液浮陀螺温度场优化方法研究及实现

提出了一种24点位测量陀螺内部温度场的实验方法,准确测量了陀螺内部温度场分布,通过工程计算和温度实验,得到了更为准确的液浮陀螺有限元模型;为了解决陀螺内部轴向温度梯度和方位变化对陀螺精度造成的影响,通过仿真分析,提出改变加热片形状,将加热方式由线形均匀加热改为非线性加热的优化方案,并设计了一系列实验,考核了各方案在不同方位、倒置瞬态过程以及工作精度方面的能力;仿真结果和实验结果验证了优化方案的有效性.     

螺旋分离器单相流动的数值模拟

利用PHOENICS数值模拟软件,分析不同质量浓度、不同流量、不同工作介质的螺旋分离器螺旋流流场分布、压力场分布.结果表明:在螺旋分离器螺旋流中,其切向速度占速度优势;随着流量、聚合物浓度的增加,压力下降速度也增大;在螺旋分离器内部压力变化并不均匀.该结果可为分离器内部的螺旋流动的进一步研究与应用提供参考.     

自熔式燃硫炉燃烧过程的数值模拟

以数值模拟自熔式燃硫炉燃烧室内湍流燃烧过程.考察不同过量空气系数α对出口组分摩尔浓度的影响,求出最佳过量空气系数α为1.6;通过对α为1.6时燃烧过程的速度场、温度场及组分浓度场分析,结果表明:自熔式燃硫炉中各组分混合效果不均匀,燃烧效果不理想,出口中含有较多对生产有害的S2、SO3气体.模拟结果为自熔式燃硫炉的改进提供参考.     

空间目标表面温度场分布模型研究

从空间目标光学特性建模的角度出发,获取空间目标的光学辐射特性,必须计算空间目标表面的瞬态温度场分布.根据空间目标的几何结构,通过分析目标与背景以及目标内部的能量交换关系,采用数值计算的方法,建立了空间目标表面温度场分布模型.在温度场分布模型的基础上,结合一定的初始条件,可获取不同时刻的空间目标表面瞬态温度场.根据温度场分布模型,对弹道目标进行了温度仿真计算,并定量地分析了多种参数对温度计算的影响规律,结果证明模型正确性,并为空间目标的光学特性研究提供了参考条件和依据.     

压力平衡口对开口式汽车模型风洞 驻室流场影响的数值仿真

为尽可能真实地建立汽车测试环境,对开口式汽车模型风洞驻室试验段流场品质进行数值仿真,研究在开设压力平衡口前后的流场品质,并对不同面积和形式的压力平衡口工况进行数值仿真,得到不同试验段内流场品质的计算结果.通过比较分析得出结论:有压力平衡口时,特别是压力平衡口的面积为140 m×140 m时,汽车模型风洞驻室试验段最有利于汽车性能测试.     

带微型涡轮的旋转盘腔内流场的数值仿真研究

对带有反预旋喷嘴的旋转涡轮盘腔内部流动特性进行数值仿真研究.采用Gambit2.10软件创建计算模型,采用Fluent6.1软件计算求解3个转速下(50rpm、800rpm、1300rpm)旋转盘腔内部流场的分布规律.压力速度耦合方法采用SIMPLE算法,各参数的离散采用二阶迎风格式.数值仿真结果表明:在低转速(50rpm)下,主要由进气惯性力控制流场内部结构;在过渡转速(800rpm)下,进气惯性力和旋转效应共同控制流场内部结构;在高转速(1300rpm)下,主要由旋转效应控制流场内部结构.同时得到流场内部切向速度的分布规律.     

定子无铁心轴向磁场永磁电机温度场分析

为分析定子无铁心轴向磁场永磁电机工作温度过高引起的电机运行性能降低的问题,对电机的温度分布进行了研究.利用多物理场有限元软件建立了电机电磁场和温度场3D有限元模型,求解了电机不同工况下和同种工况不同控制方式时的温度场分布.仿真结果分析了电机内部的温度分布规律及不同控制方式对电机温升的影响,并对定子无铁心轴向磁场永磁电机样机进行实验,实验结果验证了仿真的正确性,对指导电机高效运行及电机的优化设计具有意义重大.     

低雷诺数湍流模型的网格特征

低雷诺数模型目前主要应用于二维简单流动的数值仿真中,为研究该湍流模型在三维复杂流动计算中的网格特征,选取不同系列的车身面网格尺寸、车身壁面第一层边界层与壁面法向高度以及边界层层数等3组网格参数,利用ANSYS对阶背式MIRA模型外流场进行数值仿真.数值仿真结果与风洞试验的结果对比表明：数值计算得到的车身表面平均y+值随面网格尺寸增加而呈现减小趋势;网格方案对气动力因数和车身表面压力因数分布影响显著,气动阻力因数仿真值与试验值误差的变化区间为0.83%~7.93%,气动升力因数误差变化区间为10%~104%;气动阻力因数和气动升力因数均随着边界层层数的增加而增大,边界层层数为5时可以得到兼顾气动力因数精度和车身表面压力因数精度的较优仿真结果.     

