筛网流动阻力特性的数值模拟研究

气液分离器是空间堆的重要装置之一,而筛网是分离器中常用的核心部件.文中以SP-100中的气液分离器的核心部件—筛网为研究对象,对不同类型筛网的流动特性进行了数值模拟计算,研究了不同几何结构和不同入口流速对各流动参数的影响.通过对总压损失和流场局部细节的综合分析发现:不同几何结构的筛网,总压损失随着入口流速的增大而增大,总压损失幅值与筛网空间编织结构有关;在不同入口流速条件下,阻力系数随雷诺数变化近似为负线性关系,荷兰斜织筛网的阻力系数最低,综合性能最好.该研究可为分离特定粒径气泡的筛网结构的设计提供参考.     

分叉动脉内局部栓塞对非牛顿血流特性的影响

依据血液流动黏性不可压缩Navier-Stokes方程,建立了具有局部栓塞的分叉动脉有限元模型,模拟了栓塞率为0.25,0.5和0.75时分叉动脉内非牛顿血液的流场分布。在不同栓塞率下,研究了血液流速、血管壁面切应力和壁面压力对非牛顿血液流场分布的影响。结果表明,栓塞率较小时,分叉动脉内血液流动分离小,动脉栓塞对血流分布的影响较小;随着栓塞率增大,分叉动脉的分支处和栓塞处血液流动不稳定增强,分支左侧(Ⅰ)和栓塞后侧(Ⅱ)附近的血流停滞区面积逐渐增大,该处血管壁面切应力与壁面压力变化量急剧增大,血管内皮细胞易疲劳损伤,从而促进动脉粥样硬化的形成。数值模拟结果与临床病例分析一致,研究结果为临床上预防与治疗动脉粥样硬化疾病提供参考。 更多还原     

空气滤清器流动过程仿真与试验分析

为探明滤纸的材质、尺寸和摺数等各因素对空气滤清器性能的影响规律,以及各因素相互间的耦合作用机制.应用计算流体力学方法对空气滤清器内部流场进行仿真计算,并对仿真模型进行试验验证,试验结果和仿真结果相吻合.采用滤纸夹角作为滤芯结构无量纲参数,评价滤芯结构变化对空气流动、滤清效率及滤清寿命等性能参数的影响.研究结果表明对于星型摺状空气滤清器,流动阻力在滤纸夹角小于3°时增长迅速,滤纸夹角大于5°后无明显变化,滤纸有效过滤面积在滤纸夹角小于3°后急剧减小导致过滤精度降低,滤纸容灰量在滤纸夹角大于4°后迅速增加导致滤清寿命缩短.以仿真与试验结果为基础,提出空气滤芯结构设计参数推荐范围,滤纸夹角应介于3～4°.     

R245fa传热特性的实验研究

对R245fa水平光滑管管内流动沸腾换热特性进行了实验研究,主要包括加热水质量流速、工质质量流速、蒸发温度以及干度对局部换热系数的影响,结果表明在相同蒸发温度及加热水质量流速下,随着工质质量流速增大,管内流动沸腾换热系数迅速升高;在相同工质质量流速及蒸发温度下,随着加热水质量流速的增大,管内流动沸腾换热系数升高;在相同工质质量流速及加热水质量流速下,随着蒸发温度的升高,管内流动沸腾换热系数降低。分别采用Chen公式、Liu-Winterton公式、Shah公式计算了与本实验相同工况下R245fa的管内流动沸腾换热系数,其结果表明:3个预测公式的计算结果与实验值之间的平均误差分别为31.6%、6.3%、37.4%。采用Liu-Winterton公式计算R245fa的流动沸腾换热系数满足工程实际的要求。     

