多级离心压缩机无叶扩压器内气动性能的数值研究

对某多级离心压缩机的气动性能进行了整级CFD数值模拟,重点研究并比较了级间与级后无叶扩压器内的气动特点。计算方法基于Jameson格式,湍流模型选择Spalart-Allmaras模型。结果表明,在多级离心压缩机中,无叶扩压器的性能对整个机组的总体性能影响很大。级间与级后无叶扩压器内的能量损失都很高,但后者以摩擦损失为主,而前者由于受其下游弯道的影响,流动发生分离,因而其能量损失来源于摩擦与分离的共同作用。     

离心风机整机准定常流动数值研究

对一离心风机的在设计工况与变工况时整机内部三维粘性流场的数值模拟,捕捉到了离心风机内部许多重要的流动现象,证实了由于蜗壳的非对称性而导致叶轮与蜗壳的相互作用时会引起整个流场非对称的流动特性,对离心风机内流场的压力等参数的分布及叶片所受激振力的分析结果为探讨影响离心风机效率的原因,改进叶型设计,提高效率,扩大运行工况范围等,提供了重要的理论依据。     

叶片弯曲对微型轴流风扇气动性能影响的数值研究

将弯叶片技术运用于微型轴流风扇,并通过CFD数值模拟的手段研究了各种形式的弯叶片的气动特点.研究结果表明,微型风扇中弯叶片的作用主要体现在小流量工况:叶片适当地前弯能有效地抑制叶顶分离涡的形成,这有助于延缓"失速"的产生、降低能量损耗、扩大风扇的稳定工作范围;叶片后弯易加剧叶顶分离涡的强度,这直接恶化了微型风扇的气动性能.随着工况流量的增加,前弯叶片能在风压、效率基本不变的基础上,其叶顶附近气流的能量损耗均明显低于对应的直叶片与后弯叶片.因此,在微型风扇中采用前弯叶片是具有一定优势的.     

颗粒惯性聚集现象的数值优化方法

为研究微通道内悬浮颗粒的惯性聚集现象,基于"运动相对性"原理,运用数值方法对颗粒在聚集过程中所受的惯性升力进行计算。利用相对运动模型进行计算时,其关键点在于对所需计算的横向位置处的颗粒沿主流方向的稳定运动速度的确定;通过"试凑法"对其进行近似确定,采用二分法、割线法和抛物线法等方法在相同条件下进行试凑计算。比较上述方法在试凑颗粒稳定状态下平动速度和转动角速度的难易程度,结果表明"割线法"在试凑过程中具有明显的优势,该算法求解颗粒平动速度和转动角速度时快速、高效及可靠。     

考虑轴向速度非均匀性的微型轴流风扇扭叶片设计及其对气动性能的影响

通过推导微型轴流风扇叶片出口轴向速度沿叶高的分布方程,提出了一种考虑轴向速度非均匀性的扭叶片设计方法.通过CFD技术,数值研究了利用该方法所设计的各种形式扭叶片的气动性能及其变工况时的气动特点,并比较了工作于"自模区"与"非自模区"风扇的气动性能的差异.研究结果表明:与"自模区"的风扇相比,就"非自模区"的风扇而言,压力曲线没有最高压力点,随流量减少而压力几乎呈线性增加,且无失速点.效率曲线则显得更为平坦;按"刚性涡"设计的扭叶片虽效率低,但风压高;提高叶轮的轮毂比有助于提升风扇压力与效率.     

冷却风扇变密流型扭叶片设计方法及其气动特性的数值研究

利用"径向平衡"原理,推导了轴流叶轮出口通流速度沿叶高的分布方程,并基于此提出了一种新的"变密流型"扭叶片设计方法.将该方法运用于某型叶轮的设计,并采用CFD技术,研究了该类扭叶片的气动特性.通过与传统的"等密流型"扭叶片及原始直叶片的气动性能的比较,发现"变密流型"扭叶片不仅能扩大小流量下风扇的稳定工况范围,而且其风压明显增加,有助于提高冷却风扇的散热性能.     

微通道中颗粒所受惯性升力特性的数值研究

基于"相对性原理",建立一个描述颗粒准定常运动的数值计算模型,并结合计算流体力学(Computational fluid dynamics,CFD)技术,数值研究在方形截面的微通道内,球形颗粒所受惯性升力的空间分布特征,揭示颗粒的尺寸对这个惯性升力的影响特点。研究结果表明,惯性升力沿通道半径方向呈现出极具规律性的空间分布特征:靠近管轴附近,惯性升力方向朝管道壁面,且随管轴距离的增加,数值上呈现出先增加后减小的趋势;靠近管壁附近,惯性升力方向朝管道轴心,且越靠近管道壁面,其数值将急剧增大。沿通道半径方向上,惯性升力存在唯一的零点位置,这即是颗粒的惯性聚集位置。惯性升力中尽管共同包含着流场黏性应力与压力的贡献,但对颗粒惯性聚集起真正决定性作用的是流场压力的贡献。这些研究成果有助于完善低Re数固-液两相流动中的力学机理,并为颗粒"惯性聚集"现象在今后的商业应用提供有益的理论指导。     

方管中颗粒随黏弹性流体迁移的力学特性

为研究黏弹性流体中颗粒迁移的力学成因,对方管Poiseuille流动中悬浮颗粒的迁移进行数值研究。选用Giesekus模型的黏弹性流体和球形刚性颗粒作为研究对象,忽略流体的惯性效应以研究流体弹性效应和剪切变稀效应对颗粒受力的影响。控制方程采用有限元法和伽辽金-最小二乘法(GLS)方法进行求解,并取得了较好的收敛性。颗粒运动模型采用基于"相对运动模型的准定常算法",对通道中颗粒的横向升力的分布特征进行研究。研究结果表明:颗粒在不同横向位置上所受的横向升力决定了颗粒在实际流动中的迁移方向,且受到流体弹性和剪切变稀的影响。     

关于颗粒惯性聚集现象数值算法的分析与研究

为深化对颗粒惯性聚集现象及原理的研究,通过CFD数值模拟技术针对球形颗粒在微通道内的聚集运动建立了相应模型,以不同的数值算法进行模拟分析。通过对比分析不同条件下两种模型,即"相对运动模型"和"六自由度模型"的数值计算结果与实验数据的适配情况,分析两者的精准度与适用性,为颗粒惯性聚集现象的模拟研究提供指导。研究结果表明:"相对运动模型"适用于颗粒粒径或雷诺数较小的情况,可以快速得到颗粒惯性升力的空间分布,进而确定其聚集位置。"六自由度模型"以大量的计算时间为支撑,其计算结果在各种工况下均具有较高的精确度;能描述颗粒惯性聚集运动的轨迹;能够跟踪测量聚集过程中,颗粒在各个位置的运动参数和受力情况。     

肿瘤细胞与血管壁上白细胞的水动力作用

多形核白细胞的存在对于肿瘤细胞的转移具有重要影响。该文以血液中的黑色素肿瘤细胞为例,模拟了其与附着血管壁面的白细胞之间的水动力相互作用。以往研究多将肿瘤细胞限于特定位置进行流场分析,该文采用了准定常方法,动态地描述了肿瘤细胞运动的过程。在不同的来流剪切率下,肿瘤细胞在与白细胞接触过程中的动力学特性会有所不同,且对肿瘤细胞最终的粘附结果产生影响。