基于CFD的磨料水射流加工中粒子圆度影响研究

为提高磨料水射流加工性能和延长喷嘴使用寿命,基于欧拉-欧拉方法和离散粒子模型,利用CFD仿真技术探究磨料水射流喷头内部的三相流运动,建立磨料水射流喷头的物理模型,并通过与文献实验结果对比,验证模型的可靠性。通过自定义粒子圆度系数,利用CFD模拟分析粒子圆度系数对粒子出口速度及管壁磨损率的影响。结果表明:射流压力和磨料圆度越大,磨料出口速度越大,喷嘴内磨损越小;磨料流量和磨料圆度系数越大,磨料出口速度越小,喷嘴内磨损越大;磨料尺寸越小和磨料圆度越大,磨料出口速度越大,喷嘴内磨损也越大;水射流切割过程中的深宽比随着压力增大而增大,随着横移速度和靶距的增加而减小,随着粒子圆度的增大而增大。     

刷密封内流动与密封特性的研究

应用阻抗力表示刷丝内气体流动的体积力,建立了刷密封内流动的流体动力学模型，将以速度压力为原始参数的偏微分方程转化为涡度输运方程和流函数方程，用有限差分法数值迭代计算，得到了刷密封的流场速度和压力分布，分析了刷密封结构对密封特性的影响。计算实例与试验值误差小于8%。     

基于CFD的地铁用轴流风机性能模拟

为优化地铁用轴流风机的设计方案,缩短设计周期,减少设计试验所消耗的人力和物力,应用商用计算流体力学(CFD)软件FLUENT,建立风机物理模型和计算模型,采用四面体非结构化网格对物理模型进行网格划分,根据实际条件设置边界条件,对地铁轴流风机在不同转速下的压力场、速度场进行模拟。得出在不同风量下的全压和效率值,并将模拟结果与试验结果作了对比,两者基本吻合,尤其是额定工况下的风量和风压,较为接近。说明应用CFD对风机进行数值模拟的结果是可信的,对设计可以起到指导性的作用。     

Dynamics analysis of bladder-urethra system based on CFD

A mathematical model for a bladder-urethra system can provide basic analysis for the disabled urethra closure of stress urinary incontinence (SUI) patients in a clinic. Based on computational fluid dynamics (CFD), we developed a three-dimensional urodynamic bladder-urethra system, which includes bladder, bladder neck, prostate, and urethra. The realistic recirculation process of the urinary bladder during the physiologic voiding process in conjunction with a flow simulation through the female urinary bladder and urethra is presented. The computational results show that a dead-water zone and the zone of secondary flow occur, independent of the shape of the prostatic urethra. For the pathological prostata, the extreme constriction of the prostatic urethra results in an additional wide-stretched dead-water zone. The simulation results does not only improve urinary incontinence surgery for clinicians, but can also provide a basis for theoretical analysis.     

扭曲叶片贯流风机流场及扭曲角对性能的影响研究

研究了电壁炉用贯流风机在扭曲叶片下的三维内部流场,数值比较了不同扭曲角对贯流风机出风口体积流率的影响,从而得到贯流风机叶轮在一定转速下,叶片扭曲角取60°时,风机出风口风量最大,性能最优.通过自建的贯流风机性能参数检测台,实验测试了扭曲叶片贯流风机出风口平均风速和直叶片贯流风机出风口平均风速大小,并且和数值计算结果基本吻合.为贯流风机叶片优化设计提供了重要的理论基础.     

仿生鱼鳍波动推进模式对游动性能影响的数值研究

仿生鱼鳍的波动运动有两种基本模式:振幅从前往后保持不变和振幅从前往后逐渐变化。通过比较仿生鱼鳍两种波动模式的特点,可以给利用仿生鱼鳍驱动的水下推进器选择合理的波动方式提供依据。基于计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)技术建立两种波动模式的二维数学模型。比较分析了在相同的雷诺数及运动学参数(频率、波速和平均振幅)下两种波动模式形成的压力分布和平均推进力。给出了阻力系数随时间的变化规律。根据尾迹涡量场分布形式和涡量强度解释了两种波动模式之间存在差异的原因。从仿真结果可以看出:在相同的运动学参数下,振幅从前往后保持不变的鱼鳍波动模式产生更大的推进力,具有更高的游动稳定性。     

