考虑气固单向耦合作用的燃气轮机流场数值模拟

基于颗粒随机轨道模型,将烟气看成连续相,将颗粒视为离散相,采用气固单向耦合方法,应用Fluent软件对某船用增压锅炉燃气轮机级多叶片流道内的气固两相流动特性进行了数值模拟,重点分析了不同直径固体颗粒在动静叶栅通道中的运动轨迹分布特点、颗粒对叶片表面的碰撞作用。研究结果可为燃气轮机叶片抗磨损能力的优化设计提供理论依据。     

基于单向流固耦合的风力机动模态计算方法研究

针对小型水平轴风力机提出了基于单向流固耦合的动模态计算方法,较好地实现了风力机稳态运行工况下模态参数的预测。首先进行流场计算,获得风力机表面压力分布特征,进而将气动载荷、离心力、重力作为边界条件进行有预应力的模态分析,该计算模式只考虑气动力作用于固体场引起的变形,忽略固体反弹造成的流场扰动,适用于叶片刚度较大的小型水平轴风力机动模态参数的仿真。算法综合应用了风轮实体化建模、部件间约束实体化设置、贴体网格、网格膨胀、网格多区域分层划分、动静网格搭接、INTERFACE界面数据传输、SST k-ω技术,实现了计算的高精度。     

板壳式换热器流固耦合换热的数值模拟

以型号为IPS24的波纹板壳式换热器为研究对象,应用CFD软件ANSYS FLUENT16.0进行流体流动及耦合换热的数值模拟。结果表明:人字形波纹板结构对板壳式换热器传热性能有显著的增强,且能够有效地防止结垢;随着入口流速的增加,总对流传热系数增加,但也会导致压力损失增加,在流速为1.0 m/s时总传热系数达到1 519 W/(m~2·K),冷、热流体进出口压降也分别高达81.2和83.1 kPa。     

混流式水轮机转轮叶片流固耦合振动特性分析

考虑水体的压缩性，用有限元法的位移一压力格式及Galerkin法对混流式水轮机转轮叶片一流体组成的流固耦合系统进行离散，建立了流固耦合系统的振动控制方程，在此基础上对转轮及单个叶片的耦合模态进行了计算，详细分析了转轮及叶片在水中的动力特性，发现叶片在流固耦合情况下的一些新的特性。     

ANSYS在水轮机部件流固耦合振动分析中的应用

通过对弹性体振动的有限元方程和不可压缩粘性流体的有限元方程的分析，建立了弹性体与粘性流体流固耦合的有限元方程。以水轮机导叶为例，运用ANSYS有限元软件计算了其在空气中的振动特性以及流固耦合振动的频率和振型，并对二者进行比较，分析了影响振动的因素。     

采用热-流耦合方法对火焰筒壁温三维数值模拟

考虑了流场变化对换热的影响,使用热-流耦合方法,对某型燃烧室整个流场、温度场进行完全的数值模拟。该方法对流场和固壁内换热进行耦合计算,得出了三维燃烧室壁温分布。计算中,对完全发展的湍流燃气采用了标准“k-ε”湍流模型,运用DO模型计算了燃气的热辐射,燃烧模型使用涡-耗散模型来计算化学反应速度,固壁材料使用了变比热和变导热系数。数值模拟结果表明流场与固壁相互作用得更充分,能更精确地反映流场和温度场的整个形态,可以模拟出较为合理的流场和温度场分布以及相应的流动换热特性。     

动脉内流-固耦合作用下两相血流动力学数值模拟

【摘要】 目的 研究流-固耦合作用下左冠状动脉内一个心动周期典型时点两相血流动力学分布及红细胞分布,探索左冠状动脉粥样斑块形成与发展机制。方法 将血液视为两相流体,基于血液与血管壁间流-固耦合作用,采用计算流体力学方法对左冠状动脉内两相血流进行瞬态数值模拟,研究一个心动周期内典型时点左冠状动脉内血流分布特性,血流动力学特性参数与动脉粥样斑块形成的相互作用关系。结果 左冠状动脉回旋支远段和钝缘支近心端外侧存在低速涡流区,该区域内壁面切应力和红细胞体积分数均较小,血流流态复杂。结论 壁面切应力较小的低速涡流区易产生脂质浓度极化、大分子物质沉积,红细胞较少区域易发生缺氧,引起血管壁通透性增加和内膜损伤,激活免疫系统,导致血管壁物质累积和内膜生长,从而易诱发动脉粥样硬化斑块形成。

     

基于流热耦合方法的中压腔涡流冷却效果数值研究

以某超超临界机组中的中压涡流冷却结构为研究对象,采用流热耦合方法进行了数值计算,分析了流域与固体域交界面条件对转轴内部温度分布的影响,并对比了静止与4个旋转速度下转轴的冷却效果。结果表明:对于给定的热边界条件,在设计转速下中压涡流腔室内部流体从转轴带走热量,具有冷却效果;随转速增加,汽流与轮毂壁面的相对速度减小,使壁面温度降低,最大温降增加,转轴内高温区缩小,高温区边界处温度梯度下降,而转轴反转会恶化转轴的热环境。     

风力机叶片及塔架流固耦合分析

采用ANSYS Workbench软件,对国内某200 kW水平轴风力机流场进行数值模拟,计算出风力机叶片表面的压力分布和旋转域速度分布。通过对X方向不同截面总压、湍动能和涡粘性分布情况进行分析,得到了风力机下风向上述3个物理量的变化规律。将风力机流场的计算结果施加到固体计算中,进行风力机叶片和塔架整体的流固耦合模拟计算,分析得出风力机叶片、塔架应力和变形量的分布情况。最后进行模态分析,得到其前十阶振动频率和振型,为风力机安全运行和叶片的优化设计提供参考。     

