深海环境下射流性能仿真

建立适用于深海作业的高压射流喷嘴的流体动力学仿真模型,对深海环境下喷嘴射流的内、外部流场性能进行数值仿真分析,得到5MPa、10MPa和15MPa三种典型围压环境下喷嘴内部射流压力和速度的变化规律及射流离开喷嘴后的压力和速度变化规律,并与非淹没状态下射流的性能进行对比研究。研究结果表明:通过数值仿真可以获得深海环境下喷嘴射流的工作性能,仿真结果与理论计算结果吻合;随着海水围压的增加,喷嘴射流出口的最大速度相应下降;当喷嘴射流出口喷射速度一定时,深海围压的大小对射流性能基本没有影响;不同围压下的射流形成的等速核外形和靶距基本相同,深海最优作业喷距为3~5倍喷嘴出口直径;与非淹没环境相比,淹没状态下射流沿轴向速度衰减梯度变化迅速,其等速核长度缩短约40%。     

火箭发动机射流动力学仿真研究

本文基于计算流体动力学理论,利用数值仿真手段,对火箭发动机燃气射流流场进行了仿真研究,探索火焰尾流结构和参数分布特征;并对火箭发射过程导流槽内部燃气射流特性参数分布进行数值模拟,结合实测结果,揭示数值仿真应用于火箭发射场导流槽设计的可行性。     

火箭发动机射流动力学仿真研究

本文基于计算流体动力学理论,利用数值仿真手段,对火箭发动机燃气射流流场进行了仿真研究,探索火焰尾流结构和参数分布特征;并对火箭发射过程导流槽内部燃气射流特性参数分布进行数值模拟,结合实测结果,揭示数值仿真应用于火箭发射场导流槽设计的可行性.     

药型罩参数对爆炸成形射流性能影响的有限元分析

为了得到良好的射流性能，采用ANSYS／LS-DYNA仿真分析软件，在药型罩不同壁厚及锥角的情况下，对破甲弹药型罩压垮、射流拉伸、侵彻等过程进行数值仿真计算，同时分析其对射流性能的影响，寻得药型罩的关键参数与射流性能之间的某些规律，为之后的药型罩设计提供依据。     

不同外激励参数下射流的附壁振荡特性

为获得新型外激励振荡器的振荡性能跟随外激励流参数和时变模态的改变而变化的规律和敏感性,为该振荡器的高效应用提供依据与参考,采用计算流体动力学(computational fluid dynamics,简称CFD)数值模拟和实验的方法,对激振能力和振荡射流的总压保持率K的变化进行了考察。结果表明:总压保持率K随外激励流总压的降低而减小;非激励侧泄漏的激励流也使K略降,但却显著降低了激振能力;而激励流占空比减小即提前关断,会显著降低振荡射流总压保持率;激励流起始压力渐升的影响较小,而中后期压力丧失或渐降,会使K有较大跌落。研究证明,外激励振荡器对激励流参数的变化具有较强的适应性,20%以内的变化不影响振荡稳定,仍能维持较高的总压保持率K,可振区间内最低K比现有的自激励振荡器高出10%以上。     

破甲弹药型罩参数对射流性能影响的有限元分析

为了研究破甲弹药型罩参数对射流性能的影响,从而得到良好的射流性能.应用ANSYS/LS-DYNA仿真分析软件,在破甲弹药型罩不同壁厚及不同锥角的情况下,对破甲弹药型罩压垮、射流拉伸、侵彻等过程进行数值仿真计算,同时分析其对射流性能的影响.结果表明:在药型罩不同壁厚及不同锥角的情况下,射流的性能会受到不同程度的影响.合理调节药型罩的关键参数,从而得到关键参数与射流性能之间的规律,为之后的药型罩设计及改良提供依据.     

射流曝气机内部流动三维数值模拟与关键结构参数分析

为了探究射流曝气机关键结构对其引射气体性能的影响规律,利用Fluent软件,采用控制变量的方法对不同喉嘴距、喉管长径比以及面积比下的射流曝气机内部流动进行了三维数值模拟,得到了射流曝气机内部压力、流速以及湍动能的仿真结果。通过对比分析可知,喉嘴距、喉管长径比、面积比等都对射流曝气机引射性能有一定的影响。在设计的结构尺寸范围内,当喉嘴距为1.5D、喉管长径比为4、面积比为4.84时引射系数最大,曝气机引射气体性能最好。研究结果可为新型射流曝气机的设计提供理论和实际参考。     

