低压省煤器H型鳍片管优化传热数值研究

为研究低压省煤器H型鳍片管的传热特性及阻力特性,采用realizable湍流模型数值研究H型鳍片管管束外烟气的流动传热特性。研究结果表明:H型鳍片管具有均匀气流的作用,在管壁面形成的漩涡能够加强通道内绕流作用,利于强化传热;当烟气的流速越高,H型鳍片管传热系数越大,流动阻力逐渐增大;当鳍片节距增加,H型鳍片管传热系数增加,流动阻力逐渐降低;在节距为18 mm时,鳍片管传热系数较高,流动阻力最小,选用18 mm的鳍片节距最为经济。     

非对称翅片管换热器的实验及流场分析

提出设计一种新型非对称翅片管式换热器,通过对非对称式翅片管不同工况进行实验,研究其传热过程和传热效果.通过对传热系数的计算,比较其与环状翅片管管束和光管管束的传热性能.并且利用ANSYS对三种换热器进行数值模拟,分析其流场.结果表明:非对称翅片管对流体的扰动要强于环状翅片管和光管,在相同参数条件下,非对称翅片管换热器的换热效果优于环状翅片管和光管式换热器.     

环形换热翅片的理论研究及设计

换热器传热效率的大小与翅片管的排列方式和翅片的结构参数有关。运用电脑软件对换热器中环形翅片管束的实物模型进行了仿真模拟,研究了顺排管束和错排管束的换热效果,并通过固定参数法对加热器模型进行理论计算。研究结果表明,错排管束的换热效果优于顺排管束,加热器翅片的最优间距为5.5 mm,与无翅片的换热器管道相比,有翅片的换热器管道的传热效率提高了387.35%。     

H型翅片管束空气流动及换热特性

为了对不同排列方式的H型翅片管进行数值分析,建立不同布置方式下H型翅片管束流动及换热数值模型,获得两种典型布置下的流动及传热特性变化规律。结果表明,H型翅片特殊沟槽结构使背风侧形成纵向冲刷流场,存在明显的三维流动特征,使得其具有自清理、不易积灰的功能;错排翅片基管传热系数大于等间距排列的基管,并且随速度增大,换热效果差异越明显;管束行距对翅片管传热系数的影响明显大于列距的影响,管束行距增大,引起流道内空气平均速度下降,传热系数降低,流道损失减小。     

供水管道泄漏声信号特性

为了对供水管道泄漏声波信号进行检测,分析了管道泄漏声波的产生机理、检测原理和管道泄漏声波信号的频率特性及衰减特性.采用CS3型水听器在模拟供水管道的环境中进行管道泄漏实验,采用MATLAB软件对实验采集到的泄漏声波信号进行分析.结果表明,管道泄漏的声波是60~70Hz的低频信号,其中稳定泄漏和末端泄漏的衰减特性不同,实验结果证明了管内听音技术用于检测供水管道泄漏信号的准确性和该检测技术的可行性.     

变片距换热器空气源热泵机组结霜特性分析

为了比较变片距与等片距室外换热器空气源热泵冷热水机组的性能,在质量守恒、能量守恒的条件下建立系统动态模型,利用数值模拟对变片距与传统换热器的空气源热泵运行特性比较.仿真结果表明,在入口空气参数和初始蒸发温度相同的条件下,变片距换热器空气源热泵机组运行时蒸发温度、冷凝温度、制冷剂流量、水侧换热量、出水温度均大于等片距换热器空气源热泵机组,从而使得机组供热性能系数提高,并有效延长了换热器结霜周期.     

气固两相流绕流H型翅片管流动及积灰特性的数值模拟

为评价锅炉尾部烟道烟气流过H型翅片管省煤器时的积灰特性,使用Fluent软件对气固两相流绕流H型翅片管进行了冷态数值模拟。对颗粒相的计算采用单向耦合模型,忽略固相对气相的作用,在给定进口速度及烟气颗粒相质量浓度条件下,得到绕流流场。计算结果表明:颗粒速度在H型翅片管迎风面呈M型分布;背风面呈W型分布。H型翅片管开缝既可提高迎风面驻点附近速度,增强轴向吹扫分流,又可增大背风面的回流扰动。这种速度分布特点使H型翅片管不易积灰。在此基础上,模拟了不同入口流速和颗粒质量浓度时的工况,计算结果表明H型翅片管在高速高质量浓度下工作效果同样较好。     

基于CFD技术的管内流动精细仿真方法

利用数值仿真方法模拟管内流动具有适应性好、高效方便的优势.充分考虑到管道壁面对管内流动的作用,引入湍流双层流动模型分别对近壁面和管道中心流场进行求解.采用增强壁面处理方法描述壁面对流场参数的影响关系,选取了合理的边界条件和计算区域以消除管道物理模型对流场边界的反作用,基于CFD技术发展了一种可对管内流动进行精细模拟的数值方法.通过对典型直管和三维细长管道的计算结果的分析,表明所建立的数值方法准确模拟了管道入口处流场的发展过程,通过对数值计算结果与理论计算结果的对比分析,表明所建立的数值方法正确、模拟精度较高.     

