基于风洞试验和仿真的垂直轴风力发电机的湍流模型分析

对于湍流的计算一直是流体力学领域的难点,而垂直轴风力发电机周围流场的湍流非常复杂,对其CFD仿真模拟选取湍流模型一直各抒己见。选取目前使用最为广泛的SST k-ω、Realize k-ε、RNG k-ε和标准k-ε湍流模型进行CFD仿真,模拟双叶片直线翼垂直轴风力发电机的叶片表面压力分布和单叶片转矩系数,并与采用高速多点压力测量仪和力矩传感器测量的实验数据进行对比分析。其结论为,在叶片失速区,采用标准k-ε和Realize k-ε湍流模型CFD仿真模拟的结果与实验值拟合度很低;当叶片处于深度失速区时,采用RNG k-ε湍流模型CFD仿真模拟的结果与实验结果拟合度最高,而在轻失速区时,采用SST k-ω湍流模型模拟得到的值与实验测量值拟合度最好。从单叶片转矩系数角度分析可得,采用SST k-ω湍流模型模拟得到的值与实验测量值拟合度最好。     

导向柱梯形螺纹加工研究

导向柱是1000mm板坯连铸机上的关键零件，精度要求很高，加工难度极大。经模拟件加工试验，找出了合理的工艺参数，制造出受到日方专家好评的产品。本文说明了机床的遴选及模拟件的加工试验，研究了对刀具的各种要求，分析了加工误差的产生及其消除措施，并给出了加工工艺的制定原则。     

CRH3列车车头曲面气动压力稳态数值模拟

针对列车提速所引起的铁路噪声问题,尤其是在高速运行情况下占主导的气动噪声问题。通过对列车模型的气动噪声进行稳态数值模拟分析,探究列车不同速度运行时的表面压力分布情况,从而为列车的车身设计提供参考。在Lighthill声学理论的基础上,采用常用的k-ε模型以及SIMPLE算法进行计算,分别对CRH3列车在300km/h和350 km/h的运行速度下的稳态模拟结果进行分析,研究不同速度下列车头部各部分的流场特征。     

基于Realizable湍流模型的弯管流动模拟分析

以工程实际中广泛应用的管道为基础,针对管道输送中弯管的薄弱环节,基于Fluent可实现湍流模型,分别采用定常与非定常模拟的方法,建立油水两相流流场的数学模型,研究弯管油水两相流动的速度、压力、流线部分的特性。研究结果表明定常与非定常数值模拟弯管两项流动都具有较好的模拟效果。     

旋流燃烧器给粉方式对锅炉NO排放特性影响的数值模拟

使用可实现realizable κ-ε双方程模型,对600 Mw超临界锅炉LNASB燃烧器燃烧过程进行数值模拟.研究燃烧器给粉方式、二次风量及过量空气系数对炉膛内部NO分布的影响,对燃烧器拟改进结构与原结构NO生成特性进行比较.数值模拟结果表明,内二次风对NO影响较大,内二次风关闭时炉膛出口NO下降22%.主燃烧器区域过量空气系数对NO影响明显,过量空气系数较小时NO生成量较少;中心给粉可以有效地降低锅炉NO的生成,100%负荷投入5层燃烧器时NO下降16%,数值计算结果为燃烧器改进提供了NO生成的理论依据.并与试验结果进行对比,获得比较一致的结果.通过设备改进和燃烧调整,有效地控制了锅炉NO的排放,为LNASB燃烧器设计和运行提供了一定的降氐NO的理论基础.     

