次风对炉内空气动力特性有显著影响。     

高原工况压气机叶轮振动失效特征分析

针对高原工况下离心压气机叶轮振动失效问题,以某增压发动机压气机叶轮为研究对象建立仿真模型,使用非定常计算流体动力学方法分析高原共振工况下叶轮受到的气流激励时域与频域特征,并基于单向流固耦合,使用瞬态动力学与谐响应方法研究气流激励作用下叶轮共振响应特征,得出高原工况叶轮振动失效原因。结果表明,高原工况叶轮在4阶气流激励作用下发生共振,激励主要来源于叶片与蜗舌间的动静干涉作用,叶顶间隙泄漏流增大了吸力面20%弦长位置的压力波动。气流激励下叶轮共振导致叶片前缘振动应力升高,振动应力幅值达101.5 MPa,与实际叶片振动失效情况一致。     

叶轮结构参数对压气机性能影响数值分析

针对车用涡轮增压器的唯一对气体做功的部件——叶轮,应用ANSYS CFX软件数值模拟的方法,对离心压气机内部流场进行研究,分析叶轮各结构参数对压气机性能的影响,并将模拟计算结果与性能实验数据进行对比分析,为选取显著性结构参数、进行叶轮优化设计提供理论支撑。     

高压气体引射器的试验研究和仿真

以一个高压气体引射器试验台为基础，开展了一系列高压引射试验，研究高背压条件下引射器的工作特性。同时，利用计算流体力学方法对引射器引射，混合过程进行了详细的研究。系列试验表明引射系数对引射气流的压力变化不敏感，但高背压的确对引射气流和被引射气流在混合管内的混合，扩散和流动产生影响。数值仿真克服了试验设备的限制，并显示了引射流动的详细情况。数值仿真结果表明：在一定的工况下，总存在一个最佳面积比和最佳相对位置以对应最大引射系数(即使引射器达到最大工作效率)，而其物理表现为引射器喉管壁面压力最低。正是它们之间的内在关系决定了气体引射器的工作特性。     

用数据遥测的高负荷离心式压气机叶轮叶片的振动试验

小型燃气涡轮和涡轮增压器在各种工程范围内的应用日渐增多,导致了簿叶片高负荷离心压气机的发展。因此,对随之而产生的振动问题,就有必要作进一步的试验,以下论述这种试验的初期结果。在振动测量的初步研究基础上还对28叶离心压气机的叶轮(直径400毫米)及叶片振动进行了试验。叶片的振动应力应在各种工作范围测得,诸如气流振荡,喘振和颤动区也应在气流通道形状不规则的情况下测得。汉诺威工程大学流体机械研究所离心压气机专业已在测量中使用半导体——应变片,它通过一个12通道遥测系统来传输信号。为此进行了许多预试和校正工作。     

高压共轨缩口直喷柴油机轨压的优化匹配

利用高压共轨柴油机燃油喷射系统控制灵活的特点,对共轨压力与缩口燃烧室气流运动特性匹配时对发动机性能的影响进行了试验研究。借助三维数值仿真软件FIRE的仿真结果,以燃烧室内速度场、浓度场和温度场分布情况为对象从微观上对试验结果进行了分析,研究不同工况下燃烧室内气流特性与共轨压力的最佳匹配方案。结果表明:对缩口燃烧室内一定的气流特性,通过优化匹配共轨压力可以有效地控制混合气形成和燃烧过程,改善燃油经济性幅度可达22%,同时可降低NOx和烟度排放。     

基于正交试验的光伏水泵性能优化

以光伏水泵为研究对象,基于试验测试和理论分析建立光伏水泵出水量计算预测方法。采用正交试验设计优化方案,选取泵叶轮结构参数为优化变量,通过数值模拟和试验研究的方法,对该光伏水泵的性能进行优化和试验验证。结果表明：经优化后,光伏水泵系统的最低出水值下降至330 W/m²,水泵每日工作时长提升;光照辐射强度稳态时的泵出口压力脉动相较优化前有小幅提升,光照辐射强度瞬态变化时泵出口压力脉动波动幅度更平稳;优化后的模型泵叶轮进口低压区面积明显减小,叶轮出口压力显著增加,同时叶轮流道内速度分布更为均匀。