基于正交试验的非对称垂直轴水轮机数值模拟

运用正交试验法开展了具有非对称NACA翼型的垂直轴潮流能水轮机的非定常数值模拟研究,分析弯度、弯度位置、前缘半径、最大厚度位置对叶轮能量提取率的影响。使用极差分析法确定了各因素影响的主次顺序和各尖速比下由最优参数确定的翼型。结果表明:在不同尖速比下,弯度是影响水轮机性能的主导因素,对水轮机能量提取率的贡献率分别为44.7%(尖速比λ=2.25)、53.4%(尖速比λ=2.5)和59.4%(尖速比λ=2.75);次要因素为最大厚度所在位置,其余两个参数对其性能影响较小。针对最优参数确定的翼型进行验证,结果证实具有该翼型的水轮机的动力学性能要好于其他翼型。     

基于CFD模拟和正交试验设计的弯头磨损研究

基于CFD仿真计算软件,并采用正交试验设计方法,探究了弯径比、入口风速、粉尘浓度对含尘气流冲蚀90°弯头时最大冲蚀速率的影响.结果 表明,入口风速是粉尘冲蚀弯头时最大冲蚀速率的主要影响因素,弯径比是次要影响因素.为了减小弯头磨损,提高弯头寿命,弯头设计时优选较高的弯径比和较低的入口风速.     

基于正交试验的压气机叶栅叶片式涡流发生器结构优化

为了最大程度地减弱叶栅角区分离,改善叶栅气动性能,对某高负荷扩压叶栅的叶片式涡流发生器进行了结构优化.基于正交试验设计方法,利用计算流体力学软件分别对不同位置和不同几何参数的涡流发生器进行全三维流场数值模拟,获得各组方案在设计攻角下叶栅的总压损失系数和静压升系数.并采用极差分析法研究了叶片式涡流发生器各几何参数对叶栅损失和扩压能力的影响规律以及各个参数不同水平对叶栅性能影响的主次顺序,找出性能较优的设计方案.结果表明:优化后的涡流发生器能在较宽的攻角范围内降低叶栅损失,提高叶栅的扩压能力.     

基于正交试验方法的虹吸式水轮机进水口流态优化

为了研究进水口流态对虹吸式水轮机水力性能的影响,采用CFD研究手段对包括进水池在内的虹吸式水轮机进行了全流道三维流场数值模拟计算。通过正交试验法分析发现,虹吸式水轮机在进水池内的最优布置方案为水轮机的悬空距离为叶轮直径的1/2,后壁距为叶轮直径的1.8倍,侧壁距为叶轮直径的1.9倍。通过对虹吸式水轮机的输出功率、水力效率及叶轮进口断面轴向流速分布等参数的分析比较,最终确定出适应该模型的最优方案,将效率从74.8%提升至84.5%,水力性能得到有效改善。     

小流量下离心压气机无叶扩压器数值模拟及流动分析

无叶扩压器是离心压气机重要部件,也是涡轮增压器上应用最多的扩压器类型,详细研究其内部流场,掌握流动损失产生的机理,对于提升扩压器性能及抑制其失速的发生具有重要意义。本研究利用商用CFD软件NUMECA对离心压气机无叶扩压器进行了数值模拟,并对无叶扩压器收缩段和平行段内的流动分别进行分析,探讨了它们各自流动的特点,为进一步深入研究无叶扩压器流动,提升其性能奠定基础。     

基于CFD数值模拟的单通道流动分析及结构优化

为探究板式换热器内流体流动不均匀问题对换热器流体分配的影响,本文利用CFD软件对板式换热器单通道单边流流动和对角流流动进行了模拟分析,发现两种流动中都存在着流动不均匀现象,两种流动中最不均匀流动发生在进出口区与换热区交界附近,相对于平均流量差异最大可达35.9%;对角流流动中相邻截面之间的流量差异最大可达30.8%。针对模拟结果,提出改变单通道分配区域的方法,来消除部分流体分流后的压降和阻力差。优化后单边流流动和对角流流动的最大流体分配差异分别为7.7%和5.5%,极大缓解了流道中分配不均匀的问题。     

