喷气式可变涡流进气系统对柴油机废气排放的影响

设计了一种喷嘴在螺旋进气道内喷射空气的可变涡流进气系统———喷气式可变涡流进气系统。研究了该系统对柴油机有害气体排放物的影响。试验结果表明,该系统在不影响进气充量系数的情况下,对柴油机有害气体排放量影响显著。其根本原因在于系统对气缸内涡流强度的改变直接影响了燃料、空气的混合和燃烧。对于涡流强度与燃烧不相匹配的发动机工况,喷气式可变涡流进气系统可以有效地降低有害气体排放量。     

喷气式可变涡流进气系统对柴油机废气排放的影响

设计了一种喷嘴在螺旋进气道内喷射空气的可变涡流进气系统－喷气式可变涡流进气系统。研究了该系统对柴油机有害气体排放物的影响。试验结果表明,该系统在不影响进气充量系数的情况下,对柴油机有害气体排放量影响显著。其根本原因在于系统对气缸内涡流强度的改变直接影响了燃料、空气的混合和燃烧。对于涡流强度与燃烧不相匹配的发动机工况,喷气式可变涡流进气系统可以有效地降低有有害气体排放量。     

局部开洞对高层建筑风荷载特性的研究

通过运用计算流体动力学软件ＦＬＵＥＮＴ对有局部开洞的高层建筑风荷载特性进行了风洞 实验和数值模拟研究,得到了不同风向角下洞口周边风压系数风布以及风环境变化．本次风洞试验 主要在大气边界层风洞中进行,主要对模型进行了测压试验．数值模拟采用ｒｅａｌｉｚａｂｌｅ　ｋ－ε湍流模 型,使用ＳＩＭＰＬＥＣ算法分析了４种工况下贯穿开洞周围风压系数和周围风环境特性．研究结果表 明：风压系数在洞口一侧增大,另一侧减小,影响区域的大小接近洞口尺寸．当风向角与建筑呈４５° 时,洞口内风速达到最大值,可以看出在高层建筑上安置风力发电机能够有效利用风能．     

侧风作用下路堤上CRH6型列车的气动性能

采用CFD研究路堤上CRH6型列车在侧风作用下的气动特性,分析风速、风向角及列车在路堤上的位置对列车气动力的影响。计算结果表明:头车阻力随着风速的增加呈线性减小,其他气动力随风速的增加而线性增大;风向角对气动力的影响较大,最大气动力出现在风向角60°～120°之间;列车在路堤上的位置,对侧力和倾覆力矩影响较大,对阻力的影响较小。     

大跨柔性光伏支架结构风压特性及风振响应

大跨柔性光伏支架结构因具有良好的场地适应性和经济性而得到越来越多的应用。为完善此类光伏支架结构的抗风设计方法,通过对一种可变倾角的大跨柔性光伏支架结构进行刚性模型风洞测压试验,研究了光伏组件板面的平均风压和脉动风压系数在不同风向角和倾角组合下的分布特性以及全风向角下组件的极值风压变化规律,并给出了典型风向角下的脉动风压功率谱图。在此基础上,结合光伏组件的风压分布特点,采用ANSYS有限元软件仿真研究了该种柔性支撑光伏支架的风振响应并进一步计算得到了相应的风振系数。研究结果表明：在0°和180°风向角下,平均风压系数沿来流方向梯度分布且绝对值迅速衰减;随着风向角的增大,风压系数绝对值的最大值出现位置由迎风前缘向迎风端角部附近移动;光伏板面脉动风压分布与平均风压分布趋势类似;相比结构位移响应,钢索张力响应对风速变化不敏感,顺风向和竖向位移风振系数在U=8 m/s取得极大值,其值为2.11和1.98。本文可为光伏结构的抗风设计提供参考。     

舰载风速仪测量误差与安装位置的关系研究

船体的运动姿态以及观测点位置的差别等均会对舰载风速仪的测量精度产生一定程度的影响,因此研究舰载风速仪测量误差与其安装位置之间的关系具有重要意义。以大型CFD计算软件FLUENT13.0为平台,合理简化物理模型,建立恰当的数学模型,划分高质量网格,赋予模型合适的边界条件对不同工况下风速仪周围的气流场进行了计算分析。研究表明风速仪在现有安装位置测量误差较大,低风速高船速时风速仪的测量误差明显较高。还给出了风向角及风速值测量误差随安装位置的变化规律,以及船体本身对风速仪测量精度的影响程度,为更加合理地确定风速仪安装位置提高风速仪测量精度提供了重要依据。     

下击暴流作用下低矮建筑风荷载大涡模拟

采用大涡模拟方法,研究非稳态雷暴风作用下低矮建筑的风荷载特征,分析下击暴流的不同发展阶段中建筑物所在的径向位置、屋面坡度和风向角等参数对建筑风荷载的影响. 结果表明：下击暴流各发展阶段风荷载效应差异显著,当气流冲击地面后形成的首个环形涡掠过建筑时,建筑表面风荷载最大;当建筑物处于不同径向位置时,环涡经过建筑物形成的瞬态风压与同样位置处稳态射流作用下的风压差异较大;屋面坡度对迎风面风压系数分布影响较小,但对迎风侧屋面风压系数分布的影响非常显著,随着屋面坡度的增大,迎风屋面风压系数由负值逐渐变为正值;建筑物迎风前沿角部区域的风压系数受风向角的影响较为明显,在所测试的工况中,风向角为45°时影响最为显著.     

