恒温槽整流栅结构设计优化研究

整流栅的结构对恒温槽的温度均匀起着重要作用。针对现有的某型恒温槽，基于计算流体力学，建立优化模型并提出整流栅结构设计优化方法，对整流栅的种类以及结构参数进行了分析与优化，探究了不同参数下的恒温槽工作性能与流场分布状况，以设计出最佳整流栅结构，并将所设计整流栅结构进行试验验证，试验结果表明：安装有数值模拟所得最优整流栅结构的恒温槽，在设置温度为37℃的条件下，恒温槽工作区最大温差小于0.01℃,其温度均匀性能良好，达到了相关设计要求。     

双层桨叶的桨间距对搅拌效果的影响

以底部椭圆封头、四块挡板均布的搅拌釜为例,采用商业软件ANSYS Fluent对6斜叶双层开启涡轮式搅拌器的搅拌流场进行了数值模拟,研究了不同桨间距对流量的影响,并通过PIV试验和企业实际使用的搅拌釜的粒子固液搅拌试验验证了双层桨叶的搅拌效果。结果表明,当桨间距小于桨径时,双层桨叶产生的流动能形成一个大的循环流动场;当桨间距大于等于桨径时,两桨叶各自形成循环,釜内流体有分区流动现象;随着桨间距的增加,近液面的"搅拌死区"逐渐减小;桨间距为桨径的0.85倍时,桨叶叶端与挡板之间各形成一个小循环流场,搅拌釜内整体有个大循环流场,近液面的"搅拌死区"也较小,有利于搅拌釜内的固液搅拌混合;从节能和搅拌效果考虑,双桨远优于单桨。     

动力汽车用锂电池热管理系统仿真分析

为了研究动力汽车用锂电池温度场分布,建立了单体电池及电池组仿真模型,通过实验与FLUENT软件模拟验证的方式分析单体电池温度场。通过仿真分析讨论电池组温度场,采用三种不同的进出风方式进行空气强制冷却电池组,分析了进出风口有倾角与无倾角的不同温度控制效果,结果表明带有倾角的进出风方式有利于降低电池组最高温度。采用电池组壳体侧面开孔方式进行电池组热管理,可有效改善电池组放电过程的温度分布均匀性。     

太阳能烟囱应用于食物干燥系统的传热与流动分析

针对一种太阳能烟囱模型中的自然通风进行研究,选择k-ε方程建立模型,利用计算流体力学(CFD)软件对不同集热板倾角和烟囱高度的4个模型内空气温度和流速进行数值模拟,以更直观地研究模型内空气各个位置的状态,分析系统内的传热和流动,找出最优结构。综合温度和速度分布图,经济性和干燥效果的考虑,集热板倾角15,烟囱高度为0.41m的太阳能烟囱模型为最优结构。     

双面光伏组件安装特点的模拟研究

针对影响双面光伏组件背面接收的太阳辐射量的因素进行了研究,应用PVsyst软件,以采用前后排光伏组件固定间距、固定式光伏支架安装的光伏发电系统为例,以草地作为代表地表特征,模拟分析了双面光伏组件在不同安装高度和不同安装倾角条件下其背面接收的太阳辐射量的变化情况.研究结果表明,当双面光伏组件的安装倾角一定时,其安装高度与...     

搅拌式风力致热装置的参数设计

以搅拌式风力致热装置为研究对象,选用垂直轴风力机,叶片为NACA0024翼型叶片,建立数学模型,通过力矩和功率匹配计算,设计搅拌桨的直径,并根据搅拌桨的直径计算搅拌桨宽度、搅拌桶直径及液面深度等参数。研究表明:该设备搅拌致热效率高,设备简单可靠,能为家庭取暖及提供热水,且能有效减缓常规能源紧缺的压力。     

单缸柴油机的非道路国三排放开发

为了使115 mm缸径单缸柴油机满足非道路柴油机第三阶段排放要求,对其进行了试验研究,分析了其所应采用的技术路线,适当改进了柴油机本体结构,减小喷油器安装倾角,同时将燃油系统喷射压力由44 MPa提高至60 MPa以上,优化设计紧凑的燃烧室形状,匹配了合适的气道涡流比,排放试验结果表明,采用优化设计后的方案,柴油机满足排放法规要求。     