基于本征正交分解的无叶扩压器流动稳定性Galerkin降阶模型

将分析湍流拟序结构中的本征正交分解技术运用到离心压气机无叶扩压器的流动稳定性分析中,并将其与Galerkin投影法相结合建立了无叶扩压器内部流场的降阶模型.使用本征正交分解技术提取无叶扩压器在某来流入口角下非定常流场的主要流动模态,将流动控制方程通过Galerkin方法投影至由有限阶本征正交模态所组成的空间上,得到无叶...     

基于CFD的1100MW核电汽轮发电机二维扩压器性能优化

建立了1 100MW核电汽轮发电机扩压器二维数值模型,采用商用CFD软件对其流场特性进行数值模拟,得到了设计工况下初始设计方案的流场特性及相关性能参数.同时,利用三次贝塞尔曲线对扩压器两侧壁面型线进行参数化控制及数值分析,最终得到一组两侧壁面流动特性都比较优良的型线.结果表明:相关参数因子对两侧壁面型线性能的影响作用大小相反;与初始设计方案的型线相比,优化方案下扩压器出口速度分布有较大改善,总压损失系数下降83.92%,静压恢复系数提高20.83%.     

基于数值模拟的汽油机喷嘴结构优化CFD分析

以5WY-2817A汽油机喷嘴为研究对象,旨在提高该汽油机喷嘴流动特性,利用UG软件对喷嘴进行实体建模,通过喷雾稳态试验对模拟计算提供边界条件。利用AVL-FIRE软件进行喷嘴稳流三维数值计算,研究了不同压力室高度、喷孔分布直径和阀座锥角对喷孔处压力与速度的影响关系。研究结果表明,压力室高度0.2mm,喷孔分布直径1.4mm,阀座锥角43°时喷孔处燃油流动特性最佳。该结构优化可作为改善喷嘴雾化性能的最佳方案。     

基于正交试验的离心风机多因素优化设计研究

以某离心风机效率为优化目标,选定离心风机的4个关键参数:转速、叶轮直径、出口安装角、叶轮出口宽度,基于正交试验设计法,通过CFD数值仿真计算以及对计算结果的极差法分析,得出叶轮几何参数及转速的相对最优组合模型。组合模型计算结果表明,优化后风机达到设计要求。同时,优化组合模型风机静压效率可提高4.49%,全压效率提高6.94%。该研究方法适用于具有目标明确的风机改进设计,可快速精准获得优选方案。     

基于CFD的某废气脱硫洗涤塔流场仿真与优化分析

针对某废气脱硫洗涤系统洗涤塔流场不均匀性问题展开研究。采用AVL Fire软件对塔体进行CFD模拟。以提高速度均匀度指数和降低进出口压降为优化目标提出三种改进措施:入口段加装冲孔板;调整环形导流层数;优化冲孔板位置。仿真结果表明:添加冲孔板结构较好地提升了塔内流速均匀度指数,烟气流速更快趋于稳定,有利于塔内化学反应进行;冲孔板置于涡流终点处时,流速均匀度指数较高且压损小;建议加装冲孔板后采用无导流形式的内部结构以减小洗涤塔内整体压损。     

基于ANSYS软件及正交试验方法的防覆冰摄像头结构参数最优化取值研究

为克服现有视频监控系统在冰期无法正常使用的困难,研究具备防冰、低功耗功能摄像机的最优结构尺寸具有重要意义.采用有限元软件ANSYS、流体力学Fluent计算模块,首先根据摄像机结构组成特征,设计9种正交试验设计模型,以加热玻璃表面的平均温度和水滴收集系数为优化目标,确定摄像机最优结构尺寸;其次根据确定的最优尺寸结构,研...     

