叶序排布非光滑减阻表面的凹坑尺寸效应

为了降低旋成体在空气运动中的飞行阻力,将生物学的叶序排布理论应用于旋成体的非光滑表面排布设计中,并且应用计算机仿真技术,研究了非光滑表面的凹坑尺寸对减阻的影响。在仿真过程中,分别分析了旋成体表面的凹坑深度和凹坑直径对减阻效果的影响,并阐述了叶序排布凹坑能够减阻的机理。计算机仿真结果表明,适当地选择非光滑表面的凹坑尺寸能够改变凹坑的减阻效果。在本文的试验研究条件下,最大总减阻率达到了1.51%。     

聚合物添加剂对Taylor—Couette流的影响及减阻机理

本文讨论了聚合物添加剂对Ｔａｙｌｏｒ－Ｃｏｕｅｔｔｅ流的流动稳定性的影响。根据溶液的粘弹特性,在无限长同心旋转圆柱间,可以把流体分为粘性层和弹性层两种层流状态。同时提出了一种简单的有效粘度模型,以探讨聚合物添加剂抑制湍流的机理。以聚氧化乙烯水溶液为例,分析了其对流体层流失稳的影响,数值计算结果与前人的实验结果比较一致。     

一种低流阻表面的流动与传热特性

采用数值模拟方法对流体在有圆孔表面的流动及传热特性进行研究。研究中分别对四种不同的工况进行数值模拟。数值模拟结果所得换热面努塞尔数Nu与采用迪图斯—波尔特(Dittus-Boelter)公式计算所得Nu数进行比较,计算误差均小于5%。研究结果表明,在四种工况下,圆孔表面由于圆孔的存在改变其表面附近流动边界层的流动结构,使得边界层内垂直于壁面的法向速度梯度变小,进而使得边界层厚度增加,且由于圆孔表面下方流体可吸收部分来自边界层以外的动量传递,降低壁面附近的湍流扰动,从而减少损耗,达到明显的减阻效果。计算结果显示:四种工况下圆孔表面的存在使得流动均有不同程度的减阻效果,四种工况中减阻效果最大可达14%;但是随着流动减阻效果的改善,圆孔表面的换热性能均有所降低。     

叶片开槽对大涵道比风扇的流动控制研究

提出利用空心结构在涡扇发动机大涵道比风扇内部从前缘到吸力面开槽,利用来流速度冲量在吸力面形成微喷气控制吸力面附面层的流动控制方法。研究不同槽道进、出口宽度和出口位置对二维叶栅的影响,选取最优方案进行三维叶片开槽。结果表明：叶片开槽可有效抑制吸力面附面层发展,减少附面层和尾迹损失,使效率增加了0.46%,失速裕度增加了1.8%,总压比增加了1.3%;微喷气流量适中并作用在吸力面附面层发展的起始位置时对附面层的抑制效果最好。     

来流附面层对吸附式压气机叶栅影响的数值研究

数值研究低速条件下来流附面层特性对吸附式压气机叶栅气动性能的影响,在不同正冲角时,设计不同方案的附面层厚度分布,对比分析叶栅出口气动参数的分布以及叶栅内的三维流场结构,讨论不同来流附面层情况下在压气机叶栅中采用附面层吸除的效果。结果表明,数值模拟结果与试验数据有较好的一致性;附面层厚度的增加导致角区流动三维性增强,且变冲角性能下降,二次流横向作用和角区范围的增加使得附面层抽吸效果减弱;当来流附面层厚度增加时,通过增加抽吸量可以有效降低强吸附式压气机叶栅的损失,变冲角性能得到改善。     

畸变进气条件下压入式矿用对旋主通风机失速机理研究

为了揭示畸变进气条件下,压入式矿用对旋主通风机内部非定常流动特性及失速机理,将分离涡模拟(Detached eddy simulation,DES)方法和出口节流阀函数相结合,对对旋风机三维全流道内的流动进行数值模拟与分析.结果表明:在节流阀系数为0.8的开度下,两级叶轮区域均出现了失速扰动,且扰动的起始位置均发生在叶...     