蒸发器除霜喷嘴的高压射流特性分析与结构优化

针对制冷系统蒸发器除霜效率低的问题,设计了两种喷嘴:喷嘴1的射流收缩段为圆弧收缩,引流段和扩散段呈圆柱状;喷嘴2的射流收缩段为直线收缩,引流段和扩散段呈圆锥状。采用理论计算和数值仿真两种方法获得了入口气压在0.3 s内从0. 6 MPa快速降至0.1 MPa时的喷嘴射流参数,理论计算与数值仿真结果相近。数值仿真表明,喷嘴2的能量损失高于喷嘴1;喷嘴2的气压波动幅度大于喷嘴1;喷嘴2的出口速度优于喷嘴1。据此设计了综合两种喷嘴特点的喷嘴3,并对喷嘴3的圆弧半径作优化设计,结果表明当该半径为11 mm时,喷嘴3的射流除霜能力优于喷嘴1和喷嘴2。     

一种新型导流式喷嘴的Fluent仿真分析

基于两相流基本理论,建立了新型导流式喷嘴与普通孔式喷嘴的计算流体力学模型,并使用Ansys ICEM对计算域划分了网格。根据实验中油气润滑系统所使用的工作参数,通过Ansys Fluent流体分析软件对两种喷嘴的射流特性进行了仿真计算。结果显示:在入口同速同压条件下或实测入口条件下,新型导流式喷嘴在射流出口速度以及供油均匀性上都比普通孔式喷嘴要好;仿真结果与在实验室中测量的数据有较好的相关性。数据为油气润滑系统中喷嘴的设计及优化提供了依据。     

基于CFD的半圆形岸边集装箱起重机主梁风力系数数值模拟研究

文中以新型半圆形岸边集装箱起重机主梁为研究对象,运用流体力学仿真软件开展半圆形截面主梁风力系数的CFD数值模拟分析,得到了在不同截面高度与不同空气动力长细比变化情况下的半圆主梁风力系数,分析了有/无自由边及小车轨道情况对风力系数的影响,对比分析了CFD数值模拟与风洞试验的结果。该CFD数值模拟得到的风力系数可为实际工程项目的风载荷计算提供设计参考依据。     

药型罩参数对单兵制导破甲弹影响的灰关联分析

为了分析药型罩参数对单兵制导破甲战斗部射流成型的影响,通过数值模拟的方法对所拟的12种不同方案进行计算,得到数值仿真结果。基于灰关联理论对存在导引头时影响射流头部速度及直径的相关参数进行灰关联计算分析,得到灰关联矩阵;通过对灰关联矩阵分析,得到影响因素的灰关联序。结果表明,影响射流成型的主要因素依次为装药长径比、药型罩壁厚、药型罩锥角、壁厚差。     

螺旋流恒压泵内部流场分析及实验研究

螺旋流恒压泵是一种可自恒压输送水、石油产品和化工液体等的新型泵种。为得到螺旋流恒压泵内部流场的速度、压力分布情况,运用CFD软件进行有限元数值仿真,模拟型号为LXB 0.8/40-125-80-230的螺旋流恒压泵在实际工作情况下泵内部流场的分布情况,得到恒压泵在不同流量情况下的压力云图及速度矢量云图,对得到的数据进行相关计算,得到水泵的流量-扬程曲线与流量-效率曲线。为验证数值仿真的准确性,通过水泵试验微机测试系统对LXB 0.8/40-125-80-230螺旋流恒压泵进行性能测试实验,得到其性能曲线,将数值仿真与实验得到的性能曲线进行比较,结果证明,在误差允许范围内,水泵的出口压力、扬程与效率基本一致,充分说明数值仿真结果的正确性与可靠性。该研究为螺旋流恒压泵的内部流场数值仿真分析及实验研究提供了实验及理论指导,为设计螺旋流恒压泵提供了理论数据。     

钻井减摩振荡器工作特性研究与试验分析

针对水平井、定向井钻井过程中摩阻大、拖压等问题,提出一种新型振荡器以减小钻柱与井壁之间的摩擦(钻井减摩振荡器)。首先分析减摩振荡器的工作原理,建立其运动学和力学模型,在此基础上,建立试验条件下的振动分析模型。通过算例分析得到过流面积变化频率与流量之间的关系,计算结果表明过流面积随静阀孔直径增大而增大,总轴向力随静阀孔直径增大而减小,与过流面积成反比。对静阀孔直径为27.94 mm的减摩振荡器进行试验测试,通过分析试验测试与理论计算结果的关系,验证了研究方法的正确性。研究成果可为新条件下的钻井减摩降阻、提高机械钻速的相关技术与工具研究提供参考。     

一种射流加油阀的设计与流场数值分析

射流加油阀因具有结构简单、体积小、成本低等优点在一些矿用移动设备中得到广泛应用。射流加油阀的结构设计可参考射流泵的相关设计方法,但一些结构参数对射流加油阀性能的影响很难在设计阶段准确预测或计算。基于此,运用CFD技术对射流加油阀流场进行数值解析,分析了不同工作流量或面积比时,射流加油阀内部的速度、压力分布情况以及吸入流量的数值,为射流加油阀设计方法的完善和结构优化提供参考。     