输油臂风载的数值模拟分析

根据流体动力学的数值算法,运用Reynolds时均N-S方程和RNGk-ε湍流模型对输油臂进行风洞数值模拟,计算得到了输油臂的风压分布规律及风载荷。并讨论了风向角的变化对风载荷的影响,据此提出了合理的改进设计方案。     

旋流片对喷嘴流场特性影响的数值研究

以水为流体介质,建立了旋流喷嘴的计算流体动力学模型.通过调整旋流喷嘴旋流片的螺旋升角和通流面积等结构参数,对喷嘴雾化的压力、速度场进行计算,推导了喷嘴的雾化角,从而研究旋流片对喷嘴流场特性的影响.将数值模拟的结果与试验结果进行对比,两者基本吻合.验证了数值计算方法的正确性,对旋流喷嘴的设计具有指导意义.     

水力旋流器内科里奥利力的量级分析研究

科里奥利力是在旋转坐标系中由于物体相对于旋转坐标系运动所产生的一种惯性力,简称科氏力。水力旋流器的内部流场是高速旋转的离心分离流场。本研究采用计算流体力学方法模拟水力旋流器内高浓度分散相的分布,对颗粒受到的科氏力进行分析。RSM模型用于描述流场的湍动特性,LPT模型对颗粒相的运动进行追踪,模拟结果与试验数据的吻合性较好。结果表明,在水力旋流器内,由于锥体段的湍流强度较高,科氏力的方向具有较强的随机性。在切向方向,随粒径增大,曳力和压力梯度力递减而科氏力递增,当粒径增大到52μm时,科氏力的量级与曳力相当,此时科氏力的作用是不可忽略的。     

基于流体动力学的弯管应力有限元分析

由直管弯制而成的弯管几何形状和结构复杂,在流体作用下受力复杂,准确的应力分析是进行强度计算和弯管设计的重要前提。使用ANSYS流体-固体有限元分析软件,建立了管内流体动力学分析和弯管结构应力三维分析模型,利用两种不同物理环境的转换,得出了弯管在流体不均匀压力作用下的应力分布,讨论了流量、弯管加工缺陷对弯管应力的影响。     

翼尖小翼减阻特性模拟研究

飞机减阻是当今研究的热点问题,其中诱导阻力减小更是被广泛关注的重点。本文通过国际上通用CFD软件FLUENT分别对平直三维机翼与加装优化设计翼尖小翼的三维机翼进行模拟计算,并对比计算结果,分析翼尖小翼的减阻效果。     

静压孔位置对油膜支承可倾瓦轴承承载性能的影响分析

为了提高汽轮机转子系统中支承轴承的油膜刚度,以三瓦油膜支承可倾瓦轴承为研究对象,研究静压孔相对位置对轴承承载性能的影响规律。建立了油膜支承可倾瓦轴承油膜润滑模型,并运用计算流体动力学方法数值求解三维N-S方程,揭示了不同静压孔相对位置下轴承压力分布、最小膜厚、偏心率、刚度等性能参数的变化规律。分析结果表明：在载荷为890 N的情况下,改变孔的位置可以提高轴承油膜刚度;当静压孔相对位置γ=5°左右时,孔位置接近油膜最大压力分布区,与γ=0°时相比,最小膜厚和偏心率分别减小9.8%和48%,主刚度kyy、kxx接近原结构的1.4倍和1.1倍,此时静压孔位置为相对最优位置区域。依据分析结果开发了新型油膜支承可倾瓦轴承（γ=5°）,通过试验对比分析了普通滑动轴承与新型油膜支承可倾瓦轴承的综合性能,结果表明,高转速时所开发的新型油膜支承可倾瓦轴承具有更好的承载性能与减振性能。研究结果对油膜支承可倾瓦轴承的性能分析具有一定的参考价值,设计轴承静压孔时可根据油膜压力分布规律对其优化以提高轴承性能。     

热仿真分析技术在相控阵雷达天线散热设计中的应用

天线阵面散热设计是雷达结构设计中的重要内容,它对提高天线系统的可靠性,保证雷达系统的正常可靠工作等具有重要的意义.同时,随着科学技术的不断进步和发展,热仿真分析技术在现代电子设备热设计中的地位和作用也越来越大.文中以某大型相控阵雷达天线热设计为例,首先对其散热方案进行分析比较,针对所选定的散热方案,应用CFD仿真软件FLUENT对阵面散热进行仿真分析,为天线系统的散热设计提供设计依据和参考,然后对仿真分析的结果进行分析总结,并对热仿真分析技术在复杂系统中的实际应用提出了观点和看法.     