应力剪胀对浅埋隧道稳定性系数的影响

考虑剪胀对隧道围岩稳定性的影响,对浅埋圆形盾构隧道、浅埋两车道公路隧道和浅埋双线铁路隧道在围岩发生塑性流动时进行力学特征分析。分析圆形盾构隧道围岩的位移,塑性区分布和最大剪切应变率;计算圆形断面、双线铁路隧道、双车道公路隧道等3种不同断面形状隧道的稳定性系数,分析剪胀角对围岩稳定性系数的影响。研究结果表明：剪胀角对围岩位移的影响存在一个临界值;在围岩发生塑性流动时,塑性区随着剪胀角的增大而逐渐增加;剪胀角对围岩剪切破坏带和围岩稳定性系数都有较大影响;随着剪胀角的变化,隧道临界稳定系数也发生变化。     

气锚分气效率的实验研究

为定量研究流动参数对气锚分气效率的影响,设计加工了实验用的气锚和相应的配套装置,对流动速度和气液比这两个影响气锚分气效率的重要因素及流体在气锚中的流动特,最进行了研究.实验结果表明:随气液比的增大,分气效率增大,但当气液比大于0.75时,分气效率受气液比影响不再明显;分气效率随流速的增大而增大,当流速较小时,由气液比的不同引起的分气效率的差别比较大,而随着流量的增大,这种差别呈逐渐缩小的趋势.理论计算与实验结果比较,验证了实验结果的正确性,对气锚分气效率的定量分析具有借鉴意义.     

挟沙水流试验研究

通过开展挟沙水流试验,对河槽断面的纵向时均流速横向与垂向分布、瞬时流速频率分布、紊动强度垂向分布规律进行了研究,最后分析了断面宽深比对张瑞瑾公式的影响.得出如下结论:在相同横断面面积、流量情况下,随着断面宽深比的减小,准二维流动的中心区所占河宽比例减小,断面流速分布更加趋中;挟沙水流主流区流速垂向分布基本上仍然符合对数分布,随着含沙量的增大,卡门常数k有减小的趋势;中垂线上各点瞬时流速频率分布基本上符合正态分布;靠近水面处紊动强度最弱,紊动强度随相对水深的减小而增大,随后紊动强度随相对水深的减小而减小;随着断面宽深比的减小,张瑞瑾公式中的系数呈增加的趋势,流量幂指数呈减小的趋势.     

基于XFEM的孔洞对裂纹扩展路径影响分析

采用扩展有限元法(XFEM)研究改进CT试样中孔洞与初始裂纹尖端的夹角(θ)、距离(L)以及孔洞半径(R)对裂纹扩展路径偏转程度的影响,为了定量表示影响程度,提出挠度影响系数的概念。结果表明:当θ=45°时,挠度影响系数达到最大;挠度影响系数随着R的增大而增大,随着L的增大而减小;在R和L共同影响下,L为主导影响因素。此外引入载荷复合比M_e来评估裂纹扩展特性,建立挠度影响系数与载荷复合比之间的联系。     

无阀压电微泵用平面锥管内部流动附壁效应

为研究锥管内流体流动中产生的附壁效应对其流阻系数的影响,采用数值模拟的方法对平面锥管内部流动附壁效应进行研究.结果表明:雷诺数Re在300~3000,锥管角度在5~40°时,扩散方向流动可以分为3种状态,即稳定状态、附壁状态和射流状态.锥管角度为10~35°时,锥管内流动易于发生附壁效应.Re在300~1 200时,稳定状态扩散流阻系数随着扩散角的增大迅速降低;附壁状态扩散流阻系数随着扩散角的增大缓慢增大;射流状态扩散流阻系数随着扩散角的增大而缓慢降低.Re在1 800~3 000时,附壁状态扩散流阻系数在锥管角度为30°时达到最大值.流阻系数比在稳定状态和射流状态下基本不变,在附壁状态下随着扩散角的增大迅速减小.     

