等温容器放气法测定气动电磁阀流量特性的研究

对一种新的测试气动元件流量特性的方法进行了研究,即利用等温容器的放气曲线来测量气动电磁阀的音速流导C和临界压力比b。首先介绍了测试原理与测试方法;随后对4种等温容器进行了实验研究,结果表明:容器中填充丝的密度越大,等温性能越好,同时流阻越大;接着用这4种容器来测试同一电磁阀的流量特性,测量得到的数据表明:用等温容器可以成功实现电磁阀的流量特性测试,但并不是等温性能越好误差就越小。经分析可知容器的温度特性和流阻特性对测量元件流量特性时的误差有着不同的影响,温度偏差引起流量测量的正偏差,而流阻则引起流量测量的负偏差,存在一个最佳填充密度。采用等温容器这种新的流量特性测试方法比ISO6358省时省气,该研究进一步推动了等温容器的实用化进程。     

核电汽轮机阀门的国产化研究

采用测绘、理论计算和模拟实验等方法对百万等级核电汽轮机组高压主汽调节阀的阻流特性,稳定性、提升力及噪声特性等,采用数值计算的方法进行了研究分析和优化,并进行了模型试验,掌握了设计和制造的要点.     

斜置双瓣止回阀内部流态的模拟与试验研究

为了改进普通止回阀存在的开启角度小、流阻系数大等不足,设计一种新型斜置双瓣止回阀,对其在30°、50°、70°、80°及全开工况下的内部流动特性进行分析,计算出流阻系数及流量系数。对其进行压力损失特性试验及流量特性试验,计算出每个工况下的流阻系数及流量系数,将其与模拟数据进行对比分析。研究结果表明,斜置双瓣止回阀的模拟结果与试验结果比较接近,开启角度大,压力损失小,流阻系数小,流量系数大,通流能力好。通过对斜置双瓣止回阀进行数值模拟及试验研究,斜置双瓣止回阀的设计对流体系统节能具有指导意义。     

直通式截止阀流阻特性分析

采用数值模拟方法,对比分析了2种典型结构直通式截止阀的流阻特性,分别计算了DN32、DN65、DN125等3种公称通径直通式截止阀在全开度下的流阻系数,分析了2种典型结构直通式截止阀的流阻特性随公称通径的变化规律,对直通式截止阀的结构设计和选型具有指导意义。     

阀门流量流阻测试装置测量不确定度的研究

分析了影响阀门流量流阻测试装置测量不确定度的主要因素,以及流量系数与流阻系数测量不确定度的求解方法,并通过A类不确定度方法举例计算。     

基于AMESim的卫星推进系统流阻特性研究

根据对某卫星在轨故障模式的分析,针对卫星推进系统流阻特性展开研究.基于AMESim建立两颗卫星氧化剂和燃料的液路模型,通过数值模拟的手段对液路流阻进行计算,并与已有的在轨飞行及地面测试数据进行比较,验证数值模拟模型的有效性,为推进系统流阻的进一步数值模拟提供帮助.     

三棱柱阻流体无阀压电泵的设计与试验

以三棱柱阻流体为无移动部件阀,结合3D打印技术的快速一体成型特点,设计并制作了以压电振子为动力源的三棱柱阻流体无阀压电泵。分析了该无阀压电泵的工作原理、理论流量和振子振动特性,推导出了它的的流量表达式。利用有限元法对三棱柱阻流体的流阻特性进行了仿真模拟,由其内部压强分布及进出口流速情况,定性分析了三棱柱阻流体的正反向流阻大小。最后,使用3D打印机制作了该无阀泵的试验样机,并进行了流阻和流量测量试验。试验结果表明:三棱柱阻流体具有正反向绕流流阻不等的特性,当驱动电压为550V,驱动频率为8 Hz时,该压电泵的输出流量达到最大,为29.8mL/min。结果证明了该三棱柱阻流体无阀压电泵具有良好的输送流体的能力。     

扑翼飞行的绕流升力与阻流升力及其估算

针对扑翼飞行比固定翼飞行气动特性更为复杂、升力计算更加困难问题,从绕流物体的基本气动特性出发,将飞行升力分成绕流升力与阻流升力。分析了扑翼飞行模式下绕流升力与阻流升力作用特点,解释了动物飞行中绕流升力与阻流升力的变化规律。在此基础上,建立了扑翼飞行运动模型,推导出扑翼最大绕流升力与阻流升力理论估算模型。实验算例表明,分类升力估算方法是可行的,绕流升力与阻流升力占比与扑翼实际飞行规律趋势一致。     

小尺度圆形通道内流动换热特性试验研究

对圆形细通道流动与换热特性进行了试验测量,着重考察了通道几何参数(直径、长度)对其流阻系数和换热系数的影响规律,试验中雷诺数Re范围为500～5000.研究结果表明:通道直径越小,通道内流体的流阻系数越大,换热系数越大;通道长度越长,通道内流体的流阻系数越小.这将为圆形细通道的应用提供参考.     

