加装涡流发生器S形进气道迎角特性数值研究

为了研究加装涡流发生器后S形进气道在不同来流迎角下的内流特性,利用CFD方法对加装涡流发生器前后的S形进气道迎角特性进行了数值仿真,首先通过在已有的S形进气道内部安装涡流发生器来改善出口流场分布,给出了涡流发生器的设计参数,包括导流叶片的高度、弦长、攻角和安装站位(轴向站位和横向站位),其次,分析了不同迎角下,加装涡流发生器前后S形进气道内流特性的变化．分析结果表明,在正负10°迎角范围内,加装涡流发生器都能够改善S形进气道出口流场品质,周向畸变指数平均下降0.1,但对出口总压恢复系数没有改善．在大迎角情况下,由于进口气流产生分离,涡流发生器已无法对来流进行有效的导向作用,从而导致出口流场变得异常紊乱,周向畸变指数陡增．这些分析结果对涡流发生器的设计有一定的指导意义．     

背鳍对三角翼大迎角脱体涡的影响

通过EU LER方程数值模拟了绕三角翼的大迎角流动,计算了来流迎角为30,°后掠角为82.5°的三角翼,针对不同背鳍高度情况,研究了背鳍高度HC/S分别为0、0.75及1.5时背鳍对三角翼前缘脱体涡的影响。计算结果表明,背鳍的存在对三角翼前缘脱体涡的特性有明显影响,计算结果与实验结果吻合良好。     

飞翼无人机保形进排气系统动力数值模拟与流场特性分析

利用计算流体力学(CFD)方法,分别针对保形进气道和膨胀尾喷管风洞试验模型进行数值模拟,验证了模拟进排气动力边界条件的可靠性。再基于飞翼布局无人机双发动机布局下隐身与保形设计要求,设计了矩形进气口S弯进气道和圆矩形喷口尾喷管,并利用数值模拟方法对无人机进排气系统进行了计算分析,获得了无人机全机气动性能及进排气三维流场特性。研究表明:1进排气使得飞翼无人机升阻特性有所下降,但低马赫数(0.5,0.6)下能改善无人机俯仰力矩特性;2随着马赫数增加,进气道总压恢复系数减小且畸变指数增加,而尾喷管轴向推力系数则升高,且推力性能保持较好;高马赫数(0.7)下进气道特性下降较快,设计时应多考虑飞行包线右边界;3侧滑角对于进气道性能影响较大,而尾喷管推力性能受侧滑角影响较小,设计时应多考虑进气道侧滑影响。     

表面圆柱形突体流动特性的数值模拟

数值模拟技术作为研究复杂流动问题的有效工具常被用于研究高水头、大流量泄洪洞内高速 水流问题． 采用该项技术对泄水建筑物过流壁面上圆柱形突体的水平二维和垂直二维流场进行了 数值模拟,分别考虑了不同高度圆柱形突体和不同掺气浓度对空化区内流动特性的影响,给出水平 二维和垂直二维的流速分布和压力分布,对圆柱形突体引发空化的水力特性进行探讨,并与在直流 式水洞中使用PIV 设备所采集的实测结果作了比较,结果表明,数值模拟能较好模拟因圆柱形突体 引发的空化现象．     

燃气涡轮带肋冷却通道流动与换热的大涡模拟

为研究涡轮内部扰流肋结构的流动和传热机理,分别采用雷诺平均(RANS)方法和大涡模拟(LES)方法对肋通道周期性计算域和全尺寸计算域进行数值研究;结合实验数据,对比分析雷诺平均方法和大涡模拟在流动和换热方面的准确性.结果表明:大涡模拟捕捉到了肋顶扁平涡结构的产生与脱落过程,该旋涡在近似肋顶面的高度和下游空间内发展并掺混,强度逐渐衰减,该过程与湍流强度的分布规律一致;获得了肋前分离流动中向侧壁面偏转的横向二次流等更加详细的流场结构,更加真实地反映了流场的特性;在流动预测方面,大涡模拟更加准确地预测到了平均速度分布和脉动量湍动能的分布规律;在换热方面,大涡模拟方法对换热增强系数的预测误差比雷诺平均方法要小.     

