基于双向流固耦合的冷却风扇气动性能仿真分析

发动机冷却风扇在工作过程中,由于叶片表面压力存在一定的结构变形会对风扇的气动性能产生影响,尤其对大尺寸、高负荷风扇的影响更大。基于Ansys Workbench软件,采用双向流固耦合方法对某型号发动机用冷却风扇的气动性能进行了计算分析,并将其结果和不考虑风扇变形的CFD方法得到的风扇气动性能结果与试验值进行了对比。结果表明:考虑了风扇变形因素的双向流固耦合仿真得到的结果更接近于试验值;采用双向流固耦合方法对风扇气动性能进行计算,可显著降低计算值与试验值的偏差。     

蝶阀流固耦合计算与分析

利用ANSYS软件计算和分析了蝶阀的流场及其结构,给出了蝶板的受力集中区域,并作了相应改进和优化设计。     

机械设备流固耦合动力分析有效方法

提出流固耦合动力分析的新方法。该法通过结构动力学的有限元求解方程和Ｎｅｗｍａｒｋ法,导出了新的迭代公式。流场的动压力使弹性体的动态变为载荷非线性问题;同时,固体位移场的变形作用使流场成为可变域流场。这些问题都可用本不得以解决。文中给出算例和工程应用实例。数值解结果表明,该法收敛速度快,效率高,克服了耦合问题的求解困难。     

机械设备流固耦合动力分析的有效方法

提出流固耦合动力分析的新方法。该法通过结构动力学的有限元求解方程和Newmark法,导出了新的迭代公式。流场的动压力使弹性体的动态特性变为载荷非线性问题;同时,固体位移场的变形作用使流场成为可变域流场。这些问题都可用本法得以解决。文中给出算例和工程应用实例。数值解结果表明,该法收敛速度快,效率高,克服了耦合问题的求解困难。     

核容器流固耦合分析

利用有限元分析软件ANSYS/LS_DYNA分析计算核容器在地震载荷作用下容器内液体对壳体的冲击过程,得出了此过程中核容器的应力极限值及其对应的作用位置。     

离心泵叶轮流固耦合分析

基于流固耦合原理对离心泵叶轮进行结构分析,采用多物理场协同仿真平台ANSYS Workbench,基于单向流固耦合技术对离心泵叶轮结构进行了仿真计算,获得了离心泵叶轮在不同工况下的等效应力及变形情况,分析了叶轮最大等效应力和最大总变形随流量的变化情况。结果表明,各工况下叶轮应力分布不均且存在局部应力集中;叶轮变形的总位移随半径的增大不断变大,并在叶轮边缘达到最大值。叶轮最大等效应力随流量的增加不断减小,在0.4倍设计流量工况下最大为10.581MPa;叶轮最大总变形随流量的增加先减小后增大,在设计流量工况下最小为0.0028669mm。计算结果对离心泵叶轮的结构优化设计提供了数值依据。     

风力机叶片单向流固耦合分析

对风力涡轮机叶片在指定的流场压力场下的变形提出一种新的分析方法。利用多重参考系模型,研究叶片表面的受力和叶片周围流场的变化,对风力涡轮机叶片进行单向流固耦合分析。叶片在12m/s风速下的数值模拟结果显示叶尖部分压力最大。该方法既能真实模拟叶片运行时的状况,又能节省计算时间,提高效率。     

基于ADINA的轴流泵叶轮流固耦合分析

采用了SIMPLEC算法、RNG k-ε湍流方程对轴流泵叶轮进行流固耦合分析,得到不同工况下叶轮内部应力与应变,流体流速分布情况。结果发现,叶轮的最大应变和应力均发生在叶片和轮毂连接的部位,并随着扬程的增大而减小;叶片的最大变形发生在末端;叶片背面发生明显的回流。     

对PEEK迷宫密封流固耦合分析

PEEK作为新型材料已经逐渐应用到迷宫密封领域。以应用有限元软件ANSYS Workbench中system coupling模块连接流体域和固体域以进行流固耦合分析并结合工程经验算法进行验证作为研究方法,以直通型斜齿和矩形齿迷宫密封为研究对象,探究材料的变化对不同齿形迷宫密封泄漏率的影响。通过与工程经验算法计算对比分析发现:耦合场泄漏率数值计算结果更接近工程实际;在压比较高的情况下,迷宫密封材料弹性模量越高,密封性能越好等。通过以上的研究结论对迷宫密封材料的选择与设计有一定的参考意义。     

基于CFD的发动机冷却风扇性能仿真分析

基于CFD(Computational Fluid Dynamics)计算流体动力学方法,通过建模和数值模拟计算,对风扇进行流场分析,研究风扇结构对风扇性能的影响,得出不同风扇叶片倾角、轮毂比和叶片数下风扇的流量和效率值,分析探讨风扇结构参数对风扇性能的影响规律,为风扇改进设计提供参考.     

