比例流量阀的特性测试与实验建模

根据等温容器充/放气法原理,搭建了比例流量阀的特性测试平台。对测试所获得的实验特性曲线,用小孔质量流量的近似公式加多项式修正的方法进行曲线拟合,建立了描述比例流量阀特性的实验模型。所介绍的测试方法测量装置简单,测试成本低。所建立的实验模型已运用在减振器主动控制系统中,具有良好的控制效果。     

轴向柱塞泵参数对其流量和压力脉动的影响

斜盘式轴向柱塞泵结构参数对其流量和压力有重大影响。利用AMESim软件建立斜盘式轴向柱塞泵模型,研究斜盘倾角、主轴转速及出口容积对柱塞泵输出流量及压力脉动的影响。结果表明:斜盘倾角增大,柱塞泵输出流量及压力脉动幅值均增大,但脉动率减小;主轴转速增大,流量及压力脉动幅值增大,脉动率有所减小;出口容积增大,流量与压力脉动幅值和脉动率均减小。研究结果为进一步研究控制柱塞泵的输出脉动提供了参考依据。     

20Cr2Ni4A钢齿圈压力淬火过程的温度场模拟

基于20Cr2Ni4A钢齿圈在不同流量下进行压力淬火过程中冷却曲线的试验测定和对应换热系数的计算，开展有限元数值模拟，得到不同流量组合对齿圈压力淬火冷却过程温度场分布的影响规律。结果表明，189～1136 L/min流量对应的换热系数均呈现随温度下降先增大后减小的变化趋势，且随着流量的增大，换热系数的最大值随之增大。4组具有代表性的流量组合中，采用慢-快-快的流量组合能更好地减小齿圈内外温差。对比测温结果发现，模拟结果与试验数据吻合良好，建立的压力淬火温度场模型可靠，可为压淬工艺的优化提供理论指导。     

湿式换挡离合器活塞腔流场分布与计算方法研究

以湿式离合器活塞腔内流体运动为研究背景,通过简化活塞腔几何模型,采用FLUENT软件中k-ε模型和非稳态滑移网格求解方法,对湿式离合器接合过程中活塞腔内流场分布进行数值模拟,得到流场内速度、压力等分布情况。结果表明:对于恒定角速度的密闭空心旋转容器中流体的相对平衡问题,FLUENT软件可以很好地模拟流场的运动情况,仿真计算结果与理论分析比较吻合。计算结果对湿式离合器活塞腔压力分布规律的研究和离合器接合油压计算具有参考价值。     

出口角对离心泵内固液两相流动影响

采用欧拉多相流模型、标准k-ε湍流模型与SIMPLEC算法,应用计算流体力学软件Fluent,对3台不同叶片出口安放角的离心泵内的固液两相湍流进行了数值模拟,分析了叶片出口安放角对泵内部固液两相流场的影响.计算结果表明:在叶轮流道内,固体颗粒的相对运动方向比液相更偏向叶片压力面,大叶片出口角叶轮内两相速度的夹角较大.通过对比不同叶轮内压力分布及固体颗粒体积浓度分布,得出以下结论:大出口安放角的叶轮压力面附近聚集了更多的颗粒,导致大量颗粒与叶片尾部的压力面相撞;叶片出口安放角增大使得叶轮出口压力增大.     

汽车起重机用平衡阀静态特性仿真及试验研究

以汽车起重机起升机构系统中的某型流量为300 L/min平衡阀为研究对象,根据平衡阀的结构特点及工作原理,搭建数学模型,并对阀口模型进行精准过流面积计算。以数学模型为基础在AMESim中搭建仿真模型,分析负载压力、主阀流量、背压及控制特性曲线的静态特性;同时对平衡阀进行试验,试验结果对比仿真结果修正数学模型中参数值。结果表明：随着控制压力的增大,主阀口流量呈逐渐增大的趋势;当达到额定流量300 L/min时,主阀口流量保持不变;仿真模拟曲线与试验曲线最大误差为2.7%,验证了模型的可用性。     

基于AMESim的飞机舷窗组件压力试验气动系统设计及仿真

航空有机玻璃是飞机机体透明件的主要材料,其物理性能直接影响着飞机的正常飞行和机组人员的安全。飞机舷窗组件物理性能测试系统是一套基于温度-压力复合测试的航空有机玻璃热物性测试装置,针对其中的气压控制部分进行单独的仿真研究。建立了绝热充放气系统的数学模型,介绍了飞机舷窗组件压力试验系统的硬件组成及其压力控制算法设计,基于AMESim和MATLAB/Simulink建立了联合仿真模型,在模糊自适应PID控制下,对阶跃响应、周期性快速充放气、连续缓慢充放气等过程中压力腔内的环境进行了仿真。通过分析系统内压力、温度两个参数的变化曲线,表明了实现此压力试验系统压力控制的可行性,并为压力试验系统及其模糊PID控制算法的设计提供了依据。     