叶片周向弯曲对小型轴流风扇静特性及内部流动特征的影响

对带有周向弯曲叶片的小型轴流风扇的内部流场进行三维数值模拟研究;对原型风扇的静特性进行实验研究验证数值模拟的可靠性;保持其他几何参数不变,沿周向对原型风扇前弯5°以及后弯5°,对设计工况下径向叶片以及周向弯曲叶片风扇的子午面内的流线图、不同叶高处风扇回转面内的静压分布以及叶片下游的速度场进行分析,研究周向弯曲角度对小型轴流风扇静特性及内部流场的影响。研究结果表明:前弯5°和后弯5°风扇的静压在设计工况点较原型风扇分别提高了8.84%、2.54%;相比于后弯5°风扇,前弯5°风扇可以有效地减少泄露流,降低泄露损失;与原型和后弯5°风扇相比,在叶片尾缘下游15mm处,前弯5°风扇的轴向速度有明显的提高。     

基于FIRE的二甲醚-空气预混特性的模拟

为研究内燃机代用燃料的燃烧特性,在一台压燃式发动机上对二甲醚-空气在进气道内的预混特性进行了模拟.在选定初始条件的情况下,运用FIRE软件对GW4D20发动机进气道内气体流动进行了三维数值模拟,对相应的进气道速度流场进行了分析.结果表明:二甲醚在传统压燃式发动机上应用时,需要对其进气道进行结构优化,以改善混合气均匀性,并减少死区数量;其次,对进气歧管位置进行调整和对流体流动引导可以形成滚流,加速混合气的混合;此外,流量增加20%时,速度接近为0的区域减少,因此在进气前端加装增压装置,有利于混合气的预混.     

离心泵内部空化流动的定常数值模拟及性能预测

为了研究离心泵内部的空化流动,利用fluent软件中的空蚀模型及混合流体两相流模型,对离心泵的三维湍流空蚀流场进行定常数值模拟,并根据模拟结果显示的液相和空泡相流动特征,预测了离心泵在设计工况下运行时流道内空化发生的位置和程度;通过分析空蚀发生过程中叶片上的压力分布,揭示出离心泵流道内部流场的内在特性,最后对泵的性能进行了预测,说明数值模拟可以为离心泵在特定工况下运行时的空化性能预测提供依据。     

波纹几何参数对人字形板式换热器内流动形态的影响机理

应用数值计算软件对人字形波纹板式换热器内板片间的流场进行了模拟.模拟结果验证了相关文献关于波纹倾角β对波纹板片间流体流动形态的影响规律：随着波纹倾角β由小变大,通道中的流动形态由“两组交叉流”转变成“曲折流”;模拟结果还发现波纹倾角β不是影响人字形板式换热器内流动形态的唯一因素,人字形波纹的其它几何参数也会影响到流体的流动形态.从流体沿波纹方向的流体动量分量和流动阻力共同作用的角度,探讨了波纹几何参数对人字形波纹板片间流体流动形态的影响机理.     

重型车空气滤清器前进气道的流场分析

建立重型车空气滤清器前进气道数值计算模型,采用k-ε双方程湍流模型对其内部流场进行数值模拟,分析前进气道模型内部流场的信息,并用实验数据对模拟结果进行验证;改变前进气道内格栅夹角和挡雨片大小、数量,研究其对内部流场的影响。结果表明,在不同流量下前进气道模拟值与实验值吻合较好,且最大误差在15%以内;对于无论是否加挡雨片的前进气道,随着格栅角度的减小,前进气道压力损失逐渐增大;对于一定的格栅角度前进气道,加挡雨片时的压力损失要比未加挡雨片时的压力损失大200 Pa左右。当挡雨片结构为B时,前进气道压力损失最小,为727 Pa;而当挡雨片结构为D时,前进气道压力损失最大,为761 Pa;表明挡雨片数量对压力损失的影响比挡雨片大小对压力损失的影响大。     

波纹板填料气液分离器分离性能数值研究

波纹板填料气液分离器的分离性能受到波纹板结构参数及安装制造等因素的影响,由于波纹板内部流体流动的复杂性,严重限制了其进一步的推广应用。以波纹板填料为研究对象,应用fluent对其流场特性进行数值模拟分析,并对其分离性能进行研究。研究结果表明:波纹板对气相介质中液滴的去除作用明显,气液分离效果较好、压力损失较小。研究结果可为波纹板填料气液分离技术性能优化设计提供理论依据和方向指导。     

波纹几何参数对人字形板式换热器内流动形态的影响机理

应用数值计算软件对人字形波纹板式换热器内板片间的流场进行了模拟．模拟结果验证了相关文献关于波纹倾角β对波纹板片间流体流动形态的影响规律：随着波纹倾角β由小变大，通道中的流动形态由“两组交叉流”转变成“曲折流”；模拟结果还发现波纹倾角β不是影响人字形板式换热器内流动形态的唯一因素，人字形波纹的其它几何参数也套影响到流体的流动形态．从流体沿波纹方向的流体动量分量和流动阻力共同作用的角度，探讨了波纹几何参数对人字形波纹板片间流体流动形态的影响机理．     

