阀门流场的数值模拟及流噪声的实验研究

采用非结构、非交错网格的有限体积法求解用二方程模型封闭的雷诺平均N S方程组 ,对水管路系统中 3种常见阀门的三维分离流动进行数值模拟。模拟结果表明 ,随着蝶阀、闸阀和球阀开度的减小 ,流体在蝶阀背面、球阀阀门内外分别形成两个方向相反的漩涡 ,闸阀的漩涡出现在挡板与管道的壁角处 ,并且漩涡在阀门下游逐渐消失。同时实验表明 ,阀门下游的流噪声大于阀门上游的流噪声 ,涡声是阀门噪声的主要来源     

基于CFD的液力变矩器内部流场分布特征研究

为提升液力变矩器性能,需要进一步研究液力变矩器内部流动,获取流动特征规律。针对某型液力变矩器进行不同速比下内部流场的CFD数值模拟,并分析其流动现象,得出该变矩器内流场中流动状态的速度、漩涡的分布规律。结果表明,流体的相对速度随速比升高有下降趋势,漩涡结构随速比增大而增大。相同速比下,不同叶轮中、不同弦面的流体出现不同类型二次流。通过CFD研究发现二次流主要出现在泵轮和导轮中,其中叶轮进出口处漩涡湍动能较高,能量损失较大。流场分布规律研究可以指导液力变矩器设计,使流场分布合理并且减少二次流等现象,对提高液力变矩器的效率有重要意义。     

异形截面孔磨粒流精密加工质量分析

采用磨粒流精密加工技术对异形截面深孔进行数值模拟及实验研究,通过大涡模拟方法对钛合金异形截面孔零件进行数值分析,并进行相关实验研究以揭示磨粒流抛光异形曲面的表面创成机理。磨粒流精密加工数值分析揭示了磨粒流动态压力、速度、磨粒对壁面压力和壁面剪切力对壁面作用规律,获得了异形截面孔内流向截面的漩涡位置分布与漩涡产生原因以及漩涡与磨粒相互作用关系。经过磨粒流精密加工后,异形曲面的表面粗糙度由Ra=7.136 μm、Rz=40.103 μm减小到Ra=1.822 μm、Rz=8.964 μm,异形截面孔内表面凸起、球化现象去除,表面质量明显改善,漩涡使异形曲面的表面质量得到大幅改善。     

换热器管束排列角对流体力的影响研究

排列角通过改变换热管束的排布方式来影响流场分布,进而影响流体力的幅频特性。采用大涡模型(LES)对工程中常见排列角管束的流场分布和所受流体力进行了数值计算及相应的试验验证。计算结果表明:管束排列角明显影响漩涡脱落形成和湍流扰动,特别是对错排管束和上游管束的流体力影响尤为复杂。数值计算结果与试验结果吻合较好。研究结果为流体诱导振动分析提供了参考和依据。     

螺旋槽水润滑橡胶合金轴承沙粒侵蚀磨损研究

螺旋槽水润滑橡胶轴承橡胶面的破坏除了与运动轴直接接触造成磨损外,水中泥沙颗粒等污染物对水润滑橡胶的侵蚀磨损也是影响水润滑橡胶工作面的主要破坏方式。对液-固两相流中固体颗粒的受力情况进行分析;借助于Finne磨损基本数学模型,对不同转速、不同大小沙粒和水组成的流场进行分析,得到内部颗粒随液态流场变化的趋势;对中高转速下颗粒对壁面磨损的过程和位置进行初步的预测。结果表明,在不同转速下,不同粒子对橡胶面不同位置的侵蚀磨损是显著不同的:低转速下,接近层流状态时,对承载面的磨损较大;高转速下,流体呈现紊流状态,并在导流槽内出现独立的漩涡现象,导致颗粒在漩涡内聚集,从而造成漩涡面的磨损侵蚀较大。螺旋槽结构导致流场内漩涡出现,对于排污具有较好的作用。     

无底流澄清槽中液体流动分析

采用数值计算的方法模拟了无底流澄清槽中流体的流动。通过对流体流动的分析，提出了澄清槽设计的新方法，该方法还可推广到有底流澄清槽或浓缩槽的设计。     

磨料流加工与MB9211型半自动磨料流机床

一、磨料流加工机理磨料流加工和磨削、抛光类似,不同的是这种加工方式使用的是流体磨料,在压力作用下的液体磨料挤擦工件表面实现切削。因此,流体磨料相当于随工件加工面变化的流体砂轮。磨料流加工采用的流体磨料是由有机载体(液体)与磨料混合而成,在压力作用下能够流     