基于SAE模型非光滑表面对气动减阻的影响

以SAE汽车模型为研究对象,采用计算流体力学数值模拟方法研究非光滑表面布置位置对气动性能的影响。通过对SAE汽车模型的不同位置(侧部、底部、顶部、前部、尾部)布置凹坑型非光滑表面,计算SAE汽车模型的空气阻力系数,比较光滑表面与非光滑表面的流线、速度矢量以及压力,分析非光滑表面气动减阻机理和减阻效果差异的原因,根据分析结果得到了合理且能够减阻的汽车非光滑表面布置位置。     

表面微结构的尺寸参数对其减阻性能的影响

为了研究微结构尺寸参数对减阻性能的影响规律,构建了V形、L形及T形三种微结构有限元模型,采用Fluent软件进行数值模拟,分析微结构尺寸参数(高宽比、数量和间距)对减阻率、速度和涡量的影响。结果 相较于L形、T形微结构,V形微结构的减阻性能较优,减阻率可达15.6%。当V形微结构高宽比为1∶1,流体域速度为6 m/s时,减阻效果最优,减阻率可达5%;V形微结构展向数量对减阻性能的影响较小,减阻率在14%-16%之间变化;当间距值为0.05时,减阻率最大为14%。结论 微结构使得近壁区边界层内发生了湍流猝发现象,外部高速流体与壁面区域的流体分隔开,变相的增加了边界层的厚度。同时涡量集中在微结构尖端处,减弱反向旋涡的强度,抑制了低速条带的形成和发展。     

矿用对旋式主轴流通风机性能调节的试验研究

通过试验研究了矿用对旋式主轴流通风机两级叶轮叶片安装角度的匹配和叶片数对风机性能的影响,并对试验结果与轴流通风机性能的实度换算结果作了对比分析.     

动态旋叶压滤机滤室中符合幂函数规律的非牛顿型流体的流动特性

测定了在无渗透滤室中符合幂函数规律的非牛顿型流体在无槽与有槽转盘旋转下的流动状况,并且研究了转盘的形式、转速、滤室尺寸以及悬浮液的流变特性对速度分布和摩擦阻力的影响。     

沟槽形表面织构对摩擦噪声的影响

用电加工方法在制动盘蠕墨铸铁材料表面加工出沟槽形表面织构(沟槽深度为30μm、宽度为150μm、间距为500μm),采用球—平面接触方式,选取直径为10mm的Si3N4球为对磨副,对沟槽形织构表面和光滑表面进行了摩擦噪声对比试验,研究了沟槽形表面织构对界面摩擦振动噪声的影响。试验结果表明(以下结论只针对本试验选定尺寸规格的沟槽形表面织构):法向载荷对织构表面产生摩擦噪声强度的影响较小,而对光滑表面产生摩擦噪声的水平具有重要影响;沟槽形织构表面在低法向载荷下较光滑表面更易产生摩擦噪声,但随着法向载荷从5N增大到10N,光滑表面产生的摩擦噪声强度迅速增大并与织构表面的接近;沟槽形表面织构使摩擦系统更易产生多频率的摩擦振动,较早地产生摩擦噪声且其主频率成分较复杂;沟槽形织构表面比光滑表面具有较高的摩擦因数和耐磨性,沟槽形织构的存在明显地改变了接触界面摩擦磨损行为和摩擦噪声特性,但其对应关系需要进一步深入研究。     

射流参数对风力机叶片气动性能的影响

大攻角来流条件下风力机叶片尾缘处会出现严重流动分离现象,导致叶片输出功率降低,采用计算流体力学方法研究开缝分布位置及喷射角度对风力机叶片性能的影响。结果表明:射流位置参数在改善流场中作用显著,随着开缝位置坐标后移,其升力系数逐渐降低。在流场恶劣条件下,喷射角度参数对升力系数提升作用有限,2°喷射角度的性能相对较好。射流位置不超过X=0.7时,均可减弱回流区影响范围、提高升力系数。射流可以扫掠附面层低能流体,有利于削弱大尺度涡旋结构及尾缘涡,有利于提高风力机叶片设计研究水平。     