椭圆H型翅片管压降与换热特性数值模拟

利用商业软件Fluent模拟了烟气在不同流速下流经椭圆H型翅片管的流动和换热过程.利用软件生成了翅片的温度分布云图和烟气的速度云图,比较分析了在不同烟气流速下,翅片的开缝情况对翅片管换热以及阻力特性的影响.结果表明,横开缝的椭圆H型翅片管与纵开缝的相比,其传热效率更高,阻力更小.     

下穿立交储水管道模型建立及力学分析

为改善我国下穿立交积水现状,提出在排水系统中增加储水管道的设计方案.基于交通荷载作用下的管-土力学模型,建立储水管道仿真模型,并采用有限元方法分析该仿真模型,对储水管道进行配筋验算,同时分析储水管道各参数对其力学特性的影响.研究结果表明:该仿真模型是可行的;储水管道埋土深度、土基模量、管壁厚度、管道直径等管道参数对其力学特性影响显著.结合研究结果,推荐储水管道埋土深度1.5 m,底部土基模量40 MPa,管壁厚度10 cm,管道直径1 200 mm.     

靶式光纤光栅流速传感器在裂隙水模型试验中的应用

结合等强度悬臂梁和光纤Bragg光栅(FBG)设计了靶式FBG流速传感器,用于在线测量管道及裂隙的流场流速。传感器将流体中靶片的受力转化为该流速下对应FBG中心波长的漂移,并自动实现温度补偿。采用FLUENT6.3对被测裂隙及管道流场进行有限元仿真,确定裂隙中靶片受力特性及相同受力条件下的等效管道内径,并求得过流断面5mm×2000mm的裂隙中传感器的灵敏系数为8.71×10-4 s2/m2。在管道系统中进行传感器标定实验,传感器在0～1.20m/s范围内,最大误差为0.02m/s。将该传感器应用于裂隙水模型引流试验,实验结果表明,关键点流速随着进水阀门开度逐渐增大而提高。打开引流管道阀门,引流管道布设处后方各点流速降低,且同一断面流速变化趋势保持一致。     

二级管道节流过程中气蚀数值模拟

为了研究节流管道有气蚀、能量损失大、噪声大等问题,按照实际流道的结构和参数,自行设计二级节流管道三维模型.应用流场计算商用软件ANSYS对多种工况下二级节流管道和普通节流管道进行仿真计算,给出节流管道内的速度场分布图、压力场分布图.分析实验测量结果,验证计算模型的适用性.研究结果表明二级节流管道抗气蚀能力比普通节流管道强.气穴首先在节流管道入口处产生,并随着两端压差的增大向出口推移.研究结果对节流管道的选择设计具有一定的参考意义.     

声波在锅炉换热器管阵列中的传播特性研究

基于对炉内单排和双排换热器管阵列声传播特性的研究基础,分析多排管阵列对声波的反射、透射和衍射机理;利用数学推理方法和迭代过程给出计算炉内多排管阵列声透射与反射系数的数学模型,研究多排换热器管阵列的声透射特性,揭示炉内多排管阵列的声反射与透射系数随声波频率、管排数和管阵列结构参数的变化关系;并在炉内实际温度下对声透射系数进行数值计算,为锅炉管道泄漏检测技术提供理论依据.     

精密数控机床主轴系统多物理场耦合热态特性

在综合分析数控机床主轴系统的边界条件的基础上,建立三维多物理场耦合流场-温度-结构场的稳态和瞬态热态特性分析模型,采用有限元分析法（FEM）进行仿真模拟.该模型考虑主轴系统各零部件的实际尺寸、零部件不同面的不同放置情况、外界空气在不同流动情况与不同定性温度下对分析结果的影响,考虑主轴系统在外加非圆截面弯管冷却液影响下的温度场分析情况.以某精密数控双磨头磨床主轴系统为例进行分析与实验验证.结果表明,提出的主轴系统多物理场耦合热态特性分析的模型与方法可以快速、有效以及较准确地获得主轴系统的热态特性.     

