铝冰发动机两相内弹道计算

为了在铝冰发动机内弹道计算中考虑两相不平衡效应的影响,提高压强估算的精度,本文应用两相等温流模型、颗粒定温模型对喷管两相流控制方程进行简化和推导,得到发动机稳态工作时燃烧室零维平衡压强的两相流修正计算式。使用铝含量为50%的铝冰发动机实验结果对压强修正公式进行验证,两相等温流模型修正的压强公式估算结果误差约为13.08%,颗粒定温模型修正的压强公式估算误差约为6.57%,可用于指导铝冰发动机实验开展。     

铝基金属燃料水冲压发动机内流场数值模拟

基于颗粒表面反应模型模拟铝金属在水冲压发动机内的燃烧与流动过程,应用Fluent软件建立了铝基金属燃料水冲压发动机两相流反应模型,对某2次进水反应的水冲压发动机进行数值模拟,得到了发动机内流场的分布规律。对燃烧室温度、组分分布、颗粒相分布等结果进行了分析,结果表明,1次入水主要为铝/水反应提供氧化剂,铝/水反应产生大量的热量,使得燃烧室温度较高,2次入水的水液滴吸热汽化,形成水蒸汽,既降低了燃烧室的温度又为发动机提供了气相工质。     

水反应金属燃料发动机三维内流场数值模拟

针对目前备受关注的水反应金属燃料发动机,建立镁/水反应模型和有氧化铝凝结的铝颗粒燃烧模型,在此基础上,进一步提出合理的金属水反应放热模型,对发动机内流场进行三维数值模拟,研究了燃烧室中不同种类颗粒的变化规律.结果表明,在常规发动机形式下,铝/水系统发动机燃后凝相较多,铝颗粒充满全部燃烧室,而镁/水系统发动机中,镁颗粒则在短路径中迅速燃烧,且燃烧更加完全,但两系统中水滴的蒸发效率相差不大,统计结果与相关实验现象一致.     

自身能源转管炮自动机内流场三维数值计算方法研究

针对小口径自身能源转管炮的射速问题，研究了结构复杂，高参数条件下的数值计算，本文利用PHOENICS软件为计算工作，采用多块网格生成技术（MBFGE）和压力校正的SIMLE算法，离散后的代数方程组采用CCM（Collocated Covariant Method)方法求解，完成了小口径转管自动机内流场的三维数值计算，得出了气内作用于活塞端面的压力变化，并与零维计算结果比较，得出三维数值计算的方法是合理的，从而探讨出了另一种导气装置内气室压力变化的计算方法。     

H2O/CO2组分对氢和乙烯超声速燃烧室性能影响数值模拟

文章采用数值计算方法,评估了H2O与CO2两种污染组分对氢、乙烯超声速燃烧室性能的影响。针对纯净空气和含H2O/CO2污染空气,在来流总温、总压、马赫数、氧气摩尔含量、燃料当量油气比相当的条件下对氢、乙烯超声速燃烧室分别进行了三维、二维燃烧流场数值模拟,其中氢气当量比为0.42,乙烯当量比为0.57。计算中考虑的H2O组分摩尔含量包括7.5%和17.5%,CO2组分摩尔含量为7.5%。最后,将数值计算结果与相应实验测量值进行了对比分析。研究结果表明:数值计算结果与实验测量值比较接近,反映的H2O、CO2污染组分影响趋势一致的,计算结果可以有效分辨出污染组分对燃烧室性能的影响;H2O、CO2污染组分的存在降低了燃烧总温升、燃烧效率,进而降低了燃烧室壁面压力,总体上造成燃烧室性能的下降。     

基于三维流场计算的液力变矩器特性预测方法

为了改进液力变矩器特性计算方法，应用CFD软件对液力变矩器内流场进行数值计算，根据得到的内流场速度与压力信息，计算液力变矩器叶轮转矩，得到变矩器性能参数，从而预测所设计变矩器性能．为验证性能预测准确性，将W350液力变矩器基于三维流动数值解的性能计算结果与试验结果进行对比、分析，二者在数值上有良好的吻合，表明基于三维流场数值解的液力变矩器特性预测方法比传统的一维束流理论预测精确度更高，可以应用于工程实际．     

定常多相位方法与非定常方法用于离心泵数值模拟的比较研究

为比较离心泵内流场模拟的非定常方法和多相位方法,对IS80-65-160离心泵的内流场进行了整机非定常数值模拟.仿真计算考虑了设计工况和八种非设计工况.数值模拟采用Realizable κ-ε流模型.在数值模拟的基础上,计算了扬程、轴功率、效率,得到了基于非定常数值模拟的该离心泵的计算性能曲线,并与基于多相位模拟得到的计算性能曲线和试验性能曲线进行比较.研究表明:两种方法均可用于离心泵内部流动数值模拟计算,采用定常多相位仿真结果与试验结果吻合较好.     