进气加热对燃气轮机能效的影响研究

为了进一步提高燃气轮机及其联合循环效率,采用某452 MW级燃气-蒸汽联合机组的燃气轮机作为研究对象,在控制环境温度及燃气轮机负荷工况的基础上,研究进气加热对燃气轮机整体性能的影响。首先,利用仿真软件MATLAB对燃气轮机进行系统建模,选取燃气-蒸汽联合循环机组中余热锅炉端所产生的热量作为热源加热给水,进而通过冷热交换器对燃气轮机压气机进口空气进行预热;其次,在模型基础上对不同负荷情况下的燃气轮机进气温度以及进口导向叶片(IGV)开度进行调整。最后,通过仿真模拟得出结论:在一定负荷及环境条件下,随着进气温度的提升,燃气轮机的最佳进气温度与燃气轮机功率最大值相对应,且恰当的进气温度能够提高燃气轮机效率,降低能源消耗。     

仿生非光滑表面对车用柴油机螺旋进气道流通特性的影响

为了使半开式燃烧室柴油机具有较强的进气涡流,将凹坑、凸包、U形沟槽和V形沟槽4种仿生非光滑单元体应用到柴油机螺旋进气道内表面。使用CATIA、Hypermesh和Fluent软件对仿生非光滑表面进气道进行了CFD数值模拟分析。通过对4种非光滑表面以及光滑表面进气道的流量系数和涡流比进行对比分析发现:在流量系数变化程度较小的情况下,仿生非光滑表面进气道可以显著提高涡流强度。     

侧风作用下桥上车辆的气动力特性及安全评价

以大客车、小汽车、半挂车车身为研究对象,采用CFD(Computational Fluid Dynamics)数值方法对风-车-桥耦合的车辆气动力特性进行了分析研究。模拟计算了不同工况下车辆的气动力系数,分析了车辆气动力的变化规律,计算出车辆发生侧倾、侧滑的安全临界风速。研究表明,不同车辆类型行驶于不同截面类型桥梁位置时车辆的气动力特性差异较大,进行车辆的安全性分析时车辆气动力系数应考虑车辆类型、桥梁截面形式、车辆的位置以及车辆所受的合成风偏角的影响。     

风向对侧、后向进气装置外流场影响的对比研究

为探索不同形式进气装置在行驶过程中受不同风向影响下外流场气动性能差异问题,采用三维数值模拟方法并结合polyhedra(多面体)网格重组技术分别计算和对比了船舶侧向、后向进气装置在百叶窗气动参数分布的异同,计算结果表明多面体网格在保证计算精度的同时显著提高了计算效率约3倍,在相同计算条件下采用后向进气方案气动参数变化幅度较小但随风向变化规律性不强,较有利于在风向变化时保持进气装置关键截面气动参数的均匀性.而侧向进气方案两侧百叶窗气动参数随风向变化规律但差异较大,有可能导致燃气轮机进气畸变的产生.     

基于流固耦合的涡轮叶顶喷气冷却特性研究

高温燃气在涡轮动叶叶顶产生的泄漏流不但降低了涡轮效率,更是加剧了叶顶的热负荷. 本文基于实验模型,采用流固耦合的数值计算方法,研究了涡轮凹槽叶顶的间隙流与冷却射流相互作用的流动机理以及顶部喷气冷却对凹槽壁面换热效果的影响,重点分析了吹风比、冷却孔倾斜角、冷却孔进气角以及固体材料导热系数对壁面Nu数的影响. 结果表明: 大吹风比（M=1.5）能有效改善凹槽近压力面一侧肋条及底部的换热,Nu数分布更加均匀；进气角产生的“喷射效应”改变了冷却气流高速区的出口相对位置,当进气角大于0°时,冷却气体能有效阻隔高温流体使壁面Nu数降低；低导热系数材料降低了气流对固体壁面的对流换热,使得壁面的对流换热更加均匀.      

