基于CFD的惯性管流动特性研究

湍流和近壁处理对惯性管计算结果有重要影响,这是造成基于一维、小压比的惯性管模型存在较大偏差的根本原因.借助商用计算流体动力学(CFD)软件F1uent,采用Reynolds时均方程对惯性管内气体流动进行数值模拟.构建包括惯性管和气库的二维轴对称数学模型.研究4种不同湍流模型对计算结果的影响.模拟结果表明:以调相角为标准...     

离心泵瞬态空化流动及压力脉动特性

基于RNG k-ε湍流模型及输运方程空化模型,考虑空化流动可压缩性影响修正湍流模型,考虑湍流压力脉动对饱和压力影响修正空化模型,对小流量工况离心泵瞬态空化流动进行数值模拟,计算所得扬程随进口压力变化曲线与试验结果吻合较好,能较准确预测离心泵在空化临界点扬程陡降过程。在离心泵叶轮流道中间与叶片压力面、吸力面布置监测点,对比分析非空化、空化时叶轮内压力脉动特性。结果表明：叶轮内压力脉动主频为叶轮转频;在叶轮流道及叶片吸力面,叶轮内压力脉动最大幅值由进口至出口逐渐增大,而在叶片压力面,压力脉动最大幅值在叶片进口4/5处最大。空化流动各监测点压力脉动最大幅值大于非空化,在流道进口处约为非空化时2倍。受蜗舌结构影响,叶轮内各流道空化区域分布不均匀。     

管道内冰浆流动压降特性模拟和实验研究

本文采用以颗粒相动力学为基础的Euler-Euler模型,利用FLUENT研究冰浆在水平直管、90°弯管和T型管中的流动压降特性(计算过程不考虑相变)。模拟结果显示,在管道入口处压降较明显,90°弯管拐弯后内侧压力小于外侧,T型管在分流直角拐角处出现压力最高点和最低点。冰浆流动实验发现,冰浆单位压降随流速和含冰率的增加而增大,且3种管型中直管压降最小,T型管压降最大。对比实验与模拟结果,单位压降随流速的变化趋势一致,且误差在20%以内,但在大流速时,模拟值大于实验值。     

超导电缆波纹管内过冷液氮流动阻力特性研究

基于Fluent软件,采用30 m高温超导电缆模型,分析了波纹管几何结构对恒温器内液氮压力损失的影响,也与光滑管的流阻特性进行了对比分析.结果表明:压力损失与液氮流量的平方成正比,在相同体积流量下,过冷液氮在波纹管内的压力损失随着波纹管波距的增大而减小,随着波纹管波高的增大而增大.     

基于CFD和声学有限元法的抗性消声器性能研究

空气动力学性能和声学性能是用来评价抗性消声器优劣的主要指标。针对管道消声中常用的抗性消声器,利用计算流体动力学(CFD)方法模拟三种不同结构抗性消声器内部流场的压强分布特性,获得抗性消声器的压力损失,并与半经验公式的计算结果进行对比,分析不同结构抗性消声器的空气动力学性能以及半经验公式法的适用性;利用声学有限元方法对三种结构抗性消声器的传递损失进行计算,定性地分析和验证三种抗性消声器的声学性能。研究结果可为抗性消声器的结构优化设计和综合性能的提高提供参考。     

基于CFD方法的调节阀流动噪声预测

阀门的噪声是阀门的重要性能指标之一。流体噪声是阀门噪声中重要的源之一,特别是阀门流速较高时,流体噪声的影响更加突出。使用计算流体力学（CFD）和声学计算方法,对某一种调节阀门的管路流体噪声使用瞬态方法和准稳态方法进行分析,并同试验的结果进行对比。对两种方法的优劣进行比较。     

长颈管交变流动阻力特性的实验研究

测量了２０大气压下长颈管（直径０．６、１．０,２．０ｍｍ,长１００￣１５００ｍｍ）在频率为４０,５０,６０,７０Ｈｚ下的交流流动的阻抗。利用试验值对小振幅声波情况下细管纯阻力和感抗的公式进行修正,得到大振幅声波情况下的经验公式,工质为氦气,实验在常温下进行。     

