基于CFX的气路通道对气体扩散混合效果的影响研究

以标准k-ε湍流流动模型和理论计算为基础，利用CFX软件模拟两个容器间气路通道在设计工况下的内部流场分布以及流量特性参数，并通过分析气流流场和流速状况来研究不同气路通道对容器间气体扩散混合效果的影响，最后通过实验验证数值模拟分析的结果。结果表明通道内密封分岔通道和直角弯内侧位置会形成紊流，影响整个通道内流体流速；通道截面积相同时，流速越快，混合均匀时间越短。     

两种湍流模型在风洞拐角流场计算中的应用及比较

为降低风洞拐角压力损失,提高其气动性能,使用雷诺应力模型(Reynolds Stress Model,RSM)和k-ε湍流模型对其流场进行数值模拟,分析和比较两种模型在压力损失因数、壁面摩擦损失和二次流损失上的异同,得出:使用两种模型均能发现拐角压力损失因数并不随雷诺数变化而变化;使用RSM得到的压力损失因数与实验值更为接近;相同雷诺数下,使用RSM计算得到的壁面摩擦损失因数比k-ε湍流模型的大,但两种模型得到的壁面摩擦损失因数变化趋势一致;两种模型计算得到的二次流损失随雷诺数变化规律一致,但是在相同雷诺数下,使用k-ε湍流模型计算得到的二次流损失比RSM大.     

辐射状均压槽气浮支承静态性能仿真研究

为提高静压气体轴承静态特性,设计了一种新型径向槽结构静压气体轴承。建立了径向槽结构静压气体轴承CFD模型,分析了径向槽结构深度、半径、数目、角度和供气压力对静压气体轴承承载能力和刚度的影响。静压气体轴承承载能力随槽结构深度、数目、角度和供气压力增加逐渐增大,槽结构数目和供气压力对其承载能力影响尤为显著;静压气体轴承承载能力随槽结构半径增加先增大后减小;静压气体轴承径向槽结构深度、数目、角度、半径和供气压力影响静压气体轴承刚度及其刚度峰值所在的气膜厚度,槽结构半径、数目和供气压力对刚度值影响显著,槽结构角度和半径对静压气体轴承刚度峰值所在的气膜厚度影响显著。辐射状均压槽气浮支承静态性能仿真研究,为高承载和高刚度气浮支承研究发展奠定了良好的理论基础。     

基于雷诺应力模型的轿车外流场建模与仿真

基于雷诺应力模型(Reynolds Stress Model,RSM)和有限体积法(Finite Volume Method,FVM),对轿车进行外流场的建模与仿真.在20 m/s风速下,对全尺寸轿车模型进行三维稳态数值模拟,重点阐述网格划分、边界条件设定、压力与速度耦合方式的选择.通过与实验数据以及标准k-ε模型计算结果的比较,表明在描述轿车外流场分离特性时,RSM模型优于标准k-ε方程模型,这对车辆外流场研究具有借鉴意义.     

发动机舱对流换热CFD模拟的基础问题

为合理选择进出口尺寸及布置发动机舱各部件,进一步降低舱内最高温度,对比标准k-ε模型、RNG k-ε模型和可实现的k-ε模型等3种湍流模型及2种壁面函数对温度场模拟的精度.由模拟与实验对比可知：可实现的k-ε湍流模型、增强型壁面函数更适合模拟热流场.利用CFD计算不同进出口尺寸及换热器与发动机间距对舱内温度场的影响,结果表明进出口尺寸对舱内最高温度影响较大.     

Urea-SCR喷雾模拟计算中CFD的模型选择

数值模拟计算的模型选择对计算结果的准确性十分重要,不同的模型产生的不同结果差异很大,该文论述了采用计算流体力学技术模拟urea-SCR喷雾过程的优越性,利用spalart-allmaras模型、标准k-ε模型和标准k-ω模型对喷嘴雾化进行了数值模拟,分析了各模型的收敛性,速度矢量,动压力分布等物理量。结果表明:spalart-allmaras模型存在失真的情况,标准k-ε模型和标准k-ω模型在尿素SCR喷嘴模拟方面的应用是可行的。     

Urea-SCR喷雾模拟计算中CFD的模型选择

数值模拟计算的模型选择对计算结果的准确性十分重要,不同的模型产生的不同结果差异很大,该文论述了采用计算流体力学技术模拟urea-SCR喷雾过程的优越性,利用spalart-allmaras模型、标准k-ε模型和标准k-ω模型对喷嘴雾化进行了数值模拟,分析了各模型的收敛性,速度矢量,动压力分布等物理量。结果表明：spalart-allmaras模型存在失真的情况,标准k-ε模型和标准k-ω模型在尿素SCR喷嘴模拟方面的应用是可行的。     