发动机冷却风扇性能的优化设计研究

针对面向性能的发动机冷却风扇叶片几何形状优化的问题,将参数化建模技术应用到对冷却风扇叶片安装角的描述中,建立了冷却风扇的参数化模型,以多学科优化平台Isight和商业流体模拟软件Fluent为基础,建立了一种模型参数化、网格划分、CFD分析和多目标优化相结合的发动机冷却风扇优化集成平台,并运用非支配排序遗传算法对冷却风扇进行了优化。对优化结果与试验结果进行了对比,分析了冷却风扇的内部流场。研究结果表明,优化后的风扇模型静压提高了12.840 6%,动压和风扇效率也有所提高,冷却风扇的整体性能得到了优化。     

Psychoacoustic study on contribution of fan noise to engine noise

There are more researches on engine fan noise control focusing on reducing fan noise level through optimizing fan structure,and a lot of research achievements have been obtained.However,researches on the effect of fan noise to engine noise quality are lacking.The influences of the effects of fan structure optimization on the engine noise quality are unclear.Thus,there will be a decline in fan noise level,but the deterioration of engine noise quality.Aiming at the above problems,in consideration of fan structure design and engine noise quality,an innovative method to analyze the contribution of fan noise to engine noise quality using psychoacoustic theory is proposed.The noises of diesel engine installing different cooling fans are measured by using the acoustic pressure method.The experiment results are regarded as analysis samples.The model of sensory pleasantness is used to analyze the sound quality of a diesel engine with different cooling fans.Results show that after installing 10-blade fan in medium diameter the sensory pleasantness at each test point is increased,and the increase is 13.53% on average,which indicate the improvement of the engine noise quality.In order to verify the psychoacoustical analysis,the subjective assessment is carried out.The test result shows the noise quality of engine installed10-blade fan in medium diameter is most superior.1/3 octave frequency spectrum analysis is used to study the reason of the improvement of engine noise quality.It is found that after installing proper cooling fan the sound pressure level below 400 Hz are obviously increased,the frequency assignment and spectral envelope are more reasonable and a proper cooling fan can optimize the spectrum structure of the engine noise.The psychoacoustic study is applied in the contribution of fan noise to engine noise,and the idea of engine sound quality improvement through the structure optimization is proposed.     

基于流固耦合传热的摩托车发动机冷却水套优化设计

建立了摩托车发动机缸体与水套流固耦合传热仿真模型,进行了流体与固体之间的共轭传热仿真。结果表明,水套对缸体的散热效果基本满足散热要求;但缸体缸套区域水套内的冷却水流速分布较差,存在比较大范围的漩涡和流动死区,导致缸套局部过热,周向温差过大,为此对分水孔进行了优化设计,基本消除了流动死区,显著提高了水套冷却效能,缸体主要区域的温度显著减低,缸套局部过热也得到很大缓解。     

发动机水套冷却性能分析

利用数值模拟对某汽油机的冷却水套进行了冷却性能研究,对原机冷却水套内冷却水的流场分布、冷却水套内壁面换热系数和压力损失进行了分析.计算结果表明:该汽油机冷却水套总体分布合理,设置的8个分水孔各自取到不同的作用;通过大孔B1、B2的流体用于冷却鼻梁区等重点区域,其它孔主要用来将绕流缸体的冷却水引入缸盖,对缸盖冷却起补充作...     

汽车发动机风扇轴承失效原因分析

在详细研究汽车发动机总成具体结构的基础上,对汽车发动机风扇用两种型号轴承故障进行了分析,指出风扇皮带安装不当是产生轴承故障的主要原因,并提出了具体的安装注意事项。     

冷却塔风机齿轮失效的弹性流体润滑分析

针对大型冷却塔风机的减速器齿轮失效情况,在校核了圆柱和圆锥齿轮的设计强度的基础上,应用弹性流体润滑的理论,根据可压缩流Reynolds方程所建立的膜厚公式,计算出齿面润滑油膜厚度,并据此研究了工作中的齿轮润滑状况和齿面损伤机理,确定齿轮过早失效的主要原因不是由于齿轮的设计强度不足,而主要是无法在齿面间形成有效油膜,齿轮工作中两齿面有直接接触现象造成,分析出失效的原因是齿轮的润滑不良。并提出相应的解决办法和改进建议,可作为齿轮传动设计和故障分析的参考依据。     

铁谱分析技术在内燃机磨合中的应用

应用铁谱分析技术,通过对4105柴油机磨合试验中的产生的机油颗粒物进行分析,准确掌握内燃机的磨合状态和磨合进程,并以此为依据有效缩短了磨合时间,提高了磨合试验效率,同时也为内燃机的后续试验提供了有力的保障。     

Thermal flow analysis of vehicle engine cooling system

This paper deals with theoretical model developed for analyzing the heat transfer of automotive cooling systems. The model has a modular structure which links various cooling system submodels. From the model, heat transfer rate of automotive cooling systems can be predicted, providing useful information at the early stages of the design and development. The aim of the study is to develop a simulation program for automotive cooling system analysis and a performance analysis program for analyzing heat exchanger. Heat release rate from combustion gas to coolant through the cylinder wall in engine cylinder was analyzed by using an engine cycle simulation program. In this paper, details of each submodel are described together with the overall structure of the vehicle model.     

Numerical analysis for prediction of flow rate of the motor cooling fan

In this study, we analyzed the three dimensional unsteady flow around a motor cooling fan using the vortex panel method. For a popular type of motor cooling fan that has thin blades, we predicted the flow rate through numerical analysis without experimental data, such as the free stream velocity, which is a boundary condition of the flow field. We also calculated the flow rate for various cooling fan geometries and rotating speeds. For these fans, the numerical results showed flow rates within 3% of the experimental results. This paper was presented at the 9^th Asian International Conference on Fluid Machinery (AICFM9), Jeju, Korea, October 16–19, 2007.