绕圆柱非定常尾涡对液滴碰撞聚结影响的数值模拟

为了探究圆柱绕流下游非定常涡脱落对液滴的变形、聚结过程的影响,运用相场方法,建立了在圆柱绕流流场中液滴变形和聚结的二维模型。探究了在两相流圆柱绕流中,不同入口速度分布、流速以及液滴相对位置对液滴的变形及聚结的影响。结果表明:在平均速度相等的情况下,入口速度为抛物线型比定值更有利于液滴的聚结,发生聚结时间可缩短为定值的1/15。随着流速的增大,液滴对聚结效率、液滴拉伸程度也增大,流速每增大0.5 m·s~(-1),液滴发生聚结时间缩短1/5左右,但当流速大于2.0 m·s~(-1)时,聚结效率趋于定值;在变形过程中,液滴的长短轴之比由4.77增大为8.00。液滴对之间的夹角从0°增大到90°时,其聚结效率越来越低,夹角每增加15°,液滴间发生碰撞聚结时间增加0.1 s时间,当夹角增大到90°时,液滴不会发生碰撞。     

污水隧道纵向通风CFD仿真模拟与试验研究

运用相似理论建立污水隧道实体模型,并对实体模型进行测试,同时利用CFD专业软件Airpak对隧道模型的通风情况进行模拟。通过测试与模拟结果的对比分析,验证了CFD模拟实验的准确性及可行性。将Airpak用于实体隧道的通风模拟,通过实体隧道通风模拟结果的对比,评价三种通风方式的优劣,并为以后的隧道通风设计提供理论依据和帮助。     

污水隧道纵向通风CFD仿真模拟与试验研究

运用相似理论建立污水隧道实体模型,并对实体模型进行测试,同时利用CFD专业软件Airpak对隧道模型的通风情况进行模拟。通过测试与模拟结果的对比分析,验证了CFD模拟实验的准确性及可行性。将Airpak用于实体隧道的通风模拟,通过实体隧道通风模拟结果的对比,评价三种通风方式的优劣,并为以后的隧道通风设计提供理论依据和帮助。     

典型空间结构平均风压分布及绕流特性的数值模拟

运用计算流体动力学技术,基于FLUENT6．1．22流体动力学数值模拟平台,采用雷诺应力模型,对球壳、悬链面壳及椭圆双曲抛物面壳这3类结构的平均风压分布及绕流特性进行了深入研究。首先将数值模拟结果与风洞试验结果进行对比,验证了数值模拟方法的正确性;然后系统研究了风速、风向角、地面粗糙度、缩尺比、矢跨比等因素对结构风压分布及其绕流特性的影响;最后在B类场地下,根据结构形式和风压分布规律,对结构的压力系数进行面积上的加权平均得到工程上实用的体型系数,可供设计参考。     

合成射流物理参数对控制翼型流动分离的影响

应用计算流体力学(CFD)技术数值模拟了合成射流对NACA0015翼型流动控制的影响.合成射流施加的位置分别距离翼型前缘12%c、30%c和70%c（c为翼型的弦长）,研究分析在不同位置施加合成射流,控制流动分离的效果随攻角和射流偏角的变化趋势,对组合射流的位置、相位角和动量系数进行研究.以二维不可压非定常Reynolds-averaged Navier-Stokes（RANS）方程模拟非定常分离流动,采用SST湍流模型,压力修正采用压力隐式算子分裂（PISO）算法,时间积分采用隐式处理方法,空间离散采用二阶迎风格式.通过对数值模拟结果的分析表明：1）12%c、30%c和70%c等对应的射流情形,采用切向射流均优于法向射流的控制效果; 2）对于组合射流和单一射流,射流位置应靠近分离点或在分离点之前,才能达到流动控制的目的,射流位置越靠近分离点流动控制效果越佳;3）组合射流选择合适的相位角,可以增强流动控制的效果.     

高层住宅建筑体型系数对其中庭通风的影响

采用基于三维、RNG k-ε湍流模型的CFD方法,模拟了具有中庭的高层住宅建筑模型在风压和热压共同作用下的通风特性.并在低速风洞中进行了实验测量,验证了本数值模拟方法的可行性.针对4种不同体型系数下的高层住宅建筑,分析了在相同的建筑面积、外风场流速、建筑内发热量、中庭尺寸及相同的吹风角度条件下,中庭空间的自然通风特性及邻室房间的通风效果.结果表明,中庭式高层住宅建筑外体型系数越大,越有利于自然通风,为城市高层住宅建筑节能与人居环境的优化设计提供了理论依据.     