一种估算CO2和SO2在多元胺水溶液体系中溶解度的数学模型

通过离子反应式和亨利定律建立数学模型,在对模型进行适当简化的基础上再借助编程手段可以得到CO₂-SO₂在H₂O-MDEA-活化胺复杂多元溶液体系中溶解度的数值解。研究表明,在MDEA质量分率30%的水溶液中SO₂比CO₂优先溶解,溶液只有在基本上完全吸收SO₂之后才会吸收CO₂;而且其溶解度比较大,常温常压下1 mol的MDEA可吸收超过1.4mol的SO₂气体。在气体分压为（1～100）kPa范围内,SO₂的溶解度受压力参数的影响较大:而在此压力范围之外,温度参数则成为主要影响因素。在MDEA水溶液中添加MEA或DEA活化剂,随着活化剂质量分率的增加,SO₂的溶解度有较大程度的下降;若同时添加MEA-DEA2种活化剂,SO₂的溶解度会随着MEA质量分率的增加而减小,但减少的幅度并不大。     

神光Ⅲ靶场室内空气流动三维数值仿真

在靶场室内环境优化预测问题的研究中,由于神光Ⅲ装置靶场中间层室内空气流动存在绕流回流,对系统稳定性造成影响.为此利用标准k-ε模型、RNG k-ε模型和SST k-ω模型各自特点,分别利用三种模型对流场进行了数值仿真.结果表明三种模型预测的气流组织主体上基本相似,都预测了回流漩涡和绕流的产生,均能满足工程计算精度需求,与在房间外延空气回流区域,采用RNG k-ε模型和SST k-ω模型的分析结果基本一致,在靶球附近绕流区域,二者所得的速度与标准k-ε模型偏差接近10％,说明改进方法更有优势.     

1000MW燃煤机组排放SO2浓度扩散模拟研究

1000MW燃煤机组火电厂排放污染气体中二氧化硫(SO₂)浓度是我国火电厂排放污染的重点控制目标,为了研究SO₂浓度扩散对周围环境及人们身体健康造成的影响,对SO₂浓度扩散进行了模拟研究。首先,根据电厂的实际排放数据建立了高斯羽流扩散模型,利用该模型模拟在大气稳定度相同的情况下模拟不同的风速对SO₂浓度扩散分布规律的影响,并且分析SO₂浓度扩散的距离及范围。结果表明,SO₂浓度扩散与风速及大气稳定度有着密切的关系,风速越大,越有利于SO₂浓度扩散及气体的稀释,并证明了利用高斯烟羽模型模拟有害气体扩散具有较好的实际参考意义。     

移动副速度对空气轴承影响的CFD仿真分析

研究空气轴承优化控制问题,针对高速移动副空气轴承对空气轴承气膜特性会影响定位精度特点,空气轴承采用非结构化网格实现了多节流器气膜的耦合,设计的密度可控的非均匀网格划分方案克服了最大最小尺寸比偏大给实际带来的困难。根据FLUENT用三维双精度耦合隐式标准k-ε粘性湍流两方程模型,仿真得到了不同移动副速度时,阵列多节流器耦合后的质量流量、气膜压强分布和速度分布,为辨识高速移动副时多节流器耦合的气膜数学模型提供了详实数据。当增大移动副速度时,耗气量减小但气膜承载力增加,为高速移动副空气轴承的优化设计提供了依据。     

履带式两栖运输设备多湍流模型的研究

关于履带式两栖运输设备精确建模问题,针对履带式两栖运输设备水上受湍流影响大,但湍流模型难于选择的问题,为达到使用恰当湍流模型提高仿真精度的目的,采用对比阻力系数和绕流场云图的方法进行湍流模型适用性的研究,明确各种湍流模型的特性。以某型履带式两栖运输设备水下绕流场为计算对象,基于RANS方程的求解,分别采用Spalart-All-maras、标准k-ε、RNG k-ε、Realizable k-ε、标准k-ω、SST k-ω湍流模型。对比多组仿真结果,表明Realizable k-ε、SSTk-ω模型计算得到的总阻力相对误差最小,RNG k-ε模型对复杂形体周围流场描绘最详细,Spalart-Allmaras模型也有较好的计算精度。     

受电弓混合建模与弓网耦合振动分析

接触网、受电弓、列车行驶工况复杂多变,弓网耦合方程建立不全面,基于受电弓参数的弓网耦合振动分析有待进一步研究。将弓头柔性的理论建模建模与传统受电弓线性模型的实验建模结合,并将气动抬升力和车体振动模拟进弓网的非线性耦合模型。利用Newmark-β法求解响应后,基于受流质量性能判断指标,分析受电弓参数以及改进前后的弓网耦合模型在列车不同行驶速度下对弓网接触力的影响。结果表明:列车低速行驶时,模型改进前后的接触力仿真结果差异很小;列车高速行驶时,两者差异增大,非线性不容忽视。此外,仿真得出M₁,M₂,K₂,C₁是影响接触网系统与受电弓系统合理匹配的关键参数。     

热管堆动态特性分析与功率控制方法研究

为了实现热管冷却核反应堆系统(简称热管堆)的自动运行控制，对反应堆功率自动控制方法进行研究。以MegaPower热管堆为例，采用集总参数思想进行研究。首先，对热管堆堆芯进行等效处理，并对热管换热器主要参数进行设计、计算。然后，应用点堆模型和热阻网络法建立热管堆系统的动态模型，从而进行反应性扰动和超临界CO₂(SCO₂)流量扰动下热管堆的动态特性仿真与分析。从快速满足负荷需求并保持SCO₂布雷顿循环安全、稳定运行的要求出发，以负荷跟踪和保持换热器出口SCO₂温度恒定为控制目标，设计了以需求功率计算为核心的控制算法。分别对不同扰动作用下负荷跟踪的控制效果进行了仿真试验。试验结果表明，采用所设计的反应堆功率自动控制算法可以显著改善系统的动态性能。     