磁流体惯性传感的磁流耦合机理及流固结构

在磁流体惯性传感结构中,磁流耦合效应对传感特性有直接影响.通过推导磁流耦合公式、分析固壁界面效应以及评价阻尼影响因素,实现了传感结构中磁流固分析.基于经典流体动力学理论,视磁流体为非极性流体,联立解算了耦合效应下磁流体力学方程.对理论方程进行分步建模,建立不同域积分变量,完成不同结构传感运动块的磁流阻力分析及数值计算.流固数值计算及实验结果表明:理论推导与实验结果相符.在磁性控制下粘度对流阻影响幅度较大,2槽和6槽结构圆柱在重力作用下自由下落时间分别为0.39 s和0.46 s,多槽结构在减少极端压差的同时能够补偿流阻损失,可以达到增阻和减少位移的效果.     

流体粘度对涡轮流量计计量特性影响研究

固井泥浆流量计是应用在油田固井工程中进行泥浆流量计量的仪器,属于切向式涡轮流量计。为探究流体条件对其计量特性的影响机理,首先建立流量计叶轮驱动力矩和阻力矩的数学模型,在此基础上建立仪表系数K的模型,并发现流体粘度是影响因素之一。其次,考虑到实际固井作业中,粘度对仪表计量特性的影响规律较为复杂,因此使用有限元分析软件,建立6DOF叶轮被动旋转流体仿真计算模型,对多种流体粘度35、45、55、65、75 mPa·s条件下的流场特性以及仪表系数特性进行仿真分析,总结粘度变化对流量计计量特性的影响规律。最后通过实际采集的固井测量数据和仿真数据进行比较,平均误差为1.38%,验证了建立的仿真模型的有效性。     

基于FLUENT的制动管路流阻特性分析与结构优化

针对某车型在生产线上加注制动液时因加注时间紧凑而影响生产节拍等问题,将FLUENT技术应用到四通-左前轮和四通-右前轮硬管的内流场分析中.开展了数值模拟和仿真分析,建立了弯头局部阻力系数与各影响因素之间的关系,提出了优化改进弯管结构参数的方法;在不影响制动管路布置的基础上对制动液加注量、管长和流阻进行了评价,并进行了管路优化后的加注验证试验.研究结果表明,经结构优化后,该车型四通-左前轮硬管和四通-右前轮硬管总长缩短了153.5 mm,同时两根硬管的流阻均大约减小了10％,制动液在硬管内的流动特性得到了改善,加注时间得以缩短;四通-左前轮硬管和四通-右前轮硬管空腔体积之和减少了1 338 mm3,每台车的制动液加注量及硬管原材料的消耗也相应减少,从而降低了生产成本.     

偏心蝶阀不同串联方式的流动阻力特性

应用数值计算软件对某偏心蝶阀进行了数值模拟,得出了其流场特性,其流动阻力特性与已知试验数据吻合较好,说明了数值模拟模型及方法的正确性.并且还从降低管路系统阻力损失的角度,对两个蝶阀串联布置时的流动状态进行了研究.结果表明,相邻偏心蝶阀不同的安装角度对其整体的阻力损失影响不大,可以根据现场实际要求灵活布置.该结论有一定的工程参考价值.     