点火通道对点火装置工作过程影响分析

基于气体动力学和计算流体力学的相关理论,采用FLUENT流场计算软件,对液体火箭发动机固体式点火装置在2种工况(Ⅰ为无点火通道、Ⅱ为经过点火通道)工作时的稳态流场进行了数值模拟,在此基础上分析了点火通道对液体火箭发动机固体式点火装置工作特性的影响。结果表明:在燃烧室压强为大气压时,点火装置在工况Ⅱ状态下,喉部燃气速度达不到声速,声速位置移到点火通道某一位置;出口处燃气速度、喉部处压强和温度相对于工况Ⅰ增加;燃气流量、出口处压强和温度相对于工况Ⅰ减小。在不同燃烧室压强时,两种工况下出口处速度、压强、温度和流量均有一个稳定段;工况Ⅱ的燃气流量小于工况Ⅰ。     

高压共轨直喷柴油机缩口燃烧室内混合气形成的多维数值研究

改进设计了高压共轨直喷式柴油机缩口型燃烧室,利用FIRE软件针对不同燃烧室结构对燃烧室内气流特性的影响进行了多维数值模拟。研究了高压共轨喷射系统与缩口直喷式燃烧室匹配时不同喷射参数对燃烧室内流场、浓度场和温度场分布特性的影响,以及混合气形成过程的微观特性。研究结果表明:改进后的缩口直喷式燃烧室能够合理地利用喷雾的动能,提高燃烧室内的气流强度及其保持性,从而加强燃烧开始后燃油与空气的混合能力,促进扩散燃烧过程。因此,合理的燃烧室形状配合喷射时刻和压力的有效控制能在提高发动机性能的同时降低排放,是高压共轨直喷式柴油机实现高效率低排放的有效途径。     

混合气形成的多维数值研究

改进设计了高压共轨直喷式柴油机缩口型燃烧室,利用FIRE软件针对不同燃烧室结构对燃烧室内气流特性的影响进行了多维数值模拟。研究了高压共轨喷射系统与缩口直喷式燃烧室匹配时不同喷射参数对燃烧室内流场、浓度场和温度场分布特性的影响,以及混合气形成过程的微观特性。研究结果表明：改进后的缩口直喷式燃烧室能够合理地利用喷雾的动能,提高燃烧室内的气流强度及其保持性,从而加强燃烧开始后燃油与空气的混合能力,促进扩散燃烧过程。因此,合理的燃烧室形状配合喷射时刻和压力的有效控制能在提高发动机性能的同时降低排放,是高压共轨直喷式柴油机实现高效率低排放的有效途径。     

机械密封环温度场及密封腔内流场分析

对机械密封腔内流场和温度场进行了数值模拟。采用了一种更直观、更简便的计算方法 ,分析了在密封运转稳定状态下 ,机械密封环温度场及密封腔内流场的温度、压力分布     

维里公式在周期性边界条件流体模型压强计算的应用分析

解析了维里公式的推导过程,提出了更为具体合理的模拟计算控制公式,用于周期性边界条件下流体模型输运系数计算。针对目前存在的压强计算结果不稳定的问题,提出了压强计算结果的影响因素,并从零剪切粘度模拟结果出发验证计算控制公式的可行性,为纳米级周期性边界条件下三维流体模型的压强及粘度计算提供了依据。     

QD128燃气轮机燃烧室NO_x排放分析

为了解决燃气轮机燃烧室NO_x排放预估问题,以QD128燃气轮机为研究对象,应用数值模拟方法研究同种类型燃气轮机燃烧室流动特性、温度分布及NO_x排放规律;然后基于进口压力Pin、空气质量流量ma、主燃区温度Tpz等3个参数拟合NO_x排放预估公式。结果表明,结合数值计算结果得到的NO_x排放预估公式能够有效反应Pin、ma、Tpz对NO_x排放的影响,为轻型燃气轮机燃烧室的设计提供可靠的参考依据。     

