河水滴灌重力沉沙过滤池的清水流场模拟

为研究河水滴灌重力沉沙过滤池的水力特性及流场变化情况,采用多孔介质模型、κ-ε模型及VOF多相流模型对其进行了数值计算,并将计算结果与物理模型实测数据进行了对比,发现数值计算结果与物理模型结果吻合较好,说明采用的耦合模型具有一定的准确性和可靠度,并采用该耦合模型对沉淀池内水深方向的流速分布规律和流场进行了分析。结果表明,水流流速沿水深方向上的分布规律包含流速迅速增加和流速恒定2个阶段;沉淀池中存在横向水流流动和环形漩涡,并在尾部形成回流现象,不利于泥沙沉降,其结构有待进一步优化。     

叶片参数对潮流能自由变偏角水轮机性能影响规律研究

采用基于粘性CFD理论的多体耦合方法对不同叶片参数下潮流能垂直轴自由变偏角水轮机的运动和动力特性进行数值模拟研究。研究表明:叶片偏角变化规律是决定该水轮机性能的重要因素,主要由水动力和惯性力所产生的俯仰力矩决定。通过分析叶片质量以及叶片自转轴与叶片质心距离对叶片摆动过程中俯仰力矩的影响规律,给出叶片参数对水轮机运动和动力特性的控制规律。     

端壁运动对自发射流抑制叶尖泄漏影响的数值研究

通过数值手段分析了端壁运动对带有叶尖自发射流的叶栅流场特性、叶顶间隙泄漏流量特性及叶片周向载荷分布特性的影响。结果表明:端壁运动的反向刮削作用会显著影响间隙附近流场,随着端壁运动速度增大,泄漏涡和上通道涡会逐渐向叶片吸力面靠近,同时,泄漏涡强度逐渐削弱,而上通道涡强度逐渐增强,平均总压损失增大;端壁运动对叶尖自发射流抑制泄漏流的效果有放大作用;端壁运动会显著改变叶尖吸力面附近静压系数的分布,使其具有后加载的特性。     

振荡翼型气动及其噪声特性的数值研究

针对低雷诺数下翼型的非定常气动噪声特性,采用计算流体力学(CFD)与Lighthill声类比相结合的方法,分别对俯仰、平振以及俯仰与平振耦合运动的翼型进行了分析,通过自定义程序控制翼型的运动规律,并对其流场及诱导的声场特性进行了数值仿真.结果表明:随着折合频率、振幅的增加,翼型表面升力系数的峰值增大,非定常迟滞效应增强;耦合运动的相位差改变了气动力的响应特性;对于振荡翼型激发的噪声,低频下单极子声源占主要地位;随着声源频率的增大,远场声压指向性逐渐体现出偶极子声源的特性.     

四角架筒型基础气浮过程中运动特性研究

以四角架筒型基础为研究对象,通过在静水及规则波作用下的模型试验对影响结构气浮过程中运动特性的因素进行分析。结果表明,结构摇荡运动的附加质量系数随吃水的增加呈下降趋势,都大于船舶动力学的建议值1.2;随着吃水的增加,垂荡运动呈先减小后增大的趋势,而纵摇运动呈减小的趋势;较浅水深增强了结构的竖向运动,垂荡和纵摇运动的最大幅值随水深的变化呈相反的变化趋势;四角架筒型基础结构在4.5 m吃水和12.5 m水深下的运动响应特性最佳。     

摆式振荡水翼的水动力性能分析

基于传统振荡水翼运动模型提出一种适用于垂直轴振荡水翼潮流能发电装置的摆式运动模型,并建立相应的数学模型。利用流体动力学软件Fluent软件建立该运动模型的网格模型,分析翼型NACA0015在不同运动参数下的水动力性能及能量捕获效率,并从水翼在运动过程中攻角的变化和漩涡结构方面分析振荡频率和俯仰振幅对水翼水动力性能的影响。结果表明,在小的振荡频率下,水翼的升沉振幅是影响能量提取效率的主要因素,随着频率的增加,升沉振幅对能量提取效率的影响减弱;在较大的频率下,俯仰振幅对水翼能量提取效率的影响更为明显。在适当的运动参数下,水流动能转化为水翼动能的效率可达30%。     

迷宫密封流场和泄漏量的数值分析与研究

应用Fluent计算软件采用标准k-ε湍流模型求解迷宫密封三维流场,研究了涡动转子在不同压比和偏心位移下密封腔室内的流场特性.进一步讨论了转子涡动速度、进出口压比和偏移位移对迷宫密封泄漏量的影响.研究发现,涡动速度越大对密封泄漏量的影响也越大,随着涡动速度的增加密封泄漏量降低;不同的进出口压比使密封中流体的轴向流速不同,当轴向流动速度达到跨音速以上时,密封泄漏量特性发生明显变化,此时密封泄漏量达到最大;密封转子的径向偏移量会增加密封的泄漏量.为了能在工程实际中更快更好地计算迷宫密封泄漏量,进一步修正和完善了Egli密封泄漏量经验计算公式,完善后的计算公式对迷宫密封工程设计及运行具有一定的意义.     