气动定位系统基本特性和模型研究

简要介绍了气动定位系统的基本特性和建模的发展情况。文章分析得出气动定位系统的模型由线性到非线性,建模目的从理论研究到实际应用的方向发展,并提出了气动定位系统建模待解决的问题。     

基于不同井道模型的超高速电梯气动特性研究

针对超高速电梯气动特性研究问题,对比研究了电梯运行10 m/s时二维井道模型、三维井道模型及带层门地坎的三维井道模型。利用ANSYS有限元软件对各模型下的井道气动特性进行了分析,研究得到了各井道模型中不同截面上的气流分布情况,并进行了比较研究;建立了井道对称截面上各直线位置处气流的速度特性曲线,对井道前后侧速度大小进行了研究;建立了对称截面各直线上气流最大值,并进行了比较分析;在两种不同的三维井道模型中,针对层门地坎对轿厢的气动力影响大小进行了分析。研究结果表明,二维井道模型中整体井道流速大,最大流速相比增大近25%,且无法捕捉井道左右侧气流影响;三维井道模型中,层门地坎导致井道后侧流速增大,井道前侧流速减少,同时增加轿厢上下气动阻力93.2%及轿厢前后倾覆力566.7%。     

基于流场的气动换向阀流量特性研究

根据可压缩流N-S方程,利用Spalart-Allmaras(简称S-A)湍流模式和有限体积法,并采用四面体非结构网格,对不同阀口开度和接口管径的换向阀进行数值模拟,计算结果与试验吻合较好。通过对流场结构的分析表明,改变阀口开度,可以提高阀的音速流导和临界压力比的值;给出不同接口管径对流量特性的影响;分析得出换向阀流道结构参数的设计方法。研究结果对设计低能耗的气动换向阀具有指导意义。     

圆弧板翼型小雷诺数气动特性计算研究

采用流体有限元分析方法对圆弧板翼型在10000～40000雷诺数下的气动特性进行了系统的计算研究,得到了较为完整的数据。     

基于CFD方法的汽车气动噪声特性分析与研究

以汽车天窗产生的气动噪声为研究对象,根据CFD分析原理及汽车结构特点建立仿真模型,对模型的粒子数量和气动阻力系数进行相关性验证.采用格子玻尔兹曼法与大涡模拟算法相结合的方法,研究汽车相对行驶速度以及天窗开启状态对气动噪声的影响规律.研究结果表明:当汽车与空气的相对速度为25 km/h时,声压达到最大值125.67 dB...     

气动CAD系统的研究开发

应用最新三维CAD技术，开发气动CAD系统，快速生成参数化模型，具有非常强大的可扩充性，便于实现CAD／CAM一体化。     

基于改进遗传算法的自适应拟合AGV转向梯形模型

为获得港口AGV转向梯形结构的精确模型,解决AGV在转角编码器失效的情况下的冗余控制的问题。文中提出了一种基于改进遗传算法自适应优化理论多项式模型参数的方法,该方法使用改进遗传算法和实际反馈数据训练转向梯形机构理论多项式模型的参数,从而获得精度更高的转向梯形模型。通过仿真证实了改进遗传算法相比于传统遗传算法具有更快的收敛速度和更优的计算结果,通过仿真数据得出经过遗传算法优化的模型其R-square值从0.983提升到0.999,相比于理论模型拟合性能更好、精度更高。该方法具有很高的适用性和可移植性,为需要自适应拟合模型且具有明确的先验理论模型的应用场景提出了一种有效可行的方法。     

基于KP模型的气动肌肉迟滞建模方法

为了辨识气动肌肉运动过程中的迟滞非线性特性,在气动肌肉位移/气压迟滞特性实验的基础上,分别采用KP模型和多项式模型对其位移/气压迟滞展开了建模研究,并采用递推最小二乘法分别对两种模型中的未知参数进行了辨识,研究不同算子个数和多项式次数对模型建模精度的影响。参数辨识结果发现,KP模型拟合精度明显优于多项式模型,随着算子个数的增加,KP模型的精度显著提高,多项式模型的建模精度也随着多项式次数的增加而提高。     

湍流模型对高压比离心压缩机气动性能及流场结构影响的数值研究

为研究不同湍流模型对压缩机总体性能及内部流场数值模拟结果的影响,本文采用3个高雷诺数湍流模型和1个低雷诺数湍流模型对Krain实验研究的离心叶轮和等面积无叶扩压器进行三维定常流场计算,并与相应的实验结果进行对比。研究结果表明,4种湍流模型的数值模拟结果与实验结果均存在差异,这一差异与流量和转速有关。在高转速、小流量工况下,湍流模型对数值模拟结果的影响更为显著。数值模拟预测到的失速流量均与实验值差别较大。而从流场和总体性能两方面来看,与高雷诺数湍流模型相比,低雷诺数湍流模型的模拟精度更高,在设计工况附近区域,数值模拟的效率与实验符合良好。     