皮卡车外流场的数值模拟

采用CFD进行皮卡车的外流场模拟,得到了车身表面压力分布、尾流典型剖面流速值和尾流流场结构,数值模拟结果与风洞试验结果吻合较好。模拟结果表明,皮卡车尾涡存在于货箱上方和尾挡板后方两个区域。进行了皮卡车几种几何改型的CFD模拟,所得阻力系数变化与实车试验结果有相同的变化趋势,证实了尾挡板的减阻作用。由此得出CFD用于皮卡车外流场模拟,可获得较高的模拟精度。     

柱塞泵斜盘交错角降噪结构优化

为了使斜盘式轴向柱塞泵的流体噪声在各种工况下都能够得到降低,研究并优化了一种柱塞泵斜盘交错角新型降噪结构.柱塞泵斜盘交错角是斜盘绕与斜盘倾角轴和主轴同时垂直的轴旋转形成的角度.交错角不同,柱塞在配流盘过渡区压缩量就不同,从而影响柱塞泵出口流量脉动和流体噪声.基于斜盘交错角降噪原理,建立带斜盘交错角的柱塞泵流量脉动模型,仿真分析了不同斜盘旋转角度对柱塞泵流量脉动的影响,结果表明：交错角旋转角度大于1°,柱塞泵流量脉动上、下峰值降低|旋转角度小于-1°,柱塞泵流量脉动上、下峰值升高|交错角旋转1°可以得到较好的降噪效果,并能在全压力范围内降低柱塞泵流量脉动,转速小于1 000 r/min时可以明显降低柱塞泵流量脉动.仿真模型的有效性通过“二次源法”得到了证实.     

锯齿型翅片单元的流动与传热数值模拟

建立了2种板翅式散热器的锯齿型翅片通道的三维模型,仿真分析了散热器内部不同位置和区域的微观流动机制.通过风洞实验测量了散热器在3种工况下的工作效率.分析结果表明,翅片厚度、热侧通道的数量及高度对散热器的换热和阻力性能具有重要影响,并且雷诺数越大,则影响越显著.当雷诺数增大时,翅片表面换热系数和摩擦系数均增大.在同一雷诺数下,单个翅片的表面换热系数和摩擦系数均沿流向降低.计算与实验结果表明,采用计算流体力学（CFD）模拟分析方法,通过建立合适的模型及网格,不仅有助于了解散热器内部工作状况,而且能够获得有效的性能数据.     

基于CFD的桥梁三分力系数识别的数值研究

用CFD方法研究桥梁周围的风场特征,不仅能得到流场的压力、速度和涡旋的分布,还能提取桥梁的各种气动参数。对以一大跨度桥梁断面为例的扁平单箱梁模型进行了不同攻角下的三分力系数CFD数值识别,将识别结果与风洞试验值进行了对比,并画出了0°攻角下的压强和速度分布图,验证了采用CFD技术识别桥梁三分力系数方法的可行性与可靠性。     

城市地下综合管廊通风传热模型

为了优化地下管廊的通风设计,降低运行费用,建立苏州某地下管廊（UUT）一典型段的通风传热的解析模型. 考虑舱间传热、空气和廊壁的耦合传热以及土壤边界厚度的影响. 通过与计算流体动力学（CFD）模型的比较,验证解析模型的可靠性. 结果表明,廊内热源、通风换热和向土壤传热是影响舱内温度的主要因素,舱间传热的影响相对较小. 考虑降温需求的各舱室最低通风量受热源强度、进风温度（大气温度）和土壤温度影响较大,实际管廊最低通风量的计算须结合当地气象条件和管廊热源强度. 对于苏州地区地下综合管廊试验段,满负荷运行的电力舱和热力舱的最低通风换气次数分别为10、5次/h,而无热源的水信舱和燃气舱均可以按现行规范要求的最低换气次数设计通风量. 对于其他布置形式的管廊,可以采用类似的解析模型进行分析.