基于CFD的弯管流动与换热影响因素研究

弯管供热广泛存在于实际生活与工程应用中,基于不同影响因素分析弯管流动与换热规律,构建弯管流动与换热的准则关联式。基于计算流体动力学CFD原理,在验证模拟可靠性的前提下,对不同雷诺数Re、相对弯曲半径r、折角θ下的三维DN192弯管进行数值计算,揭示其内部流场的分布情况。结果表明：压降Δp、努塞尔数Nu随着雷诺数、折角的增大而增大,随着相对弯曲半径的增大而减小;阻力系数f随着雷诺数、相对弯曲半径的增大而减小,随着折角的增大而增大;流动与换热准则关联式的拟合值与模拟值吻合度很高;弯管的综合换热性能η随雷诺数的增大呈先增大后减小的规律,当Re为2 000时,弯管综合换热性能最好,在Re=2 000,r=0.5,θ=π/6时,η最大为1.79。在弯管供热设计中,尽量采用相对弯曲半径较小,来流雷诺数控制在2 000左右的弯管,以获得最佳的综合换热性能。研究结果可为弯管供热设计与优化提供相关参考。     

超音速条件下基于CFD的压力探针校准特性数值模拟

对超音速条件下倒角型总压探针的校准特性进行了数值模拟研究,并对影响校准特性的关键影响量进行了分析,得到了总压系数随着位置、压力、总温、马赫数几个关键参数的变化规律。数值模拟结果和实验结果进行了对比,二者较为接近。研究结果表明,安装位置的选择对倒角总压探针总压系数影响较大,探针的安装位置越接近风洞上游,总压系数绝对值越小;倒角型总压探针总压系数的绝对值随温度和压力的升高而减小,随马赫数的升高而增大。     

离心泵蜗壳内非定常流动特性

基于修正的RNG k-ε湍流模型和输运方程空化模型,对离心泵内部非空化和空化的非定常流动进行了数值模拟,计算结果与试验结果吻合较好,验证了数值模型和计算方法的准确性。在离心泵蜗壳内布置了5个监测点,分析了蜗壳内非空化和空化工况时流动特性。结果表明:离心泵非空化和临界空化工况下,蜗壳内压力脉动的主频为叶片通过频率145 Hz或290 Hz,而在充分发展空化工况下,压力脉动的主频非常低,可能原因是空泡剧烈的脱落及溃灭引起的。三种工况下,离心泵蜗壳第2断面附近的压力脉动最大幅值均远大于其它监测点,原因是此处存在较强的二次流,出现了两个非对称反向旋涡,两个旋涡的涡心位置、形状、强度随时间不断变化,对流动产生较强扰动,诱发强烈的压力脉动。     

变排量压缩机汽车空调制冷系统特性分析

为了解决变排量压缩机汽车空调系统振荡和蒸发器结霜问题,对该系统稳态特性进行分析。建立了变排量压缩机汽车空调制冷系统稳态模型,模拟结果与试验数据吻合较好。系统存在变排量压缩机定转速定行程、变转速定行程、定转速变行程和变转速变行程四种运行方式,本文对四种方式下汽车空调制冷系统的稳态特性进行了分析。研究首次发现,在变活塞行程情况下,与定行程方式下性能参数——对应关系不同,蒸发压力、制冷量等系统参数表现为多值对应关系,系统存在“性能带”,可使蒸发压力保持在一个较小的范围内变化。变排量压缩机汽车空调制冷系统性能带的发现和提出,丰富和发展了制冷系统特性分析理论。     

汽车空调旋叶式压缩机排气阀片的振动特性

排气阀片是汽车空调旋叶式压缩机中的关键零件,是压缩机主要振动噪声源之一。通过对排气阀片结构运动分析,建立了阀片振动的数学模型,并求解了压缩机排气阀片的固有频率及强迫振动。利用UG NX Nastran模态计算,确定了排气阀片的固有频率和振型。测试结果证明,压缩机的外壳振动总加速度、噪声和排气脉动都低于美国通用汽车公司“GMW标准”的规定上限,证明排气阀片工作的工作状态是可靠的。但研究结果表明,阀片振动的极限位移同限位板高度比较接近,因此,提高限位板的高度或者限制阀片的振幅以进一步控制系统的排气脉动和噪声仍然具有一定的空间。分析结果对排气阀片乃至压缩机整体的振动分析与控制以及故障诊断具有参考价值。     