高速列车单车通过隧道压力波的研究

采用计算流体力学的数值计算方法对基于三维、瞬态、可压缩Navier-Stokes方程和κ-ε两方程紊流模型进行求解,模拟高速列车单车通过隧道时列车外流场的特性,分析高速列车单车通过隧道的压力波特性及阻力变化规律。结果表明列车单车通过隧道的压力波最小负压值与速度为二次函数的关系,列车阻力主要由压差阻力构成。研究结果可为解决隧道空气动力学问题提供参考依据。     

肋片焊接方式对其传热的影响

通过改变肋片的焊接尺寸以及焊接形状建立肋片传热模型,采用CFD(Computational Fluid Dynamic)模拟的方法,将模拟结果与传统铸造肋片的传热情况进行对比,研究不同焊接方式以及焊接尺寸对整个肋片的换热量以及换热系数的影响.结果显示,肋片焊接后,对整个肋片的换热量和换热系数有一定的影响,但影响较小.其中换热量根据焊接尺寸的增加先减小后增大;而换热系数呈波浪形变化,但有减小的趋势.     

基于数值仿真的往复式压缩机进气阀参数研究

应用计算流体动力学方法(CFD)对往复式压缩机进气阀的工作过程进行内流场的瞬态数值模拟,确定了膨胀、进气过程中温度场、压力场、速度场等物理场的分布,研究了曲轴转速、弹簧刚度对进气阀工作特性的影响。计算结果表明:进气阀工作过程的仿真必须对膨胀和进气过程进行连续动态模拟以确定工作特性;对于一定结构的进气阀,当弹簧刚度由455N/m增大到8000N/m时,压缩机进气量从11.3×10-3m3降至8.8×10-3m3,因为泄漏,在刚度为2000N/m时具有最大实际吸入量11.2×10-3m3;当曲轴转速由300r/min提高到2000r/min时,实际吸入量由11.6×10-3m3降至8.6×10-3m3;从避免阀片颤振、降低瞬时流量波动、限制关闭滞后角和泄漏量以及提高实际吸入气量等方面综合考虑,较合理的弹簧刚度在2000N/m左右,大于原设计的455N/m。通过对进气阀的数值模拟,为优化弹簧刚度、进一步分析变转速下气阀的工作性能提供了依据。     

基于CFD的液压集成块典型流道液阻仿真研究

应用计算流体动力学方法对液压集成块内部典型流道流场进行了模拟研究,提出结合液流流动特性来优化集成块典型流道结构设计的方法。通过数值模拟得到了压力云图、速度矢量图及流线图,定性地分析了液流在典型流道中涡旋产生的位置、大小及耗能机理,得到了块内流道结构形式对液阻性能的影响规律,进而提出流道在几何结构上的改进措施,实现了降低液体流经液压集成块的压力损失、减少能耗的目的。     

高级别洁净室气流组织的优化

利用CFD方法对拟采用风机过滤器单元(FFUs)洁净空调方案的IS05级电子工业洁净室进行模拟,得出室内气流速度场,分析其性能,通过理论公式计算所能达到的洁净度。认为通过合理布置末端FFU送风口位置及选择回风形式,以及选用较高级别的末端过滤器,可以在FFU满布率较低时达到较高的洁净度级别。     

车灯清洗器喷嘴内流体流动的CFD分析

在建立了某车灯清洗器喷嘴内部流动的三维CFD计算模型之后,对该喷嘴内部的三维流动进行了数值模拟分析,分析了喷嘴旋芯结构参数对喷嘴的压力、出口速度等的影响。分析结果为喷嘴结构的设计提供了重要的参考依据,从而可以减少大量的实验操作。