降低弧齿锥齿轮风阻损失仿真

齿轮的风阻损失是齿轮传动机械损失的重要组成部分,而降低弧齿锥齿轮的风阻损失可以提高航空发动机的燃油经济性,很有意义。对弧齿锥齿轮的风阻损失进行仿真分析,研究了4种不同结构导流板对风阻损失的影响,同时考虑了导流板与齿轮间距离以及轮齿线速度的影响,并以某航空发动机中央传动弧齿锥齿轮为例,对导流板的工程应用进行了初步评估。结果表明,应用合适结构的导流板可以有效降低风阻损失约75%。当导流板结构不合适时可能增加风阻损失约25%。导流板与齿轮间距离越小,对风阻损失的影响越大。当轮齿线速度不同时,导流板对风阻损失的影响具有相同的趋势。     

火箭发动机射流动力学仿真研究

本文基于计算流体动力学理论,利用数值仿真手段,对火箭发动机燃气射流流场进行了仿真研究,探索火焰尾流结构和参数分布特征;并对火箭发射过程导流槽内部燃气射流特性参数分布进行数值模拟,结合实测结果,揭示数值仿真应用于火箭发射场导流槽设计的可行性。     

火箭发动机射流动力学仿真研究

本文基于计算流体动力学理论,利用数值仿真手段,对火箭发动机燃气射流流场进行了仿真研究,探索火焰尾流结构和参数分布特征;并对火箭发射过程导流槽内部燃气射流特性参数分布进行数值模拟,结合实测结果,揭示数值仿真应用于火箭发射场导流槽设计的可行性.     

新型人字形组合板式换热器及导流区的数值模拟

基于计算流体动力学(Computational fluid dynamics,CFD)方法,运用SOLIDWORKS三维建模软件和FLUENT软件对一种新型人字形组合板式换热器及四种新型导流区进行研究。分析了不同设计参数的新型人字形组合板式换热器换热系数和压降,得到优化后的设计参数;从流型、压降、出口流体均匀分配程度等方面对市面上常见的2种导流区进行分析,在此基础上提出4种新型导流区,通过数值模拟研究其导流效果。结果发现:新型人字形组合板式换热器J型板较市面上常见的M型板的综合性能更优。当组合板中大波纹倾角板片(②板片)的倾角为60°,波纹截距为18 mm、16 mm或者14 mm中某一值时,随着组合板中小波纹倾角板片(①板片)波纹倾角增大,无论是冷流体还是热流体,表面传热系数和压降均增大。当①板片的波纹倾角为30°或40°,②板片的波纹截距变化对组合板片的性能影响不大;当1板片的波纹倾角为50°,②板片的波纹截距变化对组合板片的性能影响较大。导流区的设计对流体分布情况起主要影响作用。市面上常见的某种常规型导流区导流效果差,压降大,某公司M系列巧克力块型的导流区导流效果较好,压降小。4种新型导流区比常规型导流区的导流效果更好,压降介于常规型和巧克力块型之间,其中新型导流区Ⅲ的导流效果最好,压降很小。     

空调室内机导流板角度对流场影响的大涡模拟

建立分体空调室内机全流场二维模型,对出风导流板位于3种不同角度,叶轮处于高、中、低三档转速下的流场进行大涡模拟。计算结果表明,导流板的存在,一方面可以改变出流流体的方向和分散射流速度轴心区,使室内流场和温度场更加均匀;另一方面当导流板角度不合适时,将阻碍空气流动,导流板端部涡脱落增强。     

斜射流对壁面传热特性影响的仿真分析

冲击射流是一种传热效率极高的方式,采用数值分析方法模拟了单束射流不同倾角条件下的冲击冷却过程,定量讨论了射流流场对壁面传热特性的影响,发现射流流速与滞止区和壁面射流区的传热性能具有强相关性.为此设计了组合式射流冲击冷却模型,仿真验证发现,在多喷嘴协同作用下,组合式射流继承了单束直射流和斜射流的优点,在保证滞止区传热效率...     

导弹燃气流的数值模拟

弹道导弹发射时产生的燃气流的超压、高温、高速、振动等不利条件对导弹自身和周围人员、设备、环境有着严重的影响。模拟导弹发射时产生的燃气流场可对减少这些影响、提高导弹寿命和生存能力、安全使用导弹提供技术支撑。以某型号弹道导弹为研究对象,分析了导弹发动机复杂燃气自由射流的特点,模拟了发射阵地燃气二维流场,得到了地面不同距离下的超压、温度、组分等变量的理论数据,对发射阵地环境安全进行了分析并指出安全范围。     

