气体罗茨流量计压力损失的数值模拟

采用计算流体动力学数值模拟软件PumpLinx对口径为50 mm的气体罗茨流量计进行数值模拟研究,考察分析了四种不同流量下气体罗茨流量计内部的压力和速度分布情况。将数值模拟得到的压损值与实验得到的测试值比较,两者的趋势是一致的,误差在一定的范围内。研究表明采用工程软件PumpLinx模拟罗茨流量计内部流动是可行的,模拟结果是可靠的。     

纺锤体流量计的流场数值模拟

介绍了一种新型的节流式差压流量计——纺锤体流量计（又名槽道流量计）。数值模拟结果表明,在来流规则或畸变情况下纺锤体等直径段部分均能很好地形成环形槽道流动,使测量重复性和精确度得到大幅提高成为可能;同时,由于完全避免了流动分离,在高雷诺数下的压力损失与所得差压之比可小于孔板流量计的二分之一。实验结果验证了数值模拟的可靠性。     

高频脉冲管制冷机交变蓄冷器流动阻力特性实验研究——第三部分：理论分析与实验结果

从基本方程人手分析交变流动蓄冷器,得到了不同于稳态流动的交变流动阻力系数定义,并在动态实验台的基础上,研究高频交变流动蓄冷器的阻力特性.实验中发现交变流动与稳态流动阻力系数的关系不能用简单的倍数关系表示,finst/fst比例因子随着瞬态雷诺数而变化;交变流动阻力系数随瞬时Re变化存在非对称性.所得实验结果对于高频脉冲管制冷机的整机数值模拟有重要的参考价值.     

加氢站高压低温氢气泄漏扩散数值研究

为了明确加氢站发生高压氢气泄漏后形成可燃区域的分布特性,进行了某加氢站中的35 MPa和70 MPa加氢机发生泄漏事故的数值模拟。研究了泄漏孔径和氢气预冷温度对稳态可燃区域分布形态和体积的影响。计算结果表明,70 MPa加氢机泄漏形成的可燃区域体积约为35 MPa加氢机的两倍。泄漏孔尺寸对可燃区域体积有非常显著的影响。随着预冷温度的降低,射流边界层的气流速度降低,氢气质量分数增大,且后者对稳态可燃区域体积的影响更大,尤其在发生中孔泄漏时,随着氢气预冷温度从300 K降低至240 K,35 MPa加氢机泄漏形成的可燃区域体积从5 590 m³增加到16 835 m³,增长率为201.16%,同时可燃区域的形态从“平面”转换到“羽状”。     

加氢机用超高压科里奥利质量流量计北大核心CSCD

根据燃料电池车(FCV)加氢机用流量计的技术指标要求,研制出适用于高压气体填充用途的科里奥利质量流量计。以耐压120 MPa的CA004型流量计为例,从计量管的内径设定、双环路的选择、计量管的几何形状设计、计量管的各种振动模式验证、接头的层压管构造、计量管的材料选择、强度计算等方面,对该流量计的研制过程和特点进行了说明。仪表误差、压力和温度影响的试验结果表明,该流量计满足填充精度在±1%以内的使用要求,可在加氢机的流量计量中使用。     

球形密闭容器内氢气浓度对混合 气体燃爆特性的影响

为了研究不同体积分数的氢气 空气混合气体的燃爆压力及压力上升速率,采用20 L球形容器进行实验研究,并利用Fluent软件基于Navier-Stokes方程组以及k-ε湍流模型进行数值模拟研究。通过数值模拟研究氢气燃爆过程中的压力变化、温度分布及火焰传播过程,得到的模拟结果和实验结果基本吻合。结果表明,随着氢气体积分数的增加,最大燃爆压力呈现先增大后减小的趋势,在氢气体积分数为30%时达到最大,为0.761 5 MPa;升压速率最快,为0.299 2 MPa。数值模拟获得了燃爆过程不同时刻的可燃气体组分质量浓度分布、压力场、温度场和气流速度矢量,为实际应用中防爆、抑爆提供了理论依据。     

翅片管式气-液换热器变工况下传热特性研究

采用FLUENT软件对高温空气-混合硝酸盐在翅片管式换热器中的换热进行了三维数值模拟,研究其换热与流动特性。模拟主要考察对于不同压力工况下及不同Re数的高温空气,换热器的换热及阻力特性。计算结果表明:随着空气侧流速及空气压力的增加,空气侧表面换热系数都有显著增加,同时流动阻力也有所增加。低压力工况时的换热及阻力特性曲线几乎随空气流速呈线性相关,高压力工况流动和换热呈非线性趋势。将数值模拟结果与实验结果进行了对比,对数值模拟结果的准确性进行了验证,并得出了流体物性对换热器性能的影响,给出了翅片管换热器在不同条件下的换热准则方程式。     

气体涡轮流量计流道压力损失的数值模拟

采用计算流体力学(CFD)的方法对一口径为80mm的气体涡轮流量计进行工况条件的数值模拟研究.通过计算,分析了流量计在不同流量下,各部件包括前整流器、前导流器、机芯壳体、叶轮支座、叶轮和后导流器对压力损失的影响,给出了各部件的流量与压力损失的关系曲线及其压力损失比例.数值模拟结果与实验结果相符,进而从流道内的压力分布和流场分析压力损失原因并提出减少压力损失的改进思路.     