基于CFD的自激振动空化射流喷嘴结构参数 影响研究

随着海洋结构物水下清洗技术的发展,具有高效、安全、节能、环保等特点的新型空化射流清洗技术也开始新兴于水下清洗作业当中。自激振动空化射流则结合了空化射流和脉冲射流的特点,可以达到更好的空化效果,从而实现快速清洗、切割等功能。本文以传统赫姆霍兹喷嘴为研究对象,结合相关文献,在喷嘴出口处添加可以增强空化效果的扩张管结构,同时,分别以喷嘴谐振腔高度、谐振腔宽度、扩张管角度和泵额定压力为研究变量,通过计算流体动力学软件(CFD)对新型赫姆霍兹喷嘴展开数值仿真,结合仿真结果,分析不同变量对于空化射流效果的影响。本文研究成果既可以为作者今后的实验研究做好理论基础,同时,也可以为赫姆霍兹喷嘴的优化设计提供一些参考。     

仿真颗粒半径对模拟滚筒截割复杂煤层的影响研究

为研究EDEM离散元软件在螺旋滚筒截割过程仿真时颗粒半径对滚筒载荷特性及落煤情况的影响,利用EDEM仿真软件模拟某型号采煤机滚筒截割复杂煤壁时的动态过程,得到截割过程中滚筒载荷、载荷波动及落煤情况,并与基于MATLAB开发的辅助计算程序所计算出的数值进行对比。结果表明:使用不同半径的离散颗粒进行仿真会对滚筒载荷及落煤情况产生影响,随着颗粒半径增大,滚筒载荷没有过大的变化,螺旋滚筒截落下的颗粒平均初始速度减小,载荷波动系数与装煤率增大。对比理论计算数值,使用半径为12 mm的颗粒建立煤壁,仿真结果更接近理论数值,准确性高,为EDEM离散元仿真软件模拟采煤机截割过程时颗粒半径的选择提供参考。     

药型罩锥角对JPC与JET形成的影响

为了研究聚能装药药型罩锥角对聚能杆式弹丸(JPC)与金属射流(JET)形成的影响,设计了具有不同锥角药型罩的聚能装药结构,基于LS-DYNA数值仿真软件,采用ALE算法进行数值仿真。同种装药结构(包括药型罩结构参数)下,通过对药型罩锥角的改变实现聚能杆式侵彻体和金属射流之间的转换,研究JPC与JET的形成及转换临界条件,为多模战斗部聚能装药结构的设计提供参考。     

双层药型罩结构参数对其射流影响的重要度分析

由于传统的单层药型罩能量利用率较低,为了提高未来弹药的威力,许多专家提出了双层药型罩的概念,双层药型罩所形成的射流头部速度不但明显提高,而且射流性能也有所改善,并且还能够大大提高药型罩的利用率。为了深入研究双层药型罩结构参数对其形成的射流性能的影响程度,采用提出的数值模拟思路对文献中工况2的模型进行仿真计算并与其试验结果相比较,工况2的试验结果为内罩速度为2486 m/s,通过数值模拟思路仿真计算出其内罩速度为2410 m/s,数值模拟结果与试验结果误差不超过4%,保证了数值模拟的准确性。简述了双层药型罩形成射流的基本原理,同时设计不同结构参数的双层药型罩仿真方案并构造出正交设计表,采用正交设计方法分析双层药型罩壁厚、聚能装药高度、双层药型罩锥角对其形成射流的影响,以射流的头部速度为指标,通过极差分析方法得出不同因素对双层药型罩射流性能的影响程度,并且找到形成射流性能较优的结构参数。结果表明：在研究的范围内,影响双层药型罩射流性能的重要度排序为壁厚n﹥装药高度h﹥锥角α,通过正交设计得出的最优组合为A1B1C3,也就是双层药型罩锥角为50°、双层药型罩壁厚为2 mm、聚能装药高度为75...     

气泡发生器内三相流动数值模拟

本文运用计算流体力学方法并采用非结构化网格技术对流动区域进行了网格划分,应用三相流混合模型对自行设计的射流微泡发生器进行了气、液、固三相流的流动仿真,得到了其内部三相流的流场分布,结果为射流微泡发生器的设计研究提供依据.     

基于动网格的液压锥阀动态特性研究

采用动网格技术建立了液压锥阀动态特性分析的三维数值模型,基于该模型对液压锥阀在弹簧力及流体力作用下的开启过程进行了仿真。分析了不同弹簧刚度下,液压锥阀开启过程流量和瞬态液动力的变化情况;对比了仿真得到的稳态流量、稳态液动力与理论计算结果,仿真值与理论值较吻合;得到了弹簧刚度对液压锥阀开启过程中阀芯位移、速度以及加速度的影响规律。仿真结论可以为液压锥阀的设计及优化提供依据。