导流锥角度对室内发动机试车台影响的研究

运用计算流体力学的方法,对涡轮发动机室内试车台流场进行模拟,着重研究试车台排气塔引射筒导流锥角度对发动机推力和试车台内流动特性的影响,为试车台的设计和发动机推力的估计提供依据。研究了导流锥角度为30°、60°、90°和120°时试车台流场分布和发动机推力,研究结果表明:引射筒导流锥角度对发动机推力的影响不大;当导流锥为30°和120°时,导流锥附近的流场结构稳定,在径向和轴向的均匀性都较好,燃气和引射空气的掺混效果较好,排气塔总压损失较小。因此建议采用30°和120°的导流锥角度。     

一种新型联翼飞机端板的设计

端板偏转角α是影响联翼布局气动特性的主要因素,为了降低偏转角对联翼布局气动性能的影响,对端板的偏转角度设计了试验方案。基于CFD计算对机翼模型进行数值仿真,分析不同偏转角α下的升阻比和俯仰力矩特性。试验结果表明:在外倾角和纵向夹角不变的情况下,偏转角α=8°时,联翼布局的升阻比高且静稳定性好。研究结果可以为联翼布局设计提供一定的参考。     

基于SPH-FEM耦合算法的脉冲射流冲击特性分析

基于光滑粒子流体动力学(Smoothed Particle Hydrodynamics,SPH)耦合有限元法(Finite Element Method,FEM),利用LS-DYNA对脉冲射流辅助支撑工件过程进行数值模拟,研究了脉冲射流冲击力和径向流特性,对比了不同头部结构和冲击角度对射流冲击力的影响,分析了射流冲击下工件的损伤。结果表明:射流头部与靶板的接触面积越小,水锤阶段的冲击力也越小;冲击角度减小时,垂直于靶板方向上的冲击力分量大幅度减小,水平方向上的冲击力分量小幅度增大,射流冲击力不能根据正交分解法求解;虽然径向流速度较大,但由于径向流分布稀疏不均,其冲击靶板的力只有射流自身冲击力的1/3,一般情况下不足以损伤工件材料。     

Numerical Analysis and Verification of the Gas Jet from Aircraft Engines Impacting a Jet Blast Deflector

The process of the gas jet from aircraft engines impacting a jet blast deflector is not only a complex fluid–solid coupling problem that is not easy to compute, but also a safety issue that seriously interferes with flight deck environment. The computational fluid dynamics (CFD) method is used to simulate numerically the impact effect of gas jet from aircraft engines on a jet blast deflector by using the Reynolds-averaged Navier-Stokes (RANS) equations and turbulence models. First of all, during the pre-processing of numerical computation, a sub-domains hybrid meshing scheme is adopted to reduce mesh number and improve mesh quality. Then, four different turbulence models including shear-stress transport (SST) k-w, standard k-w, standard k-ε and Reynolds stress model (RSM) are used to compare and verify the correctness of numerical methods for gas jet from a single aircraft engine. The predicted values are in good agreement with the experimental data, and the distribution and regularity of shock wave, velocity, pressure and temperature of a single aircraft engine are got. The results show that SST k-w turbulence model is more suitable for the numerical simulation of compressible viscous gas jet with high prediction accuracy. Finally, the impact effect of gas jet from two aircraft engines on a jet blast deflector is analyzed based on the above numerical method, not only the flow parameters of gas jet and the interaction regularity between gas jet and the jet blast deflector are got, but also the thermal shock properties and dynamic impact characteristics of gas jet impacting the jet blast deflector are got. So the dangerous activity area of crew and equipments on the flight deck can be predicted qualitatively and quantitatively. The proposed research explores out a correct numerical method for the fluid–solid interaction during the impact process of supersonic gas jet, which provides an effective technical support for design, thermal ablation and structural damage analysis of a new jet blast deflector.     

等离子熔射成形中粉末飞行特性研究

通过对射流图像的采集和处理，研究了气体流量、工作电流对射流温度场分布的影响。根据射流与粉末动量传递和能量耦合关系，建立粉末飞行特性模型，研究不同粉末在射流中的飞行时间，分析粒子飞行的温度特性和速度特性对熔射成形质量的影响。利用双比色原理对粉末飞行模型进行的实验验证表明：模拟结果与实验结果基本吻合，建立的粉末飞行特性模型对单粒子在射流中的飞行特性和动量／能量耦合规律的研究具有重要的意义。     

不同温度气体喷射特性的PIV试验研究

研究气体的喷射特性,用于指导发动机燃油供给系统的设计和燃烧室有效组织燃烧。基于粒子图像测速技术(PIV),对不同温度、不同压差下气体喷射的特性进行了对比研究。通过试验分析和图像处理等手段对射流流场及涡结构、气体射流边界扩展、喷嘴轴向流速衰减规律、断面流速分布等进行了总结。试验表明:射流边界呈线性扩展,可用锥角大小来表征其特性,锥角随压差的减小而增大,且增幅明显,温度对其也有一定影响。喷嘴射流的轴向速度与射流距离成反比,而速度的影响面积随射流距离的增大而增大,温度的增大使得相同压差下的轴向速度相应增大,断面流速的分布存在很大的相似性。     