导流孔径变化对磁力驱动离心泵流动性能的影响

为研究导流孔径变化对磁力驱动离心泵内部流场及水力性能的影响规律,分别以6、8、10 mm~3种不同导流孔径的磁力驱动离心泵模型为研究对象,通过定常、非定常以及流热耦合数值计算与外特性试验相结合的研究方法,分析并得到了导流孔径变化对磁力驱动离心泵外特性、内部流场、温度场以及压力脉动特性的影响规律。研究表明:导流孔径的变化对磁力驱动离心泵外特性曲线、内部流场以及压力脉动特性的影响较小,对冷却循环流道内的流场、温度场以及压力脉动特性的影响较大。     

垂荡板对浮式风力机Spar平台的动态响应的影响

为探究垂荡板对漂浮式风力机Spar平台动态响应的影响,利用风压模型模拟风力机风轮的气动载荷,基于势流理论的三维辐射/绕射方法计算波浪载荷,忽略海流沿水深的速度变化且认为海上结构的作用力只由拖曳力组成,建立基于OC3-Hywind Spar Buoy平台的NREL 5 MW浮式风力机整机模型,应用数值计算方法对附有不同数目和不同厚度垂荡板的漂浮式风力机Spar平台进行动态响应分析,得出结构运动的幅频特性。结果表明:随着垂荡板数目的增多,Spar平台的动态响应就越小,附加质量就越大,但其动态响应并未按着线性关系减小,虽有降低平台动态的效果但不明显;随着板厚的增加,整体结构的附加质量也随之增大,纵荡RAO和纵摇RAO减小;垂荡运动响应随着板厚度的增加而减弱,然而在板厚度增加到0.4 m时,整体结构的纵荡和纵摇响应反而会增加。     

柴油机缸内流场的有限元数值模拟

本文通过有限元数值模拟方法研究了PA6-280型柴油机缸内的流场特性.基于模拟所得的气流运动和其他参数在缸内的三维分布特性,分析了现有流场对燃烧特性的影响.     

三维喷动流化床流动特性数值模拟

为了研究喷动流化床煤部分气化炉的气-固流动特性,采用三维欧拉多相流模型和颗粒动能理论相结合的数学模型,对一台直径100 mm的喷动流化床试验台进行了数值模拟研究.研究内容包括喷动流化床不同工况下内部射流的发展、气-固流动特性、典型工况下气体速度分布、颗粒速度分布以及由于颗粒碰撞引起的颗粒相压力分布.模拟结果表明:典型工况下,当喷动风与总风的比例为50%时,流场有利于煤气化;气体曳力和颗粒碰撞对环形区颗粒特别是靠墙区颗粒的运动影响很大.为了验证模型的合理性,采用文献中的试验工况进行计算,计算结果和文献中的测量值吻合较好.     

基于Fluent的自由液面搅拌流场数值模拟

基于fluent6.3仿真软件,采用滑动网格+多相流模型对无挡板圆柱容器、有挡板圆柱容器及无挡板方型容器搅拌流场进行了数值模拟,仿真研究了不同转速和挡板宽度对流场及液面形状的影响。仿真研究表明,该模型既适用于液面形状变化的强环流搅拌过程,也可用于液面近似为水平的完全挡板搅拌过程。由于该模型综合考虑了搅拌过程液面形状的变化,所以其流场仿真结果更为合理可信。     

海上张力腿平台风电机组结构动力特性研究

采用强耦合法对张力腿平台风电机组支撑结构进行模态分析,充分认识张力腿平台结构的动力特性。由计算结果可知:整体振型复杂,不同构件振型变化较大,平台的振动对上部塔架有连带作用;调整张力钢缆长度和平台水下位置对平台结构的动力特性影响不大,张力腿平台结构对水深、环境激励荷载具有很好的适应性;通过共振分析,有效区分结构自振频率和环境载荷的激励频率,避免共振危害的发生,可以满足海洋复杂环境下风电机组的正常运行。     