管壳式相变蓄热器热性能分析及结构优化

针对管壳式相变蓄热器换热速率较慢的问题,建立多管束大空间相变蓄热器模型数值模拟的研究换热管排列方式及翅片参数对换热效果的影响。通过观察温度和速度场、固液相界面、Nu及液相分数与时间的关系,分析蓄/放热传热过程。研究结果表明：采用正三角排列可增强换热管间热扰的影响,提高相变材料(phase change material, PCM)熔化速率;蓄热过程中传热以自然对流为主,放热过程中传热以导热为主;合理调整不同位置换热管节距,可改善蓄热器温度分布均匀性;适当增加翅片数量及高度有利于提高PCM换热速率,蓄热器最佳翅片数量为8组,高度为25 mm。     

感应加热温度均匀性影响因素的实验研究

镍基高温合金FGH4096是高性能发动机涡轮盘、环形件及其他热端部件的关键材料。以其为研究对象,搭建感应加热实验平台,设计不同工况,通过实验方法研究感应加热过程中影响合金试棒温度分布均匀性的因素。实验结果表明:在试棒两端安装陶瓷片对其温度分布均匀性影响不大;用保温棉包裹试棒,适当降低加热速率可以提高合金试棒温度场分布均匀性;感应线圈尺寸对合金试棒温度分布均匀性影响较大。     

重力式热管串联运行的性能研究

对一种用于太阳能—土壤源热泵地板采暖系统中的碳钢/水重力式热管进行了实验研究。该热管全长0.8m,内外径分别为12mm和15mm。蒸发段采用水加热,冷凝段采用风冷。在不同的串联方式、倾角(-2°~90°)、热水温度(40~60℃)、热水流量(0.1~0.3m3/h)及蒸发段长度(30~180mm)下进行了串联热管的性能实验。实验结果表明:串联热管的传热功率和壁面温度均随供水温度和水流量的提高而持续增长,随倾角和蒸发段长度的增加而先增长后下降;串联热管在倾角为30°~40°、热水温度为60℃、热水流量为0.3m3/h、蒸发段长度为120mm、D型串联的条件下运行最佳。根据实验现象和数据分析了不同条件下串联热管的传热机理,给出了串联热管的工作特性。     

倾斜安装对注液封条两相流分配特性的影响

板翅式换热器作为天然气液化(LNG)工艺中主低温换热器,其内部两相冷剂分配不均影响了换热性能,并导致天然气液化效率降低。为了探究不同倾斜安装形式的LNG板翅式换热器内部两相流动均布特性,以注液封条作为LNG板翅式换热器内的两相均布结构,采用数值模拟的方法研究两相冷剂在不同倾斜安装位置注液封条内的流动均布规律。对比分析40个工况下的流量不均匀度以及离散系数,结果表明:(1)注液封条内气液两相的分配特性为中间通道流量大于两侧通道流量,不同安装形式对注液封条内两相分配的总趋势影响较小;(2)不同偏移角度下,不同安装形式的注液封条两相均匀性变化规律不同,封条竖直向上安装均匀性随偏移角度增加而优化,竖直向下安装左偏均匀性优于右偏,水平安装均匀性随偏移角度变化较小;(3)侧倾对于不同安装形式的注液封条均匀性影响一致,侧倾角度越大,均匀性越差。因此,在实际工程中,应避免侧倾安装形式。     

生物制氢反应器流场的数值模拟

将CFD技术应用于生物制氢反应器的数值模拟和流场分析,基于标准紊动能.紊动能耗散率(k-ε)方程求解,得到详细的流场信息;比较不同桨槽径比和不同搅拌转速下的流场,分析流场变化对生物制氢工艺的影响.结果表明,桨槽径比为0.6的PBT桨能够产生合理的径向速度分布使微生物与底物充分接触,输入的能量大多耗散在搅拌桨附近,适合生物制氢反应器的工艺需要.通过计算得到了不同转速下的反应区入口流量和扭矩,对进一步研究生物制氢反应器的工业化应用和运行控制有一定参考价值.     

基于当地纬度倾角太阳能集热棚集热特性分析

选取太阳能烟囱集热棚集热特性为研究对象,采用40°作为太阳能烟囱集热棚倾角进行实验测试,对集热棚内蓄热层在该倾角下不同太阳总辐照度(GHI)的最高温度,温度场均匀性,蓄热层壁面Nu展开分析。结果表明,随着GHI的增大,蓄热层最高温度及温度场均匀性变化趋势不同。对湍流强制对流传热的准则间关联式进行拟合,利用最小二乘法得出在Re为1.3×10~4~3.0×10~5、Pr为0.694~0.703范围之间,基于当地纬度集热棚倾角湍流强制对流传热准则间关联式,耦合系数为0.9261。     