室外风对高层建筑主体施工期火灾烟雾 扩散影响分析

为探究主体结构施工期高层建筑发生火灾时在不同风速与风向影响下,建筑物内部烟气的蔓延规律及温度、速度和一氧化碳浓度变化,运用Pyrosim火灾软件模拟分析不同工况下某高层住宅楼主体结构施工期的火灾情形,结果分析得出,当某侧室外风风速越大时,着火源附近温度会随之降低,烟气蔓延速度会增加,在楼梯间内的一氧化碳浓度会降低,风速影响会延缓竖井结构内烟气蔓延至顶层处的时间;对此高层住宅楼工程,得出在西侧风影响下火源附近处烟气温度最高,而北侧室外风对楼梯间处烟气速度影响最明显。     

四气阀大功率双燃料发动机进排气口优化设计

为保证船用大功率双燃料发动机气道与气缸的匹配优化,采取建模仿真方法研究了进排气道流量、涡流特性随气道流通截面面积的变化规律。利用气道实物模型的试验结果,验证并分析了气道匹配优化效果。试验表明:涡流系数随进气流通截面积的增加而减少,流量系数随气道流通截面积的增加而增加至一定值后减小。最终得到具备最佳气阀升程适应性的气道,其进气道口径88.60 mm,排气道口径80.00 mm。     

背负式进气道设计及其气动性能研究

背部式进气道在无人机气动设计中得到了广泛的应用。针对背部进气的气动布局,进行了进气道的综合设计。并借助于风洞实验,研究了不同雷诺数下的机身背部附面层高度,测量了进气道不同隔道高度时的气动性能,最终选定了隔道高度与机身长度之比为H/L=0.19。通过进气道攻角特性、侧滑角特性的气动研究,设计进气道取得了良好的气动性能总压恢复系数达到0.98~0.99。最后对有、无前机身干扰影响时的进气道性能进行了对比实验,实验结果表明通过与前机身匹配设计的进气道性能要优于没有前机身的进气道性能。     

角对角双子塔的气动特性及其抗风设计

为了给角对角双子塔的抗风设计提供参考,采用同步测压风洞试验方法,从结构风荷载与风振加速度的角度研究了角对角双子塔在不同间距和不同风向角下的气动特性与风振响应特点。研究结果表明：就风致响应而言,角对角双子塔存在两个最不利风向角,分别为斜向45°左右和近串联方向的80°左右;在45°风向角附近,角对角双子塔会出现振幅较大的横风向涡激振动,但受到双塔间的气动干扰作用,相应的横风向涡激振动将小于独塔情况,且双塔间有利的气动干扰作用对上游塔比对下游塔更加明显;在80°风向角附近时下游塔将受到上游塔的尾流影响,有可能出现较大振幅的尾流抖振响应;45°左右风向角产生的横风向涡激振动主要出现在亚临界至临界风速下,风速相对较低;80°左右风向角出现的尾流抖振主要发生在超临界风速下,风速相对较高。考虑到大多数超高层建筑的设计风速都小于或接近涡激临界风速,因此控制45°风向下的横风向涡激振动是抗风设计的关键。在这种情况下,采用较小间距的角对角双子塔对抗风设计有利。     

基于FIRE的二甲醚-空气预混特性的模拟

为研究内燃机代用燃料的燃烧特性,在一台压燃式发动机上对二甲醚-空气在进气道内的预混特性进行了模拟.在选定初始条件的情况下,运用FIRE软件对GW4D20发动机进气道内气体流动进行了三维数值模拟,对相应的进气道速度流场进行了分析.结果表明:二甲醚在传统压燃式发动机上应用时,需要对其进气道进行结构优化,以改善混合气均匀性,并减少死区数量;其次,对进气歧管位置进行调整和对流体流动引导可以形成滚流,加速混合气的混合;此外,流量增加20%时,速度接近为0的区域减少,因此在进气前端加装增压装置,有利于混合气的预混.     

城市住宅小区环境大气局部流动特征研究

根据对城市住宅小区布置形式与空间拓扑特征的研究,建立了适用于城市住宅小区大气环境效应评估的分析模型．利用CFD软件对分析模型在不同风向角时建筑环境内的风速分布状况进行了数值模拟．并重点分析了行人高度的风环境状况．结果表明,当风向角为135°时建筑的风环境较为良好;在建筑设计时应尽量避免风速变化较大的地方成为人流活动较多的地方．     

分层充气天然气发动机混合气形成的数值解析

解析了渐缩形纵向直进气道发动机的进气过程，与实验结果对比验证了计算方法的可行性．对渐缩形直进气道屋脊形燃烧室多点电喷天然气发动机混合气形成过程进行了解析，得到天然气．空气混合气在气缸内的速度场、空燃比分布等，探明了缸内纵向滚流的存在．表明在纵向进气滚流作用下，压缩接近终了时，缸内混合气呈明显分层构造，在火花塞附近聚集较浓的可燃混合气，实现部分负荷工况下的稀薄燃烧．     

间冷循环燃气轮机集成仿真及优化匹配方法

考虑到舰船燃气轮机的运行特点,对船用燃机进行间冷改造是获得大功率、低油耗动力装置的有效途径。本文基于集成仿真方法,建立间冷燃气轮机的Simulink/AMESim集成仿真模型。基于该模型,研究了间冷循环燃气轮机与间冷系统的匹配问题以及淡水流量和海水流量对间冷燃气轮机性能的影响规律,给出了最优的淡水流量与海水流量及燃机运行在不同工况时的三通阀调节规律。研究表明:通过间冷系统与燃气轮机的优化匹配,可以获得综合性能更优的间冷燃气轮机;在非设计工况时,阀门调节规律对燃机稳定运行有着较大影响。