液力变矩器轴向力的CFD计算与分析

为准确计算液力变矩器轴向力,提出了基于三维流场数值解的变矩器轴向力计算方法。计算中,利用CFD软件对液力变矩器三维流动控制方程进行数值求解,在数值模拟得到的变矩器内流场速度、压力数值解的基础上,进行轴向力计算。将新的轴向力计算方法应用于变矩器实例,将其计算结果分别与传统方法计算结果以及实验结果进行对比后可知,新方法计算误差明显减小。     

流体数值模拟中二维、三维模型结果比较研究

利用数值模拟方法对波纹管内流场分别进行二维和三维数值模拟结果的比较研究,分析其可行性和存在的问题.研究结果表明,波纹管内流场的模拟可以将三维模型简化为二维模型对流场进行定性分析;通过改变波纹管的结构尺寸,说明轴对称元件的直径越大,结构越简单,二维和三维的模拟结果越接近.     

燃烧室形状对天然气发动机缸内流动和燃烧过程的影响

结合4102低排放天然气发动机的开发,应用FIRE软件对4102发动机原燃烧室和2种新的燃烧室设计方案(楔形和弧形燃烧室)进行了建模和仿真计算,对比分析了燃烧室形状对缸内流动和燃烧过程的影响。结果表明,弧形燃烧室效果最好,与原燃烧室相比,在点火时火花塞附近气流速度低,初期火焰核心稳定,火焰传播速度快,燃烧持续期短,缸内最高压力比原始燃烧室提高12.7%,有利于提高天然气发动机性能。     

大加速度场中层流预混火焰流场的数值计算

通过对大加速度场中层流燃烧室流场的数值计算,建立了大加速度场中二维层流燃烧的数学模型,对控制方程组进行离散,采用SIMPLE算法和交错网格设计并调试程序,对丙烷和空气在大加速度场中的预混燃烧过程进行了数值模拟。计算结果表明,沿燃烧室轴线方向的大加速度场确实会对预混火焰的速度场和温度场等产生明显影响。     

扩张角对型面喷管的推力影响数值仿真

为了研究扩张角对型面喷管推力的影响,利用AUTO-CAD建立二维轴对称型面喷管几何模型,通过控制初始段和出口段扩张角的角度获得喷管的型面,利用FLUENT软件对喷管进行了二维粘性流动数值模拟,得到了喷管内流场的速度云图、压力云图、喷管出口的压力、轴向速度变化曲线以及喷管的质量流率,利用推力公式,运用数据处理得到喷管出口参数平均值,求得型面喷管的推力。计算结果表明:在扩张比恒定的条件下,随着喷管初始扩张角的增大,喷管的推力先增大,而后保持不变;随着出口扩张角的增大,喷管的推力逐渐减小。这项研究可为固体火箭或导弹发动机的设计奠定了基础。     

高层建筑周边三维瞬态风场的混合数值模拟

为了改进高层建筑周边瞬态风场数值模拟方法的计算效率,在随机流场生成方法和计算流体动力学(CFD)的基础上提出高效的混合型数值模拟方法.采用雷诺应力模型求解标准高层建筑模型(CAARC)周边的时均化湍流场,结合获得的雷诺应力张量修正瞬态风场的风功率谱.运用随机流场生成方法和快速傅里叶变换技术模拟得到该建筑周边的三维脉动风速场.以谱密度函数、互相关函数以及空间相关系数为特征指标量,对风速场模拟样本的物理和数值特征进行验证.研究表明：计算得到的风场满足流体不可压缩条件,与传统模拟方法的结果相比更符合风谱能量分布等真实大气湍流物理特征,证明提出的瞬态风场混合模拟方法可以高效准确的求解受建筑干扰后的真实三维脉动风速场.     

套管换热器湍流对流换热的数值模拟

为了获得换热器中强化换热管对换热性能的综合影响,笔者运用FLUENT软件,采用二维轴对称方法和k-ε模型对套管换热器的整体进行了数值模拟.分别模拟了光管和波纹管套管换热器在湍流情况下的换热性能.数值计算结果表明:光管套管换热器的总传热系数K的数值计算结果与经验公式计算结果吻合很好;与光管相比,在相同流动条件下波纹管可提高总传热系数120%,但随着Re增大,其影响逐渐减小.