基于OMI/OMPS中国季风区大气边界层SO2时空格局分析

为研究季风对大气边界层 SO₂变化的影响,利用2005~2014年OMI SO₂、2015~2017年OMPS NMSO₂遥感数据,选取中国季风区为研究对象,分析大气边界层SO₂时空分布特征,并选取4座典型城市,通过相关性分析和HYSPLIT后向轨迹模拟。结果表明：中国季风区PBL SO₂空间上呈现异质性,冬、夏季风变迁对于季风区大气边界层 SO₂柱浓度变化影响明显;温度和气压是影响大气边界层 SO₂柱浓度的主要气象因子,其次是地域性气象条件;冬季气流对日SO₂柱浓度升高影响较大,四川盆地及来自印度半岛、孟加拉湾的西南气流对重庆市SO₂柱浓度升高效果显著,银川市SO₂受蒙古高原偏北气流及天山北部西北气流影响,天津市和杭州市受华北平原及蒙古高原地区气流的作用。     

基于FORTRAN的Ca-Fe-Si-O体系logf（O2）-loga（SiO2）相图的计算

以Ca-Fe-Si-O体系多相组合的logf（O₂）-loga（SiO₂）相图为例介绍了一种相图计算方法及Fortran95语言编程的实现过程。首先根据Gibbs相律确定了各个单变度和无变度组合,并根据化学成分图解配平化学反应方程式。然后,按照文献中的模型和参数计算各种矿物相和组分的Gibbs自由能,进而在给定的温度压力下计算各条反应平衡线的logf（O₂）和loga（SiO₂）值。然后再根据Schreinemakers规则判断相图中介稳的相关系,并从计算结果中去掉单变度反应线的介稳部分和介稳的无变度点。最后讨论了温度、压力对平衡的影响和新的矿物相加入时的计算方法和注意事项。     

基于随机森林的京津冀地区PM2.5遥感反演及变化分析

大气细颗粒物PM_2.5是影响人类生存环境和身体健康的主要大气环境污染物,研究PM_2.5质量浓度季节变化的规律及空间分布特征,对于大气污染物的预防和治理有着重要的意义。利用2018～2020年MODIS卫星L2级AOD产品、MERRA-2气象数据以及地面站点PM_2.5实测数据,基于改进的随机森林算法,构建AOD-PM_2.5反演模型,对京津冀地区PM_2.5质量浓度进行估算,并分析PM_2.5质量浓度空间分布特征以及季节变化规律。结果表明：(1)春夏秋冬4组模型决定系数(R2)均值分别为0.78、0.66、0.83、0.83,模拟精度较高。(2)2018～2020年京津冀地区春夏秋冬四季PM_2.5浓度呈显著的空间分布特征及季节变化规律。其中PM_2.5污染最大值出现在冬季,最小值出现在夏季。(3)历年同季节相比,京津冀地区PM_2.5污染范围和浓度数值均有所减小,2020春季和秋季PM_2.5<...     

电潜离心泵内流场及外特性的数值模拟分析

针对目前油田使用的两种不同叶导轮结构的电潜离心泵,包括传统径向流泵和聚驱用混向流泵,采用计算流体动力学(CFD)研究方法,建立电泵内流场的数值仿真,在流量80～200m³/d范围内,研究泵输送不同运动黏度为1～40mm²/s介质时特性差异。在介质黏度为1和40mm²/s,流量为80～180m³/d工况下,使用FLUENT软件选用标准k-ε湍流模型和SIMPLE算法进行求解,分析两种泵在不同工况下的内部流场变化规律,通过流场分析探究叶轮结构对泵外特性的影响机制。仿真得到泵的扬程、效率曲线,发现泵性能出现变化的工况点与叶轮内流场分析结果相对应,并根据泵叶轮的内流场分布和泵的性能曲线分析两种泵所适用的工况。结果表明,径向流泵适用于大流量和高黏度工况,混向流泵适用于较低流量和中低黏度工况,为不同工况下泵的选择及泵的优化提供理论依据。     

填脂量对空间用轴承摩擦力矩的影响与分析

为研究润滑脂的填脂量对低转速油-脂混合润滑轴承运转稳定性的影响规律,基于空间油气散逸模型优选出四种填脂量方案,本文开展了不同填脂量方案下轴承组件的性能对比试验与分析,重点分析填脂量对于轴承组件摩擦力矩的影响.     

145 kV SF6/N2混合气体GIS的研制

为响应国家绿色低碳环保的号召,开展SF₆/N₂混合气体GIS的研制。介绍了SF₆/N₂混合气体的混合比、充气压力的选择及设计压力的计算方法。最后,145 kV SF₆/N₂混合气体GIS(断路器除外)通过了全部试验。