偏导射流阀前置级流场特征参数的仿真计算

根据偏导射流阀前置级的结构以及内部油液的流动特性,将前置级射流过程分为两个阶段。采用标准k-e模型对前置级流场进行了两相流二维数值计算,对两次射流过程中油液的流动形态以及流场压力和速度分布特点展开研究。分析得出,初次射流为自由紊动射流,二次射流为冲击射流,并发现在偏转板处于中位时两接收腔外侧圆弧拐角低压区处出现空化现象。偏导射流阀实际工作过程中偏转板会发生偏移,因此,建立了不同偏移量下的仿真模型,分析了不同偏移量下流场信息的变化规律,获得了前置级流场的压力云图以及对应的速度矢量图。利用仿真结果中两接收腔压力值和V形槽两侧壁静态压力数据,分别计算出了前置级流场的压力增益和液动力的大小。为偏导射流阀基础特性的深入分析奠定了基础,并对该类阀设计的改进和优化具有理论指导意义。     

使用PIV技术测量喷嘴附壁射流的冷态流场

对扁平火焰燃烧器的喷嘴布置方式进行了研究，采用粒子图像测速技术(PIV)对喷嘴附壁射流流场进行测量，探讨不同的斜面角度和喷嘴喷射角度对流场的影响，为这种燃烧器的设计提供了数据依据。     

基于CFD技术的发动机水套选型及优化设计

水套是发动机冷却系统的重要组成部分,良好的水套设计能够使得各缸冷却液分布合理,换热均匀。在水套设计过程中工程师常常面临多种水套方案的选型工作,因此明确各方案的流动特点是非常关键的工作。介绍了一起在发动机的正向开发中利用CFD手段确定水套流场及在此基础上进行水套优化选型的实例。     

偏转板伺服阀射流放大器结构参数优化研究

介绍了偏转板射流伺服阀的结构和工作原理。射流放大器是阀中重要部位,而喷嘴、接收孔、导流口的参数对阀性能影响较大。当喷嘴和接收孔为矩形时,改变矩形导流口长度,利用Fluent分析阀压力特性并从中得到一组最佳参数,保持矩形导流口面积不变,改变导流口形状为圆形和方形,分析上述3种导流口下的压力及流量特性。通过MATLAB/Simulink进行建模与仿真,验证了Fluent分析的正确性,为该类型伺服阀的结构优化提供了参考。     

一种带喷气自驱动风扇的发动机总体性能研究

因经济性需求使得发动机涵道比不断增大,导致风扇的转速不断下降,风扇与增压级和低压涡轮之间的转速不匹配问题越来越突出。基于桨尖喷气旋翼的原理提出了一种新型的喷气自驱动风扇发动机,从核心机中引出高温高压气体至风扇叶尖区域,通过高速喷射获得反作用力驱动风扇旋转。利用C++程序对带喷气自驱动风扇的发动机进行了总体性能仿真,与常规发动机相比,采用该方案后发动机在基本不改变原有推力和耗油率的条件下,进一步提升了发动机的推重比。     

基于Fluent的偏转板射流伺服阀的前置级仿真

偏转板射流伺服阀作为伺服阀中比较常见的一种,已经广泛应用于包括军用和民用在内的各类舵机和操作系统上。在分析偏转板射流伺服阀结构及其工作原理的基础上,运用Pro/E三维软件建立了简化的前置级三维立体模型,结合ICEM前处理网格划分软件与Fluent流体仿真软件,共同构建了偏转板射流伺服阀的前置级流场分析模型。通过流场压力云图和速度云图,对偏转板射流伺服阀的前置级射流理论进行了分析;分析了不同喷嘴宽度、偏转板导流槽角度以及劈尖宽度随偏转板位移变化时对两接收孔恢复压力和压差的影响,为伺服阀的结构和参数优化提供了一定的参考依据。     

流场对陶瓷喷砂嘴的冲蚀磨损影响

根据喷砂工作原理和喷枪结构特征建立了引射段的自由射流模型。以一种具体喷枪结构参数为计算对象，研究了嚷砂嘴从入口截面至出口处的流场性质和变化过程。并在此基础上分析了流场对磨料运动和冲蚀磨损的彩响。结果发现部分磨料对喷砂嘴入口端面材料造成接近垂直角度的撞击；入口段冲蚀角较大使磨损严重，沿着顺流方向冲蚀磨损率减小；在出口处形成的射流扩散角使冲蚀角有所增大，导致出口磨损严重。与实验结果进行比较，发现两结果吻合，证明了该理论分析的正确性。