柴油机缸内流场的有限元数值模拟

本文通过有限元数值模拟方法研究了PA6-280型柴油机缸内的流场特性。基于模拟所得的气流运动和其他参数在缸内的三维分布特性，分析了现有流场对燃烧特性的影响。     

不同阻尼比下俯仰运动轨迹对半主动扑翼捕能特性的影响

基于不同俯仰运动轨迹俯仰角的有效值和平均值相同的原则,运用数值计算的方法研究俯仰运动轨迹和阻尼比变化对半主动扑翼捕能特性的影响。结果表明俯仰运动轨迹对半主动扑翼捕能性能的影响与系统阻尼比相关,当阻尼比分别为2和4时,采用正弦俯仰轨迹的半主动扑翼在捕能功率和捕能效率方面均优于采用其他轨迹的扑翼,对比梯形轨迹扑翼,阻尼比为2的正弦俯仰轨迹扑翼效率增加7.96%。而当阻尼比为1时,采用三角俯仰运动轨迹扑翼具有最大的捕能效率。通过对不同半主动扑翼的流场分析发现,运动轨迹和阻尼比可改变扑翼前缘涡的涡流强度和涡流脱落形成时间,从而影响扑翼的捕能性能。     

针阀运动对柴油机喷嘴瞬态流动特性的影响

柴油机喷嘴内部空穴流动对燃油雾化和随后的燃烧及排放有着重大的影响,而针阀运动又影响着喷嘴内部空穴湍流流动.因此,弄清针阀运动对喷嘴内空穴流动的影响非常关键.采用动网格技术进行喷嘴内部瞬态流动三维数值模拟.搭建可视化试验台,验证了所建模型的准确性.基于此,在不同喷油压力下,分析了气相体积分数、雷诺数和流量系数等随针阀运动的变化情况以及针阀运动对喷嘴内空穴发展过程的影响.最后,研究了温度对空穴的影响,通过对比发现,温度变化对空穴的初生有很大影响,在相同的入口压力条件下,温度的增加会使空穴的产生时间提前.     

螺旋侧板对漂浮式风力机动态响应的影响研究

为研究螺旋侧板对漂浮式风力机动态响应的影响,建立基于Spar平台的5 MW风力机整机模型,利用有限元软件进行水动力计算,得到风力机平台在风浪流载荷联合作用下的时域和频域特性,通过与不附加螺旋侧板情况下的动态特性参数对比,探讨螺旋侧板能否对结构的运动性起到提升作用。结果表明:附加螺旋侧板后,结构的垂荡和纵摇的运动幅值和所受波浪力均得到显著抑制;与纵荡和纵摇相比,垂荡运动的幅值和所受波浪力均受到较大影响;螺旋侧板对缆索张力无明显抑制作用。     

采用热-流耦合方法对火焰筒壁温三维数值模拟

考虑了流场变化对换热的影响,使用热-流耦合方法,对某型燃烧室整个流场、温度场进行完全的数值模拟。该方法对流场和固壁内换热进行耦合计算,得出了三维燃烧室壁温分布。计算中,对完全发展的湍流燃气采用了标准“k-ε”湍流模型,运用DO模型计算了燃气的热辐射,燃烧模型使用涡-耗散模型来计算化学反应速度,固壁材料使用了变比热和变导热系数。数值模拟结果表明流场与固壁相互作用得更充分,能更精确地反映流场和温度场的整个形态,可以模拟出较为合理的流场和温度场分布以及相应的流动换热特性。     

文丘里型进口段参数对高速泵流动特性影响

为研究文丘里型进口段参数对于高速离心泵流动特性及水力性能的影响,选择圆弧段半径r、直线段长度L以及进口段最小内径D 3个进口段参数,每个参数取3个水平,正交组合确定模型方案。采用ANSYS-CFX软件进行三维流场模拟,对比分析了小流量工况下各参数对泵体效率及扬程的影响、进口段流场分布情况以及多流量工况下效率、扬程曲线的变化。结果表明:进口段最小内径D对于高速泵流动特性影响较大;文丘里型进口段在小流量工况下能有效抑制诱导轮入口处回流的扩散,在一定程度上提高水力性能,但同时会加剧进口段内部旋涡的产生。     

汽轮机旁路供热系统的减温减压器安全性分析

针对汽轮机高旁供热下减温减压器安全性问题,建立减温减压器CFX-Static structural流固耦合模型,采用凝结-蒸发多相介质模型实现喷水减温,从流场和结构力学两方面对减温减压器的安全性进行研究。结果表明:减温减压器通过节流扩压可实现大压降降压过程。由于蒸汽的旋涡运动,减温减压器内会出现高低温区的不均匀分布,进而影响阀体的形变量;减温减压器入口、支撑环、一级节流孔板以及下半部底座形变量较大。阀体凹槽、支撑环内侧以及一级节流孔板中部应力集中较强。