双级膨胀腔消声器声学与阻力特性的CFD仿真分析

使用二维轴对称时域CFD法计算双级膨胀腔消声器在无流和有流条件下的声衰减性能,并与实测结果进行比较。由于时域方法在计算中可以考虑复杂气流流动和介质粘性的影响,因而可以比较准确地预测双级膨胀腔消声器的传递损失。基于定常流动模型,使用Fluent软件预测双级膨胀腔消声器的压力损失,CFD计算结果与实验测量结果吻合良好。     

CFD流动调整器性能评价方法研究

针对当前流动调整器性能评价依赖于具体管道系统,无法及时反馈、改进调整器结构等问题,提出一种基于CFD仿真技术的流动调整器性能评价方法。首先,建立流动调整器评价方法坐标系,并求解出各采样点坐标;然后,推导管道截面流速场充分发展性的判断依据,进而得出流动调整器整流效果评价指标;最后,采用CFD仿真技术对栅格式流动调整器进行验证实验。结果表明:提出的评价方法能快速、有效地对栅格式调整器下游流场充分发展性进行评判,有助于分析不同雷诺数下调整器性能的变化规律,并验证当5.84×10~6≤Re≤5.84×10~8,栅格式调整器下游不规则流场达到充分发展所需最少直管长度仅为不带调整器的0.5~0.6倍,对加速流动调整器设计、推动流体能源监测具有参考价值。     

小麦颗粒弯管流动特性数值模拟研究

目的 为研究小麦颗粒在弯管处的气力输送的特性。方法 以欧拉-欧拉双流体模型为基础,结合壁面碰撞摩擦模型、颗粒动理学的固体应力和Gidaspow曳力模型构建出小麦颗粒在弯管处的气力输送模型,采用FLUENT对弯管处小麦颗粒气力输送过程进行数值模拟,分析小麦颗粒在流经弯管过程中及弯管后直管中的小麦颗粒密度分布、气固两相速度、小麦颗粒与壁面剪切力和颗粒相湍动能。结果 经过仿真分析和实验验证,小麦颗粒在流经弯管过程中,其颗粒相体积分数、气固两相速度、颗粒和壁面剪切力以及颗粒相湍动能4个方面随着流入弯管的角度变化而改变;由于颗粒-颗粒、颗粒-管壁之间的碰撞摩擦,小麦颗粒在流出弯管后随着输送距离的增大其各项参数逐渐减缓。结论 采用FLUENT软件进行仿真得到了弯管内小麦颗粒的流动特性,并通过实验验证了仿真的可靠性。此次研究结合气固两相理论,为弯管气力输送设计的研发和优化提供了理论基础。     

基于脉动压力噪声源的压缩机吸气消声器设计

为了提高往复式压缩机吸气消声器的消声效果、降低压缩机噪声水平,本文提出采用基于脉动压力噪声源特征这一思路来设计压缩机吸气消声器。首先阐述了往复式压缩机压力脉动噪声源特征的分析理论和方法,同时结合传递矩阵法和声学有限元方法,对某型号压缩机吸气消声器的不足之处进行了分析。然后提出消声器改进方案,通过修改其内部结构来提高该消声器在压力脉动噪声源峰值频域内的传声损失,并用装机试验对消声器新方案进行验证。试验结果表明,该型号压缩机总噪声幅值平均降低1.4dB。     

泡沫型多孔介质中非达西流动特性的研究

本文通过将泡沫材料复杂结构进行几何简化，形成立方框架结构，利用简化的等效单元流道，提出一种数理模型，它既考虑固体网架表面对流体的摩擦阻力作用，也考虑网架迎着流向的迎风阻力（形状阻力），得到了在多孔介质中非达西流的压力降与流速的关系式。并用简化的框架结构导出了预估泡沫材料渗透率ｋ和Ｆ－Ｗ关系式中流速平方项的系数Ｆ。另外，还通过专用的实验装置测定了四种不同孔径泡沫陶瓷的ｋ和Ｆ。结果表明，根据所给模型理论预测的结果与实验值一致性较好，在泡沫型多孔材料的应用中能够提供流动特性的相关数据。