DOI:10.3969/j.issn.0254-0150.2012.08.009

螺旋槽水润滑橡胶轴承橡胶面的破坏除了与运动轴直接接触造成磨损外,水中泥沙颗粒等污染物对水润滑橡胶的侵蚀磨损也是影响水润滑橡胶工作面的主要破坏方式.对液-固两相流中固体颗粒的受力情况进行分析;借助于Finne磨损基本数学模型,对不同转速、不同大小沙粒和水组成的流场进行分析,得到内部颗粒随液态流场变化的趋势;对中高转速下颗粒对壁面磨损的过程和位置进行初步的预测.结果表明,在不同转速下,不同粒子对橡胶面不同位置的侵蚀磨损是显著不同的:低转速下,接近层流状态时,对承载面的磨损较大;高转速下,流体呈现紊流状态,并在导流槽内出现独立的漩涡现象,导致颗粒在漩涡内聚集,从而造成漩涡面的磨损侵蚀较大.螺旋槽结构导致流场内漩涡出现,对于排污具有较好的作用.     

改进型撞击流反应器的颗粒混合特性

撞击流技术是现代社会强化过程的一种手段,具有巨大的发展潜力和应用前景。然而,在传统撞击流反应器中,颗粒混合效果不佳,导致相关反应进行不充分。为此一种入口速度动态变化的撞击流反应器应运而生,反应器的流场同样分为入口区、撞击区、出口区和漩涡区,但撞击面在几何中心处波动,从而使颗粒的混合区域扩展到整个反应器,并采用流体计算动力学对该改进型的撞击流反应器进行数值模拟。在保证平均流量相同的情况下,采用三角直线型的流速进入撞击流反应器,并与传统撞击流反应器进行分析对比。分析结果表明,颗粒的活动范围得到了有效地加强,与传统撞击流反应器有明显的优势,可以实现颗粒理想混合和相关反应充分进行。     

转子密封系统反旋流数值分析及实验研究

应用CFD软件FLUENT对带有反旋流的转子密封系统进行数值分析,运用Muszynska理论分析反旋流喷嘴数量与反旋流喷嘴流体入口速度对流体激振的影响,并进行实验验证。数值分析与实验研究的结果均表明,反旋流抑制流体激振是通过控制密封腔内流体的周向速度而实现的。在反旋流装置中,反旋的喷嘴数量越多,密封腔内流场越稳定,越有利于抑制流体激振的发生;反旋流的反旋速度存在一个最优值,在该反旋速度下能有效地抑制周向速度,且能避免流体反向的周向旋转而造成的更大振动。     

三偏心蝶阀的流场和阻力特性研究

通过流阻试验获得了直径为680mm的三偏心蝶阀在不同开度和速度下的流阻系数。以试验结果为基础验证湍流模型,选择SST模型作为湍流模型,建立获得三偏心蝶阀详细流场的数值模型。利用该数值模型对试验蝶阀在90°、70°、50°开度下的流场和流阻系数进行预测,90°代表全开。试验结果表明,50°开度的流阻系数值约为90°开度流阻系数值的9倍;三偏心蝶阀全开时的流阻系数值约为中线蝶阀全开时流阻系数值的6倍。数值分析表明,全开状态下,三偏心蝶阀阀板处存在的漩涡比中线蝶阀多,可对三偏心蝶阀阀板形状进行优化,以减小流阻系数;随着开度减小,流体的流动产生与阀板关闭方向一致的力矩,帮助阀板关闭。     

数字化无阀微泵内微流体泵送运动的理论解析

对研制出的新型基于微流体数字化技术的数字化无阀微泵的泵送实验现象进行理论分析研究。提出数字化无阀微泵内的微流体概念,该微流体受外加周期性扰动,其边界流和中间流间产生速度差异,由于粘性力、惯性力交替作用,使微流体运动,中间流克服表面张力的作用得以喷射出去,实现数字化无阀微泵泵送。推导了中间流的运动公式,分析认为中间流与边界流存在着滞后效应,调整扰动周期长短,可实现离散流、连续流。     