振动对TBM液压泵泵轴受力及疲劳寿命影响分析

针对硬岩掘进机(tunnel boring machine,TBM)强振动工况,分析引起泵轴疲劳失效的两种机理:载荷与材料性能变化.建立了泵轴在强振动下的受力仿真模型,仿真得到泵轴稳态受力幅值随频率及振幅均呈线性增加.根据经验数据,获得不同工况下的S-N曲线修正模型.建立泵轴的有限元模型,加载不同工况的载荷与材料参数,得到振动参数影响泵轴疲劳寿命的规律.结果表明:当振幅小于3 mm,频率小于20 Hz时,泵轴总能满足对寿命要求;当振幅大于4.8 mm时,不能满足其寿命要求;当频率为10 Hz时,能满足泵轴疲劳寿命的最大振幅为4.3 mm.     

基于水平集方法的软性磨粒两相流场特性分析

为了解决模具结构化表面精密加工(SAFM)过程中软性磨粒两相流场特性参数难以求解的问题,提出一种基于水平集法 (LSM)的磨粒流场特性分析方法. 基于LSM结构拓扑变换原理,结合流体体积模型(VOF)计算方法,建立面向软性磨粒两相流湍流流型分析的动力学模型. 通过高阶TVD Runge-Kutta、迎风格式以及高阶本质无振荡(ENO)方法分别对水平集时间项和空间项进行离散,且利用N-S方程和压力耦合方程的半隐相容(SIMPLEC)算法,实现软性磨粒两相流场的压力、速度等特性参数的求解. 以工程中常见的90°方形弯管为具体仿真实验对象,研究软性磨粒两相流流经管道过程中的速度场与压力场变化. 实验结果表明,数值计算结论与直管处速度场试验结果是一致的,验证了该方法的有效性,为软性磨粒流精密加工方面的研究提供了可靠的理论依据.     

基于流-固耦合的车辆减振器动态非线性仿真分析

基于流-固耦合有限元方法,利用ADINA软件建立了高精度的叠加节流阀片有限元网格模型和流场有限元网格模型,并在ADINA软件后处理模块中进行求解分析,得到了减振器阻尼力-速度分段特性、示功特性、阀系内部的压力场和速度场特性,分析了减振器阀系动态非线性特性。结果表明:在高速减振器油的冲击下,阀系内部区域的压力场变化明显;达到开阀压力时,油液流动速度呈现跳跃变化,使得阻尼通道压力迅速变化。这说明叠加节流阀片有限元网格模型和流场有限元网格模型的精度对仿真结果影响最大。在流-固耦合计算中考虑了流体湍流流动、阀片接触和大位移变形,尽量使仿真模型与物理模型保持一致,试验结果与仿真结果吻合较好。     

结构参数对先导式纯水溢流阀性能的影响

应用流场数值模拟技术，在不同结构参数、压力、流量等条件下，对先导式纯水溢流阀主阀流道
内的流场流态进行动态仿真.分析了结构参数对流场流态及压力 流量特性的影响，在此基础上确定了影
响阀静态特性的主要结构参数.结合仿真结果，对结构参数进行优化设计，并对先导式纯水溢流阀静动态
特性进行实验研究.结果表明：所研制的先导式纯水溢流阀滞徊小于3％，定压精度大于88％，压力上升
时间小于0.075 s，压力超调量低于14％.利用流场仿真技术对溢流阀进行优化设计，不仅能够提高溢流
阀的静态性能，同时还能够改善其动态响应特性.     

有压管路中阀门关闭特性的数值研究

采用K-ε两方程模型结合大涡模拟模型对水箱管道模型进行了不可压二维数值模拟,采用用户自定义函数（UDF）获取了阀门运动动网格与流场相结合的流域模型,比较了压力进口与速度进口对数值计算的影响,非定常计算时不能选择速度进口方式.给出了阀门关闭动态过程中一些内流参数特征分布,阀前压力集中在200 Hz以下,阀后涡系扩散明显.     

典型护卫舰飞行甲板空气流场数值模拟

为研究护卫舰飞行甲板气流场特性,获得较高精度的流场数据用于飞行仿真,利用FLUENT对孤立简化护卫舰进行数值模拟.通过合理的网格划分以及对求解方法的验证,讨论了不同网格形式及雷诺数对计算结果的影响,分析了不同湍流模型对于舰船流场计算适用性,准确捕捉了飞行甲板处涡脱落频谱特征,提高了舰船气流场计算数据精确度.研究结果表明,对于一些精确度要求较高的舰船流场计算,ILES模型较为合适.