110kV高压电力电缆中间接头电场-温度场的仿真分析

为研究运行中的电缆接头内部电场分布情况,改善绝缘性能,对电缆接头电场与温度场进行了仿真研究.在综合分析电缆接头内部热源的基础上,从介质损耗基本公式出发,建立基于等效电容的电场-温度场耦合分析的数值计算公式.采用有限元分析软件——ANSYS对110 kV电缆中间接头进行了电场和温度场的仿真,分析了110 kV电缆中间接头...     

柴油机缸盖有限元分析

用Abaqus将对流热边界耦合至固体传热计算中,得到柴油机缸盖的温度场.在此基础上进行预紧力和爆发压力-热应力2种工况的数值仿真.仿真结果可以帮助确定各影响因素造成的缸盖应力集中的主要位置,为结构设计和改进提供参考.     

配电室温度场与湿度场的建模与仿真分析

考虑到变电站配电室内配电设备对环境温度和湿度有较严苛要求,因此有必要研究配电室内温度和湿度分布规律,有助于提高配电设备可靠性。按照与温度计算有关的能量传递方程和与湿度计算有关的气体扩散方程,由理论计算公式分析可知直接计算涉及多变量的耦合,求解难度大。本文采用有限元分析软件ANSYS对配电室的温度场和湿度场进行仿真计算,首先根据实际的典型配电室建立仿真计算模型,并高精度划分有限元网格。其次根据现场运行情况整定计算仿真需要的计算参数,利用仿真计算模型得到了室内温度场和湿度场的水平面分布情况。通过改变风机流量,分析了风机流量变化对配电柜内部温度的影响效果,总结了配电室内温度场与湿度场的分布规律。     

小型轴流风扇内外部流场的数值研究

小型轴流风扇的性能及降噪研究建立在流场研究的基础之上。通过对风扇VD8025的Fluent数值模拟,展开了其内外部流场的分析研究,结论如下：在叶片吸力面（非工作面）侧存在主要由边界层分离引起的分离涡,在叶片压力面（工作面）侧顶部间隙存在二次流引起的叶顶间隙涡,沿轴向存在有限叶高诱导双旋涡。对风扇内部流场的速度分布进行了定量分析,分析的结果说明了上述旋涡等流动情况的存在。由风扇出口管道速度分布的定量分析可得,对于所研究的风扇,距离风扇出口120 mm处为排风最佳位置。     

浅埋厚煤层地表漏风对采空区煤自燃影响数值模拟研究

西部矿区浅埋厚煤层通常采用抽出式通风方式,地表漏风不仅使风流紊乱,而且其中的O 2贯穿采空区,与采空区遗煤共同作用使其氧化,从而发生煤自燃,并且产生的CO等有害气体超标,严重影响矿井的正常开采。目前一般采用现场实测、理论分析及实验研究方法对地面漏风引起的采空区内煤自燃的气体浓度场和温度场等进行研究,然而地表裂隙漏风自然发火实验复杂程度较高,理论分析及实验研究方法难以从三维角度认识地表漏风对采空区内煤自燃的影响规律。针对上述问题,根据我国西北矿区埋深浅、煤层厚等特点,建立三维数值计算模型,采用数值模拟与现场实测相结合的方法研究了浅埋厚煤层条件下导气裂隙采空区“三带”分布情况及不同工况下采空区O 2浓度场、CO浓度场、温度场、压力场等的分布规律,并采用ZD5煤矿火灾多参数监测装置进行现场验证。结果表明:采空区内“三带”分布规律和O 2浓度场分布受地表漏风影响明显,采空区顶部O 2容易聚集,改变了采空区内气体流场分布规律,采空区内高体积分数O 2(体积分数为18%~23%)聚集范围为沿采空区走向0~270 m、沿采空区竖直方向3~20 m,特别是在沿采空区走向0~80 m、沿采空区竖直方向3~8 m空间O 2充足、有一定遗煤且热量不容易散失,该区域煤自然发火危险程度较高;采空区内回风隅角压力最小,为-10 Pa,回风口压力最低,进风口压力最大,沿倾向、竖直方向及走向压力均逐渐增大;采空区内温度和CO分布规律类似,在采空区底部受顶部漏风影响很小,主要受工作面进风隅角影响,热量积聚和CO聚集规律与不漏风时基本一致,而从采空区中部开始,温度和CO主要受顶部漏风影响,在中部区域温度和CO均呈现“O”形圈分布,采空区顶部,温度和CO在每个断裂带与采空区交接处达到极大值,并向两侧递减,在最深部的断裂带与采空区交接处出现最大值。     