粘度对超疏水固体表面减阻影响的实验研究

为了研究流体粘度对微细结构固体表面减阻特性的影响,用飞秒激光加工技术在光滑K9玻璃表面加工出光栅微细结构,并对光滑K9玻璃和光栅结构K9玻璃表面进行硅烷化处理,用AR-G2流变仪测量了不同粘度甘油溶液在两表面的扭矩与剪切速率,根据推导出的减阻率计算公式,计算出它们各自的减阻率。结果表明:超疏水光栅微结构表面与疏水光滑表面相比具有明显的减阻特性;微细结构固体表面的减阻效果随着流体粘度的增加而显著提高。     

板坯形状对方截面无模旋压轴向可旋深度的影响

利用实验方法对比了方形和圆形板坯形状对方截面无模旋压轴向可旋深度的影响,并对其影响机理进行了理论分析。首先采用确定初始步长的方法推导了可无限扩展的方截面旋轮路径公式,在此基础上分别模拟了方形和圆形板坯的无模旋压过程,并对模拟结果进行实验验证。然后提出了轴向可旋深度的评估方法,并以此为判据,对比分析了同轴向旋压深度下圆形和方形板坯工况的后续可旋性,发现方形板坯工况优于圆形板坯工况,进而揭示其机理为：方形板坯工况旋压过程中剩余法兰形状与旋轮路径切合性较好,促进了金属径向流动均匀化。     

旋启式止回阀关闭过程瞬态流固耦合特性研究

某核电厂重要厂用水系统止回阀的内部流动特性不明,缺少相应的应力应变分析,同时也较难对其进行试验研究。为此,采用动网格方法,建立了流固耦合计算模型,并进行了仿真计算,对核电厂重要厂用水系统旋启式止回阀关闭过程的流固耦合特性进行了研究。首先,针对某核电厂止回阀原型,建立了阀门及水体模型,并进行了网格无关性验证,确定了其最终的计算模型;然后,使用profile编写了阀板运动控制规则,设置了动网格模型,利用ANSYS单向流固耦合方法,设置了其交界面与约束条件,对止回阀瞬态关闭过程进行了仿真计算;最后,对关阀过程中不同开度的流场速度压力分布和结构场应力变形变化进行了分析。研究结果表明：在止回阀的关闭过程中,阀内流场最大速度在关闭初期为17.87 m/s,并逐步降低至0 m/s;止回阀的最大等效应力和最大变形量分别出现在转轴与阀体连接处以及阀板的最下部,分别为1.547 4×10⁸ Pa和4.74 mm,并随开度减小而增大。依据计算结果得到了该止回阀关闭工况的流场变化与阀门应力、变形响应特性,提高了设备运行的可靠性,可以为设备的优化设计提供参考。     

来流马赫数对激光等离子体减阻性能影响

激光等离子体减阻是一种新概念减阻方式,用来减小高超声速飞行器的气动阻力。通过数值模拟的方法研究了飞行高度为30km时,不同来流马赫数对钝头体前部激光等离子体减阻性能的影响。结果表明,通过在钝头体前部注入激光能量形成等离子体能有效减小钝头体受到的阻力。在能量一定的情况下,随着来流马赫数增大,减小的阻力增多,减阻比逐渐减小,即使是在很大的来流马赫数的情况下,仍然有比较好的减阻效果。     

旋转盘附近加热表面的射流冲击传热研究

采用数值计算方法模拟磨削工件表面的射流冲击对流换热过程,对不同旋转速度和旋转方向下,旋转盘诱导的气旋运动和射流冲击的耦合作用进行了研究分析。在转盘诱导的气旋流动影响下,冲击射流向转盘和加热表面之间区域的侵入能力受到抑制,但气旋流动与射流冲击的耦合作用均使得加热表面的对流换热能力相对圆盘静止时得到增强;盘缘在射流冲击喷嘴附近的切向速度与射流冲击方向协调时,旋转盘诱导的气旋运动和射流冲击的耦合作用有利于改善磨削弧区的对流换热,随着转盘旋转速度的增加,其强化对流换热的效果更显著。     

双向流硬密封旋球阀在水系统的应用

在市政和大型工矿企业里面的水系统上经常需要双向切断功能的阀门,介绍了一种双向流硬密封旋球阀和该阀门的研究背景,阐述了双向流硬密封旋球阀的密封原理及结构特点,并对阀门的特性进行了分析和研究,证明了双向流硬密封旋球阀在水系统上的适应性和市场的发展前景.