某8缸中速柴油机冷却系统三相流固耦合传热分析

对某柴油机8缸整体冷却水套进行绝热流动模拟,得到冷却效果最差的一个缸及冷却液的流动边界条件;对该缸进行单缸气缸盖-冷却水套-气缸套流固耦合计算,得到了缸盖和缸套温度分布及水套流动及温度场情况;对该缸加入进、排气进行气-液-固三相流固耦合分析,得到缸盖温度场和水套温度场情况,与不考虑进、排气的情况以及与试验测得的工程数据的比较表明:考虑进、排气时的模拟结果更加接近试验值,说明该方法更符合实际情况。     

汽油喷雾撞壁雾化的数值模拟

撞壁雾化是现代直喷式中小缸径发动机中普遍存在的现象,研究撞壁雾化的特性对改善发动机的燃烧具有重要的意义。根据Mundo等人提出的飞溅喷雾撞壁模型,对定容室中的汽油喷雾撞壁现象进行了模拟计算与分析。通过改变壁面温度、壁面粗糙度、喷雾速度及网格数,对比分析了不同条件下喷雾撞壁过程发生的变化,为进一步进行喷雾撞壁试验、完善喷雾撞壁模型提供了参考。     

海底管道与多孔弹性海床的相互作用研究

针对海底管道在波浪荷载作用下的动力响应为海底管道设计中的重要因素,建立了二维有限元管—土相互作用的计算模型,并考虑了管道柔性分析管—土接触效应、摩擦系数、埋深、管径和海床渗透系数对管周孔隙水压力、管道位移和应力的影响。计算结果表明,管道浅埋情况下忽略管—土接触效应显著低估了管道竖向位移和环向应力,位于细砂中管道的动力响应小于粗砂中的管道。研究结果可为海底管道设计提供科学依据。     

生物质粉料气力输送过程数值模拟研究

气力输送管道压降预测有利于设计合理的设备载气系统。通过对典型实验工况进行模拟,得到与实验较为接近的理论模型,利用Fluent软件对不同载气风风速下的管道压降情况进行模拟,得到压降与载气风风速的关系。     

海底含蜡原油管道停输降温过程的数值模拟

研究海底含蜡原油管道的停输降温过程,对避免＂凝管＂事故的发生起着重要的作用。针对海底含蜡原油管道运行环境的特点,建立海底管道停输时的非稳态传热模型,利用CFD软件模拟海底管道停输过程中温度随时间的变化规律,分析管径、管道周围海泥温度等因素对停输温降的影响,从而确定最佳停输时间,为海底含蜡原油管道制定再启动方案提供理论依据。     

多工况条件下斜流泵叶轮的强度分析

本研究通过选取0.4Q_d、0.6Q_d、0.8Q_d、1.0Q_d、1.2Q_d、1.4Q_d、1.6Q_d七个不同流量工况点,分别对斜流泵内部流场进行CFD(计算流体力学)仿真分析,结果显示叶轮承受的总压沿径向呈梯度分布,在叶轮进口处压力较小,出口处压力较大。通过流固耦合方法进行叶轮强度的数值计算,分析结果显示:不同流量工况下,叶轮变形量沿径向呈梯度增加,其最大变形量位于叶轮前盖板出口边缘,且等效应力集中点均主要集中于叶轮进口叶片与后盖板连接处。研究结果可为斜流泵叶轮结构设计和强度优化提供参考。     

基于流固耦合的斜流泵空间导叶多工况强度分析

空间导叶作为斜流泵的主要过流部件,对改善叶轮出口流场具有重要的意义,探究其内部流动以及与固体之间的相互作用尤为必要。通过对0.6Q_d、0.8Q_d、1.0Q_d、1.2Q_d和1.4Q_d5个不同流量工况点进行CFD仿真及流固耦合计算分析,结果显示空间导叶承受的总压随着流量的增加逐渐减小,空间导叶与上下盖板连接位置承受压力较大;随着流量的增加,空间导叶最大应力值和变形量均减小,其所承受应力主要集中于上盖板进口边以及导叶与上下盖板连接处,在上盖板两导叶叶片中间位置变形较为明显。研究结果可为斜流泵空间导叶结构设计和强度优化提供参考。     

原油管道伴热工艺热力分析

根据原油管道伴热方式,建立原油管道伴热系统能量平衡模型,对管道伴热系统进行数值模拟,计算原油和伴热水的沿程温度变化,并对比分析不同伴热方式下的伴热效果,根据管线长度,优化选择伴热方式。     

某型喷嘴流量特性的数值模拟

本文以某内混式气动喷嘴为研究对象,对喷嘴内部的气液双相流动进行了数值模拟,通过对计算结果的分析研究了该喷嘴气体和液体的流量特性,为今后相关喷嘴的设计工作奠定了一定的基础。     

长距离输水复杂管线下单向塔布置方案优化

针对单向塔在长距离输水管线布置易忽略管线高程变化及水锤波衰减等因素的影响,以某长距离输水工程复杂管线为例进行了数值仿真计算。结果表明,在管线的高点布置单向塔可有效防护管线不出现负压,同时适当考虑水锤波的衰减情况既不影响单向塔防护效果,又可降低单向塔高度、节省投资。研究结果可为单向塔的优化布置提供科学参考。