基于CFD新型机油泵容积效率分析及实验研究

以新型汽车机油泵样机为研究对象,采用CAD软件对转子式机油泵内流场进行几何建模,对模型应用非结构化网格生成技术划分网格并进行有限元前处理。在采用k－ε湍流模型的基础上,应用计算流体力学软件模拟稳定工况下机油泵进、出口部分的三维湍流流动,得到了压力等高线云图、流量值、流线图等及机油泵容积效率与转速的关系曲线;对样机进行流量实验,将数值模拟得到的机油泵容积效率和转速曲线与实验特性曲线进行比较,得到模拟结果与实验结果基本吻合。结果证明：数值模拟能够准确地反应机油泵的量特性和特殊流动性能,为机油泵的设计开发和优化改进提供了新的研究方法和技术支持。     

水压柱塞泵的噪声及影响因素分析

分析了水压柱塞泵的噪声产生机理，指出压力波动是配流噪声的主要因素。运用二阶压力流量模型计算分析了水压柱塞泵配流过程中柱塞腔内的压力和泵内的流量，讨论了主要参数对压力波动的影响，提出了一些减小压力波动的措施。     

导叶式混流泵流场特性研究

应用RNG k-e湍流模型,对混流泵设计工况下的流场进行数值模拟,得到效率-流量曲线、扬程-流量曲线和功率-流量曲线,通过与实验数据对比,两者误差在2%以内,具有非常高的计算精度。计算结果表明:叶轮和导叶的压力面的压力均大于吸力面、叶片的压力分布由进口至出口逐渐增大,导叶压力由叶根至叶顶逐渐增大,通过对混流泵水动力性能曲线预测和内部流动分析,为混流泵的优化提供依据。     

基于CFD的冷却台风场数值计算与优化

为了解决热处理工艺中风冷处理阶段冷却台出风不均匀问题,基于CFD对冷却台进行了优化设计,并对冷却台风场进行了数值仿真,得出不加挡风板以及不同高度组合、角度组合工况下出风口的最大、最小风速,平均风速以及风速标准差。根据仿真所得结果,分析了高度和角度对风速均匀性的影响,得出了挡风板最佳高度和角度。结果表明:在冷却台风道中设置挡风板有助于提高出风均匀性;高度对出风均匀性影响较大,角度影响较小。     

基于COMSOL的摆线泵流场特性研究

基于COMSOL建立摆线泵模型,对旋转域采用动网格技术、动静区域采用一致对方法实现数据传递。设置相应的边界条件后对泵进行CFD仿真,并通过试验验证仿真模型的可行性。对比不同温度下摆线泵的流场特性。结果表明:试验与仿真误差略微超过5%,仿真模型可行。对比油液在不同温度下的出口流量、压力特性,结果表明:随着油液黏度降低,摆线泵的出口流量均值降低,流量脉动率增加;摆线泵出口压力均值变化很小,但压力脉动率得到较大幅度增加。分析不同温度下摆线泵旋转域截面,结果表明:由于油液黏度降低,使得油液流动性变好,造成在吸油区产生的负压较低,在排油区径向和轴向泄漏增大,使得泵出口流量降低。研究结果为其他泵的仿真提供参考。     

铁素体/奥氏体双相钢在旋转单相流体中腐蚀的数值模拟

引入现代流体力学方法，建立流体力学、传质过程、腐蚀电化学反应的综合数学模型，对双相钢在流动3．5％NaCl水溶液的腐蚀过程进行了数值模拟．探讨了近壁处流体力学参数对双相钢腐蚀过程的作用，模拟结果表明：双相钢的腐蚀主要受阳极过程控制，其中钝化膜中的传质过程是腐蚀的主要控制步骤．计算的腐蚀速度与实测值基本一致,验证双相钢的流体腐蚀机构．     

汽车模型风洞研究

汽车缩比模型风洞对汽车空气动力学性能的正向开发、造型设计起着至关重要的作用。对国内外多座先进的模型风洞技术能力进行深入研究,对这些模型风洞的风洞结构、流场品质和试验能力进行了详细总结。结合模型风洞基本理论,提出先进的模型风洞技术指标。     