海水淡化轴向柱塞泵流体特性分析

采用数值分析的方法对柱塞泵各腔内流体的流态进行分析,确定流体的流态,证明了在仿真计算时将流体模型设置为湍流模型的合理性,并在此基础上建立流体分析模型。该模型主要包括吸、排水腔流体模型、配流盘流体模型、润滑液体膜流体模型和柱塞腔流体模型5部分。运用CFD软件对该模型进行分析时,通过动网格技术实现对柱塞泵吸水、加压、排水整个工作过程周期性变化的仿真分析,模拟出柱塞泵工作过程中流场的动力学特性。最后,将仿真得到的柱塞泵排水口压力波动结果与试验结果进行比对,发现仿真结果与试验结果能够较好的吻合,验证了仿真分析的有效性。     

中心型蝶阀流场的数值模拟与流动特性分析

利用FLUENT软件对DN250中心型蝶阀进行恒速定常流分析,模拟了不同开度的蝶阀流动情况并对其流动特征进行分析;针对模拟结果对流阻系数、相对流量系数及水动力矩系数三个重要参数进行计算分析,分析结果表明：开度在0°～30°内,流动扰动和阻力系数都较大,造成大量能量损失,不适宜阀板正常工作;阀板开度大于60°,流动阻力系数较小流态稳定,阀板受力较小,流体不会对阀板造成大的冲击;在蝶阀开度为70°时,水动力矩系数达到峰值0.193。研究结果为蝶阀设计提供重要参考依据。     

二通插装式电液比例流量阀的仿真分析

为解决原始电液比例节流阀(结构简单但刚性差)负载变化大的执行元件的速度稳定性问题,基于Valvistor型液压插装阀的流量反馈原理,设计了具有较好的动静态特性的插装式流量反馈型电液比例流量阀,用位移传感器检测先导阀的位移,并对该原理的比例流量阀的动静态特性作了仿真分析,验证所提原理的正确性。     

低温液体过滤器结构特性数值仿真

直通式金属丝网过滤器的不同锥体结构对过滤器的流阻有重要影响,利用流体有限元软件Fluent对液氢流经过滤器时的流动特性进行仿真,给出不同结构锥体的速率、压力云图,在对比分析仿真数据基础上提出合理锥体结构的设计方法。     

反坦克智能雷亚、跨音速气动特性数值仿真

反坦克智能雷是一种依托高精度探测器件的新型智能反坦克炸弹。智能雷实现高效捕获、毁伤目标时,应考虑风阻系数等因素其飞行特性的影响。本文基于智能雷的三维模型,分析了亚、跨音速智能雷流场以及气动力因数随迎角的增长规律。应用计算流体力学软件对智能雷外流场进行数值计算,得到智能雷压心位置的变化规律。结果显示阻力系数的值比较大,有利于智能雷维持稳定扫描状态。智能雷附近剧烈的流场变化可能导致其扫描运动失效。仿真结果能够作为智能雷扫描稳定性分析、总体性能优化和外形改良的参照。     

不同驱动方式下超纯水隔膜阀阀口流动特性研究

隔膜阀由于结构简单、密封性好、耐腐蚀和耐磨损等特点被广泛应用于流体控制系统中。超纯水隔膜阀隔膜一般由PTFE或PFA材料制成,在不同驱动方式的作用下隔膜产生不同程度的变形,从而导致阀口流动特性呈现明显差异。采用流固耦合的计算方法,研究了在手动和电磁两种驱动方式下,隔膜提升相同高度时的隔膜形变和阀口流动特性。结果表明,两种驱动方式的流量-压力系数均为线性关系,且电磁驱动隔膜阀流量-压力系数大于手动驱动;由于两种驱动方式作用下隔膜受力状态不同,导致电磁驱动隔膜阀的流量增益近似为恒定值,而手动驱动隔膜阀的隔膜发生了明显的偏置现象,其流量压力特性表现出明显的非线性特征。     

CFD analysis of effects on fluid flow resistance of metallic wavy structures

Microscale wrinkles can be utilized to enhance the characteristics of products. For example, a shark skin having riblet surface can move faster underwater, minimizing fluid flow resistance. We introduce a novel approach to fabricate microscale metallic wrinkles using a soft lithography and electroforming process; we also evaluated the effects of wrinkles by computational fluid dynamics (CFD) analyses. For the generation of metallic wrinkles, a UV-curable resin, NOA68T was used to fabricate a master wrinkling pattern by mechanism of compressive forces on a skin of the weakly polymerized resin layer. The master pattern was molded and replicated as metallic wrinkles on a surface via soft lithography and electroforming processes. To understand the advantages of a wavy surface on reduction of flow resistance, we carried out two- and three-dimensional (2D and 3D) CFD analyses. The drag coefficient of a wrinkled 2D square model was decreased about 17.1 %, and a 3D real wrinkle model showed 4.9 to 7.3 % reduction of it compared to without wrinkle models. We believe that it is possible to reduce the fluid flow resistance using wavy surfaces that can easily be generated selectively or wholly on an arbitrary surface.