节能气动系统特性研究

作者提出一种新的节能近50%的节能气动系统。简单介绍了系统的组成和工作原理,通过计算机仿真,系统地分析了各主要参数对其工作循环中各阶段特性的影响规律：特别深入地研究了蓄能气罐容积的选择问题。为提高生产效率、节约能源,设计和抗议应用节能气动系统提供了适用的数据和理论依据。     

基于RANS模型的不同边界条件风机三维流场模型应用研究

为了更加真实地分析风机流场,并缩短数值计算时间,分别建立不同参数（尺寸、转速）的轴流风机的三维流场模型,基于RANS模型中的Realizable k-ε模型,分别采用速度边界、Fan边界、3D Fan zone 3种边界条件对风机内部流场、射流通风流场进行稳态计算,并将计算结果与文献中风机试验数据进行了对比验证。为了进一步验证风机内部流场模拟结果的准确性,对1台SF3-4轴流式风机进行性能测试,结果表明：采用3D Fan zone和Fan边界条件计算内部流场的气动性能数据与试验值最接近,平均误差分别为1.59%和4.42%,但要求的网格数较多,计算时间长,而采用速度边界条件虽平均误差为10.3%,要求的网格数较少且计算时间短。在模拟风机射流通风流场时,采用3D Fan zone与Fan边界条件能实现流场边缘处的微小尺度旋流及流场各处的温度变化,而采用速度边界条件虽能实现流场中心处的大尺度射流,但无法实现流场其他位置的流动、传热现象;3种边界条件的计算结果都与风机内部流场的实际性能参数吻合度高,研究结果可为风机流场研究提供参考。     

基于滑移网格的小型垂直轴风力机气动性能的数值模拟

建立2D小型垂直轴风机模型,采用滑移网格技术,选用k-ε RNG湍流模型、SIMPLE算法,对模型的气动性能进行了非定常数值模拟研究。分析了垂直轴风机在不同工作时刻的流场情况,研究了速度场、涡量的分布以及风力机总转矩的变化规律。研究结果表明,风力机叶片周围速度存在明显梯度,计算区域在不同时刻的速度分布呈现较大差异。在旋转区域涡量较大,随着远离旋转区域,涡量值迅速减少。垂直轴风力机旋转过程中,风力机的总转矩呈现正负交替变化。     

限矩型液力偶合器气液两相环流特性仿真

为了研究限矩型液力偶合器内部气液两相分布规律和转矩特性,以YOX500型限矩型液力偶合器为分析模型,采用流体体积法VOF(Volume of fluid)两相流模型,Realizable k-ε湍流模型和压力隐式算子分裂（Pressure-implicit with splitting of operators, PISO）压力耦合算法对不同充液率、不同工况下的偶合器内部流场进行瞬态模拟。结果表明：随着转速比的降低,偶合器内部环流逐渐由小环流变为大环流,80%充液率的条件下,泵轮叶片吸力面与压力面上的气液两相分布与试验结果基本一致,证明了该方法的有效性。在高转速比时,转矩特性与试验一致,低转速比时误差较大,该方法不再适用。     

基于SAE模型非光滑表面对气动减阻的影响

以SAE汽车模型为研究对象,采用计算流体力学数值模拟方法研究非光滑表面布置位置对气动性能的影响。通过对SAE汽车模型的不同位置(侧部、底部、顶部、前部、尾部)布置凹坑型非光滑表面,计算SAE汽车模型的空气阻力系数,比较光滑表面与非光滑表面的流线、速度矢量以及压力,分析非光滑表面气动减阻机理和减阻效果差异的原因,根据分析结果得到了合理且能够减阻的汽车非光滑表面布置位置。