LNG加气机检定装置流量计性能分析

为了找出影响液化天然气(LNG)加气机检定装置的主标准器——质量流量计的测量准确度的主要因素,为进一步提高检定装置的计量性能提供理论依据,通过CFD软件对流量计测量管内流场进行数值模拟.通过数值模拟计算,得出不同工况条件下流量计内部流场的分布情况,通过分析流量计的工作压力、质量流量和温度等参数对流量计准确度的影响,提出提高流量计的计量性能的办法.     

动量式气体流量计内部流场特性与测量性能研究

采用数值模拟与实验验证相结合的方法,得到了动量式气体流量计内部的流场,分析了流量变化时受力元件阻力系数的变化规律,研究了受力元件的形状、安装误差对测量性能的影响。研究结果表明,动量式流量计的阻力系数在量程范围内有较大变化,必须对阻力系数随雷诺数的关系式予以拟合;长方形受力元件阻力系数的拟合公式计算误差最小,拟合结果与实验数据的最大误差为0.32%,应优先选用;安装误差引起的阻力系数误差不大于0.32%,对测量精度影响较小,动量式流量计适合在线安装。     

科氏质量流量计测量含气液体流量关键技术综述

含气液体流量测量是科氏质量流量计面临的测量难题,对科氏质量流量计的驱动技术、信号处理技术都提出更高的要求。从驱动、信号处理、误差修正这3大核心技术出发对科氏质量流量计测量含气液体流量进行综述,分析含气液体流量下,驱动、信号处理以及误差修正技术的难点,并针对难点总结出含气液体流量下最佳的驱动技术、信号处理技术和误差修正技术。分析含气液体流量科氏质量流量计原始测量误差大的原因以及采用修正方法修正后的测量精度依旧无法达到单相流测量精度0.1级的原因,为提高科氏质量流量计测量含气液体流量的准确度提供参考。     

冷凝器流程布置方案的研究与探讨

基于传热单元法，建立了冷凝器的稳态分布参数模型。经与前人的实验研究结果进行对比，数值模拟结果与实验结果吻合良好。运用该模型详细分析了六种不同流程布置的二排管冷凝器的换热和流动特性。研究结果表明：单回路冷凝器中，逆流布置换热最好，错流其次，顺流最差；对任一流程布置的冷凝器，当风量不变时，必然存在一最佳冷媒流量使冷凝器性能达到最佳；当冷媒流量保持不变时，也相应存在一个最佳风量，使冷凝器性能最佳。冷凝器流路布置中，重力的影响不可忽略。针对单回路冷凝器进出口总压降过大，沿程压降、热阻及换热系数分布不均匀，提出了一些实用性的分流原则，如双“N”流路，相变点分流等并进行了深入细致的讨论。该研究方法为冷凝器流程布置的优化设计提供了理论基础和指导方向。     

光面式高压氢气泄漏快速可视化检测方法及数值仿真研究

针对高压氢泄漏扩散的检测问题,国内外学者利用实验和数值模拟等方法进行了相关研究,提出了一些检测方法,这些检测方法结果可靠,但是普遍存在反映速度慢的不足。本文提出了一种光面式高压氢气泄漏快速可视化检测方法,利用半导体激光器发射激光,通过柱面透镜组及反射镜后形成光面（laser sheet）照射储氢罐,利用安装在储氢罐上方特定位置的CCD相机拍照采集图像并传输至计算机,经数字图像处理后对高压氢气泄漏情况进行鉴别。基于该方法开展仿真实验,建立高压氢气射流的分层流动模型,实验结果与前人研究的实验公式吻合,证明了该方法的可行性;开展了泄漏口直径为1 mm 时3,5,7 MPa压强的仿真实验,以及压强为5 MPa时泄漏口直径为0.5,1,1.5 mm的仿真实验,获得了高压氢气泄漏口直径与特定高度、气射流边界层直径的解析关系,以及高压氢气压力与射流边界层直径的解析关系,为实现高压氢气泄漏快速准确检测提供了有力支撑。     