Coupled solid (FVM)–fluid (DSMC) simulation of micro-nozzle with unstructured-grid

The flow field and temperature distributions of free molecular micro-electro-thermal resist jet (FMMR) were studied resorting to DSMC–FVM coupled method. Direct simulation Monte Carlo (DSMC) method is the most useful tool to simulate the flow field of FMMR and unstructured grid is suitable for the flow simulation in a complicated region with tilted wall surface. DSMC code based on unstructured grid system was developed and the result was compared with that of structured grid and analytical solution to validate the reliability of the developed code. The DSMC method was then used to simulate the fluid flow in the micro-nozzle (Kn > 0.01) and the temperature distribution in the nozzle wall was obtained by the finite volume method (FVM). The Dirichlet–Neumann method was used to couple the wall heat flux and temperature between flow field and solid area. The effect of different income pressure was studied in detail and the results showed that the temperature of solid area changed drastically at different income pressure, so the commonly-adopted method of pre-setting boundary temperature before simulation was unreasonable.     

基于DSP的锅炉火焰温度场测量及燃烧诊断系统

针对电站锅炉火焰监视、温度场测量和燃烧诊断中存在的问题，提出了一种以DSP为核心的嵌入式图像火焰监测系统，在对彩色图像法测量温度场的原理论述的基础上，对图像采集和处理各部分的电路和系统软件进行了分析和说明。通过优化设计，使系统的数据处理能力和实时性得到大幅的提升。经过200MW机组的试验表明，系统能在1帧时间内完成一幅图像的处理与特征量的提取，在1s内完成锅炉燃烧状况的诊断，火焰监测和燃烧诊断实时性得到了保证。温度场测量最大偏差不会超过50℃，相对误差小于5%，能满足系统对测量精度的要求。     

声学风洞的设计与仿真

声学风洞优化设计问题随着航空交通运输业的发展,飞机产生的噪声问题日益引起人们的重视。为此,对地面实验设备就提出更高的要求,开展了航空声学风洞的研究。针对传统声学风洞靠经验和工程估算的设计方法准确性差的问题,提出采用数值仿真的方法对将要建造的声学风洞内流场进行建模仿真。得到给定速度下,得到风洞整体内流场的速度及压力分布,比较了风洞各段的压力损失系数和轴线的速度分布,并结合气动声学FW-H方法给出了各段的声压级。结果表明,通过数值仿真可对风洞前期优化设计起到指导作用。     

嵌入豁口磁芯的13.56MHzRFID读写器天线

本文针对天线线圈产生的磁场强度分布不均匀的现象,提出一种增强天线局部磁场强度的方案.首先,本文从理论出发解释了高频磁场的趋肤效应;其次,基于高频磁场的趋肤效应,提出往线圈中央添加开了豁口的金属磁芯,用以增强磁芯边缘和豁口位置的磁场强度;最后,通过三维电磁仿真软件AnsoftHFSS和MATLAB软件研究不同张角的豁口磁芯对环形天线的磁场强度的影响,旨在找出最优豁口的设计方案,对实际设计的13.56MHz RFID读写器天线具有一定的参考价值.     

SPR传感器阵列中微流通池的流场仿真

在自制表面等离子体激元共振(SPR)传感器阵列检测装置的微流通池的研制中,为了获得更好的检测精度和重复性,需要流经各检测点的流量尽可能一致。设计了几种不同的微流通池结构,并利用Comsol Multiphysics软件对其内部的流场进行仿真分析。首先,分析了常用梭状流通池的内部流场分布,并研究了不同长度过渡段对流场分布的影响。在此基础上,讨论了不同流通池形状,特别是流通池外形轮廓,如椭圆状流通池和边界流线型更好的流通池对流场分布的影响。此后,还研究了过渡区中微结构阵列设计对检测区流场分布的影响。仿真研究结果表明:适当延长过渡段长度,有利于改善流体流动的稳定性和均匀性,但这种改善将随长度的进一步增加逐渐减弱。而不同的边界外形轮廓对检测区域流场的影响不大;当采用一定的微结构阵列扰流设计后,流场均匀性一定程度上得到改善。     

微型真空力敏器件的研究

本文首次用电荷模拟法计算了真空微电子力敏传感器的场致发射阴极与阳极间的电场分布,同时计算了<100>晶向的方形硅薄膜受压形变与压力的关系,进而得出了这种传感器的电流-压力曲线.还做了水槽模拟电场分布的实验,理论与实验符合的很好.