泥水分离用水力旋流器的数值模拟

利用CFD软件对泥水分离用水力旋流器内的三维流场和泥水分离过程进行了数值模拟研究。采用Eulerian模型和RSM湍流模型分别考察了进料口直径、溢流管直径和插入深度等结构参数及处理量、泥浆浓度等操作参数对分离性能的影响。数值模拟结果表明:溢流管直径增大,泥水分离效率明显降低;溢流管插入深度增大,分离效率先增大后减小;底流口直径增大,分离效率明显增大;进料口直径和筒体高度对分离效率的影响相对较小。操作参数模拟结果表明:水力旋流器的操作弹性较小,额定处理量下分离效率最高;泥浆浓度增大,分离效率明显降低;固体泥颗粒黏度增大,分离效率增大。     

新型气液分离闪蒸撬分液侧内流场模拟研究

为进一步探究气液分离闪蒸撬分液侧内部构件对其分离性能的影响规律,提高分液侧分离效率,基于标准k-ε模型和欧拉-欧拉方法,建立了分液侧流体流动特性分析模型,对分离腔内流场进行了数值模拟,将结果与文献实验数据进行了模拟对比,验证了模型的准确性,优化分析了分液侧内部构件结构参数对分离性能的影响.分析了分离腔内连通管、捕雾器、...     

曝气沉砂池集气罩内气流形态的数值模拟

采用标准k-ε双方程湍流模型，对莱污水厂曝气沉砂池集气罩内的三维湍流气流进行了数值模拟。研究了排风口位置及高度等几何边界参数对速度场的影响，并通过对不同形式流场流动特性的分析，得出了一些有益的结论，作为集气罩通风设计、方案优化的参考．     

翼型失速特性的RANS方法与DES方法数值模拟对比分析

RAN S(R eyno lds-averaged N av ier-Stokes)加湍流模型是当前计算飞机粘性流场的最常用方法,数值实践说明要计算大分离流动,需要更高级的方法例如LES(Large Eddy S im u lation)或DN S(D irect N S S im u lation)。然而实际雷诺数下,LES和DN S对网格的要求太高,以至目前还难以应用。DES(D etached-Eddy S im u lation)方法结合了RAN S和LES的优点,通过对Spalart-A llm aras湍流模型中长度尺度的修正,在近壁面它体现为RAN S模型的特点,而在远离物面处又保持LES的亚格子模型的特性。论文对比了采用RAN S和DES方法数值模拟翼型失速特性的能力,并与实验结果进行了对比。结果表明,对大分离流动的数值模拟,DES方法体现出更强的能力。     

旋流器流场的数值模拟及对流场特性的分析

旋流器内的流场对分离性能有很大的影响,由于受到各种因素的制约,各使用条件下的旋流器内部流场不可能完全由试验的方式来确定,因此采用数值模拟不失为一种有效的方法,在此液相采雷诺应力模型（RSM）和SIMPLEC算法,对水力旋流器内部流场进行了数值模拟计算,根据计算结果对旋流器内三维速度分布提出了一些新的认识,并分析了旋流器内出现速度缓变区原因,这将导致颗粒富集而出现高浓度区进而影响分离效率;此外,模拟结果显示除了进出口区域外,在分离主体部分的流场也存在着不对称性和不稳定性,这种不对称性和不稳定性受进口速度、进口结构布置以及旋流器锥角的影响;模拟结果还显示在空气柱中心处从底流口至溢流口方向上存在着压力梯度,这将是空气在空气柱内流动的推动力之一,以上的这些特性对进一步充分认识旋流器的分离机理提供了一些依据。     

亚声速自由射流装置喷管-进气道位置关系

为了预测航空发动机高空模拟自由射流试验中飞机进气道-发动机组合体前方的亚声速流场特性,优化试验舱的气动设计,采用CFD方法在亚声速自由射流和真实大气飞行条件下对某战斗机进气道的外流场进行数值模拟。结果发现进气道距离喷管出口太近会使流场相似度下降,飞行马赫数、攻角和发动机进气流量都会对进气道的最佳安置距离产生影响。     

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.     

切向进气道内燃机进气系统流场的数值模拟

为提高换气系统流动性能，采用数值计算方法对具有切向进气道的内燃机进气系统三维流场进行了研究。模拟计算采用三维、可压、粘性、湍流模型和SIMPLE数值计算方法。通过计算发现，在进气道内，切向气道没有涡流产生；进入气缸的气流，以一定的倾斜度与气阀和缸壁产生碰撞，是产生缸内旋流的主要原因，气体的碰撞和分离沿气缸横截面产生两个旋转方向相反的旋涡；随着气体逐渐远离气阀，缸内小旋涡与主旋流逐步合，形成了单一方向的旋流。研究结果表明，采用三维流动数值模型可获得稳流试验中难以得到的进气道和缸内流动规律，为气道设计提供更有力的依据。