镍基高温合金调压铸造非线性压力曲线设计与验证

目的 针对变截面铸件在调压铸造充型阶段出现充型不稳定这一问题,结合数值模拟分析,提出非线性压力曲线的设计方法。方法 基于Pro CAST软件对不同壁厚和不同截面比的模型进行模拟,研究在不同加压速度和不同型壳预热温度下不同壁厚模型浇口速度的变化情况,以及在不同加压速度下不同截面比模型浇口速度的变化情况。针对数值模拟结果提出变截面模型工艺优化方法,设计特征模型进行数值模拟验证;推导在实际调压铸造充型过程中加压速度与充型速度的关系,并利用水力学模拟进行验证。结果 用非线性加压进行数值模拟,相对于线性加压充型过程,其浇口速度普遍呈下降趋势,其中最大浇口速度由0.29 m/s下降到0.2m/s,降幅为45%;在变截面前后,浇口速度呈周期性波动,说明非线性加压充型较为稳定;对推导出的加压速度计算公式进行了水力学模拟实验,从充型形态可以看出,在变截面处水流波动平稳,验证了加压速度计算公式的正确性。结论 通过研究变截面突变浇口速度的变化情况,提出了非线性加压方法,有效解决了调压铸造过程中出现的金属液飞溅、振荡、充型不稳定等问题,不仅提高了铸件的成品率,而且优化了调压设备的精准控压。     

曲轴轮毂中间齿精压成形工艺研究

目的为了解决某型号曲轴轮毂中间齿形充填困难的问题。方法对齿形精压过程进行了数值模拟,分析了不同摩擦因数、减压孔尺寸对金属流动分布、等效应变及成形载荷的影响,并进行了试验验证。结果摩擦因数影响变形金属轴向和径向的流动分布,减压孔尺寸影响分流面位置及金属的流动速度;根据模拟结果,生产出了合格的产品。结论摩擦因数过小,径向流动阻力减小,不利于金属轴向流动充填齿形,较大的摩擦因数有利于齿形充填,但是摩擦因数过大会导致成形载荷过大;随着减压孔直径增大,金属的分流面外移,对大直径处齿形充填不利。模拟结果对实际生产具有重要的指导意义。     

1 000 MPa级高强钢焊接件的氢脆敏感性研究

利用氢渗透试验、慢应变速率拉伸试验(SSRT)研究了1 000MPa级高强钢(HSS)焊接件在海水中的氢渗透行为及其应力腐蚀敏感性,结合SEM观察了试样的断口特征,并利用电化学试验和显微组织观察分析了焊接件不同区域的氢脆特征。结果表明:相对于焊缝区(WM)和母材区(BM),热影响区(HAZ)的自腐蚀电位最负、析氢电位最正,更容易发生腐蚀和析氢行为。热影响区的氢扩散系数最大,具有较强的吸氢倾向。动态电化学充氢对高强钢焊接件的影响主要体现在对塑性的损减方面;随着极化电位的负移,高强钢焊接件的强度没有明显变化,但断面收缩率、断后延伸率均减小,断裂方式逐渐由韧性断裂变为解理断裂;当极化电位约为-930mV(vs SCE)时,高强钢焊接件的氢脆系数达25%;在不同充氢极化电位下,焊接件试样的断裂位置多在热影响区。     

液体流量计在线检定实验研究与数值模拟

根据计算流体力学原理（CFD）,对不同的管道条件进行数值模拟,分析管道内流场分布情况,并通过实流试验和CFD数值模拟试验的结果比较,讨论了影响在线流量计检定结果的因素。将CFD技术应用到现场在线流量计检定,能够优化检定结果,保证数据的可靠性,从而更好解决一部分不能离线检定的流量计的量值溯源问题。     

Characteristics of flow and heat transfer of shell-and-tube heat exchangers with overlapped helical baffles

The characteristics of flow and heat transfer of shell-and-tube heat exchangers with overlapped helical baffles (STHXsHB) were illustrated through a theoretical analysis and numerical simulation. The ideal helical flow model was constructed to demonstrate parts of the flow characteristics of the STHXsHB, providing theoretical evidence of short-circuit and back flows in a triangular zone. The numerical simulation was adopted to describe the characteristics of helical, leakage, and bypass streams. In a fully developed section, the distribution of velocity and wall heat transfer coefficient has a similar trend, which presents the effect of leakage and bypass streams. The short-circuit flow accelerates the axial velocity of the flow through the triangular zone. Moreover, the back flow enhances the local heat transfer and causes the ascent of flow resistance. This study shows the detailed features of helical flow in STHXsHB, which can inspire a reasonable optimization on the shell-side structure.     

航空发动机气动附加阻力修正测点布置与试验

通过对某型发动机的室内试车间的整场流场特性进行数值模拟研究,得到发动机试车间内的流场状况,分析了试车间内的速度、静压等物理量,绘制整场流线,针对试车间的气动附加阻力截面法修正方法,研究了在不同截面下的速度、静压变化规律,为气动附加阻力修正截面法在实际试车中的测量布点提供了依据,并且做了某型发动机室内试车台的实测试验,得到了测量及计算结果。结果表明,数值模拟可以清晰的模拟出试车时的整场状态,能得到实测不便测量部分的数据,可以对试车间不便搭建测量的位置进行补充,基于仿真得到的测点布局满足测量和计算的需求。