钛-铝双丝超音速电弧喷涂过程中熔滴粒子几何特性研究

为了研究工艺参数对钛-铝双丝超音速电弧喷涂熔滴粒子尺寸的影响规律,通过对喷枪出口处气流速度、气体质量流率和金属熔滴质量流率的分析测定,以Nukiyama-Tanasawa模型为基础,建立了喷涂粒子的平均直径与喷涂电压和电流间的解析关系,并对喷涂电压和电流对熔滴粒子平均直径的影响进行了计算机模拟仿真.结果表明:在喷枪结构和雾化气体压力一定时,雾化粒子的平均直径随喷涂电流的增大而增大,随喷涂电压的升高而减小,但总的变化幅度却较小.利用激光粒度分析仪对一定喷涂工艺条件下所得的粒子平均直径进行实验分析,结果与计算值之间的相对误差为9.52%,扫描电镜观察表明粒子形态以球形颗粒为主.     

水基液三螺杆泵动态数值分析

为开发输送水基抗燃液压液的三螺杆泵,测量了水乙二醇难燃液压液黏温特性曲线,建立了三螺杆泵三维模型,进行了CFD数值分析和试验验证。CFD仿真计算时,为避免网格数量过多或出现负体积而无法保证实际啮合间隙问题,采用SCORG软件对泵内流道进行了共形结构网格的划分,并结合Pumplinx软件进行数据后处理。研究表明:采用动态数值模拟方法的仿真结果与实验结果吻合良好,并对32号液压油与水基液压液输送特性进行了对比分析,得出了主杆扭矩和泵泄漏量随液压介质温度变化关系图;水基液压液相较于滑油更容易产生气蚀,气蚀主要发生在泵进口腔,气蚀现象随着密封腔压力上升而渐减小,泵转速越高,空化气体体积分数越大;泵出口压力越小,空化气体体积分数也越大,随着出口压力的增加,转速对空化气体体积分数的作用越不明显;水基液三螺杆泵工作时更容易发生油膜破损,经流固耦合分析,油膜所承受最大应力为4. 369 9 MPa。     

飞机燃油加注系统中调压阀结构的优化改进

当燃油泵的出口压力一定时,系统中调压阀压力损失过大,会使得加油接口处的压力低于额定值,不能充分发挥压力加油的作用。针对某型飞机燃油加注系统中调压阀压力损失过高的问题,以及通过试验来优化调压阀存在耗时长、成本高等问题,采用数值仿真的方式对调压阀的内部流场进行分析。结果表明:阀口节流作用是引起压力损失的主要原因,阀内流道突变是引起压力损失的次要原因。对调压阀进行优化,优化后的调压阀能够满足加油系统的技术要求。并通过在不同开度下对优化后的调压阀进行数值仿真分析,得到其理想流量特性曲线,为实际加油系统中调压阀的应用提供理论参考。     

基于CFD-DEM方法的变径T型流道冲蚀特性研究

目的 研究石油开采过程中,携砂压裂液对变径T型流道壁面冲蚀磨损规律及主要影响因素.方法 针对石油压裂管汇及井下喷砂器等工具中常见的变径T型流道的冲蚀问题,建立了基于CFD-DEM的变径T型流道固液两相流冲蚀磨损预测模型,该模型中颗粒-颗粒、颗粒-壁面碰撞采用逆向迭代碰撞搜索算法,颗粒-流体耦合计算时间步长根据耦合收敛条件自适应调整.将数值方法与正交试验方法结合,分析各因素变化对均值主效应响应的优先排序和各因素的交互作用,并进行了单因素变化对冲蚀规律的影响.结果 单因素分析时入口流速增大,T型流道最大冲蚀速率和冲蚀面积均增大,冲蚀位置向支流道出口处移动,流体携带颗粒能力增强,堆积颗粒数量减小.砂比范围为5％～35％时,最大冲蚀速率与砂比正相关.最大冲蚀速率随粒径的增大而先增大后减小,随变径比的增大而减小.与最大冲蚀速率均值主效应分析结论一致,验证了正交试验结论的准确性.结论 径向流速、切向流速、管壁压力、最大冲蚀速率为衡量变径T型流道冲蚀程度的指标时,入口流速的影响最大,其次是支撑剂粒径、变径比、砂比,入口流速与其他因素的交互作用对冲蚀速率的影响最显著.     

Numerical simulation of complex multi-phase fluid of casting process and its applications

In simulating complex multi-phase fluid some key problems must be taken into account, namely, turbulence problem, surface tension, heat transfer, phase-change etc. To model the multi-phase fluid exactly, these key problems must be dealt with properly at the same time. In this paper, after reviewing previous works on fluid field simulation, a mathematics model was set up to describe multi-phase fluid, including turbulence, surface tension, heat transfer, phase-change problems etc. Based on a Fi…