太阳能热泵干燥室气流组织优化研究

为优化太阳能热泵干燥室内气流组织,将计算流体力学(CFD)技术与正交性实验相结合,采用9组正交实验对干燥室(2 400 mm×1 200 mm×2 200 mm)内部气流进行模拟,对比送风孔板的入口风速(2～6 m/s)、孔径大小(6～16 mm)以及送风量(1 000～3 000 m~3/h)对气流组织均匀性的影响程度,对模拟数据进行极差和方差分析,综合分析各因素的影响趋势,进而选取最优工况。结果表明:流速均匀性随入口风速的增加而降低,随孔径的增大而增加,风量的变化对其影响相对较小;温度均匀性随孔径的增大而增加,风量变化对温度均匀性影响较大;确定在入口风速2 m/s,孔径16 mm,送风量为3 000 m~3/h时干燥室气流均匀性最优。     

全寿命周期内光伏发电最佳经济安装倾角研究

光伏电站阵列安装倾角不同对工程土建、电气工程量等都有一定的影响。当光伏电站总装机容量不变时,在最佳倾角附近一定角度范围内变化安装倾角,得出相对应的发电量及土建、电气工程量均随安装倾角的减小而减少的结论。在光伏电站全寿命周期内,对每个倾角的投资总费用与全部发电收益进行计算,并采用差额内部收益率法对相邻倾角的投资差额与收益差额进行研究,最后得出了光伏电站的最佳经济安装倾角,为工程建设的最经济性投资提供参考依据。     

交流330 kV分段式复合绝缘子均压特性研究

为改善330 kV分段式复合绝缘子的电磁工作环境,优化均压环结构,配置合适的均压方案,采用三维有限元软件进行建模分析计算,比较大均压环参数（环径、管径、罩入深度）与表面场强的关系,综合考虑选择其参数配置,在确定大均压环尺寸的基础上对小均压环的参数进行优化,得到合理的均压结构参数：大均压环环径、管径、罩入深度分别为350 mm、50 mm、125 mm;小均压环环径、管径、罩入深度分别为100 mm、25 mm、20 mm。该方案有效改善了均压环与复合绝缘子表面场强分布的不均匀性,对实际工程具有一定的借鉴意义。     

增压柴油机EGR系统文丘里管的结构优化

利用CFD软件建立了某增压柴油机EGR系统中所需的文丘里管模型,通过模拟不同尺寸的文丘里管分析了各种情况下的压降及均匀性。研究结果表明:采用总长为300mm,直径为22mm,18°压缩角和12°扩压角的文丘里管能够满足该增压柴油机压降及均匀性的要求。     

气液搅拌流场中不同通气结构的CFD模拟

使用数值模拟的方法研究了气液两相在同一种搅拌反应器、4种不同氧化喷枪结构的流场特点.采用Euler-Euler双流体模型,用RNG k-∈两方程湍流模型分析流场、多重参考系法处理搅拌桨区域,获得了不同氧化喷枪结构的流场气含率.结果表明:90°弯管带翼结构可以达到更好的搅拌效果,速度场更合理,气泡轨迹更理想,并且在典型平面上的气含率更高.     

KR搅拌脱硫设备生产振动的分析与研究

以KR铁水搅拌脱硫装置为研究对象,采用三维建模、CAE数值仿真对该KR搅拌脱硫设备整体结构进行了有约束模态分析,找到了造成升降小车和设备框架剧烈振动的主要原因是搅拌桨的工艺转速使电机转动频率与整体结构固有频率过于接近,导致共振,为问题的解决和进一步的设备优化提供了参考和依据。     

基于Workbench的固体电蓄热装置换热通道参数优化

为了解决固体电蓄热装置储释热过程的温度分布均匀性问题,需要对蓄热体换热通道结构参数开展优化设计。根据对称性建立了表征空气与蓄热材料传热过程的传热单元,以传热单元平均温度最大和压力损失最小为优化目标,基于ANSYS Workbench的响应面优化模块对蓄热砖的几何参数(高度、宽度、厚度)和换热通道宽度开展优化设计。结果表明：恒定入口流速下,换热通道高度和宽度的增加,对传热单元平均温度的提高影响较小,但是换热通道宽度对压力损失的改变有显著影响;蓄热砖宽度或高度对于蓄热过程平均温度的改变影响明显,水平方向蓄热砖宽度由15 mm增加到40 mm平均温度降低约7.5 K,竖直方向蓄热砖高度由15 mm增加到30 mm整体蓄热温度线性降低(降温幅度7.5 K),竖直方向蓄热砖高度为20 mm、入口温度1 023 K时升温速度达到297.5 K/h;通过传热单元结构参数敏感性分析可知,设计换热通道选择的蓄热砖宽度和高度均不宜过大。