基于CFD仿真的柴油机中冷器流动均匀性优化

基于某船用柴油机1D热力学模型提供的计算边界条件,采用3D CFD对该柴油机匹配的中冷器的瞬态流动及换热过程进行仿真模拟,计算分析中冷器入口截面的速度均匀性以及前进气箱压力损失。结果表明:中冷器入口截面的速度均匀性系数未完全达到设计目标。对中冷器前进气箱的结构进行优化设计,优化后的中冷器入口截面的速度均匀性系数有所提高,满足设计要求,同时中冷器前进气箱的压力损失处于较低水平。     

跨音速叶栅流场的数值模拟

论述了时间相关有限差分法在跨音速叶栅流动计算中的应用,并以具有代表性的跨音速压气机叶栅流场的计算和图样的制取为例,附以程序编制及其流程图,详细地讲解了计算程序的具体操作。由比较可以看出此方法较以前的时间推进法要快得多。可以预期,随着该方法的不断完善,得到更为精确的结果是完全有可能的。     

基于CFD的柴油机排气道仿真与优化设计

建立了某柴油机排气道流体域三维模型并进行稳态CFD计算,发现排气道流通性较差;在对排气道内部流场进行分析的基础上,指出了排气道结构上的不足之处,并针对性地进行了改进设计。改进后排气道的仿真结果显示:排气道性能获得了较大提升。     

基于CFD的离心泵内部流场数值模拟

采用GAMBIT建模划分网格,基于CFD技术,采用雷诺时均N-S方程和RNG k-ε湍流模型对离心泵内部的二维湍流流动进行了数值模拟,得到了离心泵内部流场的压力分布、速度分布及气蚀特性规律。结果表明,叶轮内部流体从叶片入口到离心泵出口速度不断降低,压力不断升高。同时,得到了气蚀分布特性,在所研究工况条件下,气蚀首先在叶片两侧出现。模拟结果对工程实践和离心泵水力性能研究有一定的指导意义。     

流动风阻网格模型与热仿真设计方法优化动力电池模组结构的研究

风冷系统因结构简单、成本低等特点,在热管理系统中占据重要地位。目前常规的风冷热管理设计方法存在重复性工作多、设计时间长的缺点。本文提出空气流动风阻网格模型结合热力学模型仿真的设计方法,先采用空气流动风阻网格模型获得优化的电池结构,再采用热力学模型进行仿真求解,获得优化的电池模组的流场和温度场分布特性。仿真结果验证了优化结构的准确性。优化结果表明,“C”字形结构更有利于提升模组内单体电池冷却效果的一致性,并且优化后的“C”字形结构进一步提升了电池模组内单体电池温度场的一致性。此外,计算结果发现模组内空气流动方向为上进下出时可进一步降低模组内单体电池的最高温度,提升单体电池温度场的一致性。     

基于CFD的活塞振荡冷却的流动与传热仿真研究

由于柴油机热负荷不断提高,必须要对活塞进行有效冷却。应用计算流体动力学(CFD)方法对活塞的振荡冷却瞬态传热进行了仿真分析,得到了不同转速下冷却油腔的机油填充率以及壁面换热系数等随曲轴转角的变化规律。研究结果表明,随着发动机转速的提高,冷却油腔内的机油填充率下降,但是壁面换热系数却有所提高;机油的振荡冲击对冷却油腔顶部和底部的强化换热明显高于侧壁。此结果可为活塞有限元分析提供热边界条件,在活塞概念设计阶段为活塞的优化设计提供依据。     

基于CFD数值模拟的内燃机水泵性能预测

应用SC/Tetra软件对某内燃机冷却水泵进行三维CFD分析,得到水泵内部流动细节,如压力分布、速度分布、水力损失等。在流场分析的基础上,得到了水泵的扬程、效率等数据,通过这些数据预测内燃机水泵的性能。文中将数值计算的性能数据与试验数据对比,计算结果与试验结果吻合,验证了用CFD数值计算方法对水泵进行性能预测是有效的,且能充分反应水泵内部复杂流动情况,对水泵结构改进、性能预测与优化具有重要的理论参考意义。