基于相似理论折流栅换热器的试验设计

由于传统的折流板换热器存在传热效果较差、流阻大,且易产生流体诱导振动等问题,提出了一种的新型换热器—折流栅。介绍了折流栅水冷器的传热和流体阻力性能模化实验原理,然后对其模化实验系统进行了详细的介绍,并给出了实验的处理方法。     

非接触式超声马达的声流及声压分析

为了分析非接触式超声马达的声流驱动机理及其声压分布,利用边界层理论分析了声流的产生,得出速度流型与边界层厚度、流体厚度的关系,分析了声流在边界层内的作用。运用有限元仿真方法对流体媒质中声场和定子的模态进行计算,通过谐响应分析得出内部声场的声压分布,指出当定子振动时,流体媒质中存在弹性行波。     

撞击流反应器流场稳定性研究

采用数值模拟的方法研究对置喷嘴撞击流,分析了撞击流流场结构,创建了7种不同管径比的几何模型,分别为1/3、1/5、1/7、1/10、1/12、1/15、1/20,同时也考察了气流雷诺数对稳态和非稳态撞击流稳定性的影响。研究结果表明,撞击流的稳定性与撞击流的几何模型及入口雷诺数有关,撞击流流场可分为入口区,撞击区,出口区及漩涡区。对于非稳态工况下,在入口气流雷诺数一定情况下,管径比大于1/10的模型都能形成稳定的撞击流,管径比小于1/10的模型中撞击流形成一段时间后都会失效。当管径比一定时,随着雷诺数的增大,撞击流持续时间在减小,变化形式依据不同管径比而不同。     

改进型撞击流反应器流动特性研究

为研究入口动态变化流体流速的撞击流反应器流动特性,以空气和煤粉为工质,与标准工况撞击流进行对比分析,采用离散颗粒模型对新型撞击流反应器进行数值模拟。模拟结果表明:改进型撞击流流场同样分为入口区、撞击区、出口区和漩涡区,撞击面不再固定在反应器的几何中心,而是在一定范围内做反复振荡运动,左右振幅相差不大。在反应器中,其最大的湍流强度仍位于撞击区,以撞击面为分界点,气流入口速度大的一侧湍流强度要大于入口速度较小的一侧,其总的湍流强度也增大了,传热传质更激烈。改进型撞击流反应器的颗粒运动轨迹比传统撞击流要更长一些,混合更充分。     

水压锥阀空化射流流场结构与流量特性的相关性研究

为了研究水压锥阀空化流场与流量特性的相关性,对两种阀座结构的水压锥阀内部的空化射流开展了三维动态流场仿真.结果表明,直角型锥阀和倒角型锥阀均在阀芯后沿存在分离流诱发的附着型空化,在阀口下游有漩涡空化;此外,倒角阀座流道内亦存在分离流现象并形成附着型空化.倒角型流道入口处的分离流造成流体的局部加速,对于0.6 mm开口度...     

转子系统失稳性故障诊断与润滑流体流态分析

分析了转子轴承系统中流体动态力的形成和自激振动的产生与油膜涡动、油膜振荡的故障。根据轴承中流体流动形态与流体平均周向均速度关系对转子失稳作一理论分析和实验研究总结，系统地探讨了转子轴承系统中润滑体流态与失稳机理。     

反旋流抑制密封间隙内流体激振研究

大型水泵机组、水轮发电机组中由于转子偏心导致的流体激振会增大转子的振动,影响转子的安全运行。该文根据密封模型搭建了实验台,研究了喷水、喷气等反旋流方法对密封间隙内的流体激振的影响,对比了在不同情况下转轴振动幅值变化,结果表明具有合适喷射位置和喷射流量的反旋流对密封间隙内的流体激振起抑制作用,并初步得到抑制密封间隙内流体激振最佳喷射位置和喷射流量。通过数值模拟计算了在不同的喷射位置、不同喷射速度的反旋流对密封间隙内流场的影响,在一定程度上解释了实验结论,二者所得的规律统一,为反旋流技术抑制流体激振在工程上应用提供有效的依据。     

升降式止回阀流阻影响因素数值模拟分析与研究

采用数值模拟的方法研究了升降式止回阀流道直径、中腔直径、导向直径及导向结构对阀门流阻的影响,通过分析不同情况下介质在阀门内的压力分布及流速分布,得知造成流阻的主要原因有流体漩涡、流速分布不均及流速梯度大。为了减小升降式止回阀的流阻,阀门设计时应优先采用阀盖导向结构,并设计较大的流道直径、中腔直径及导向直径。