基于CFD的海洋能捕获机构的叶片特性分析

为推进海洋可再生能源的发展与利用,提高海洋能捕获机构的效率,以水平轴式海洋能捕获机构为对象,结合计算流体力学原理,利用RNG k-ε来模拟机构流场的湍流流动,给出了机构有限元网格划分方式,通过计算机仿真模拟分析优化机构叶片布置数量。在此基础上,以不同来流攻角方向对机构叶片特性进行分析,分析了不同攻角情况下的流场状态,给出了攻角变化范围,并讨论给出了分析结果。     

基于CFD的深浅腔液体动静压轴承承载特性研究

针对工程上常用的雷诺方程假设条件较多,计算精度尚不能满足高速精密轴承设计需要的局限,采用基于N-S方程的CFD软件研究了深浅腔液体动静压轴承工作参数和结构参数对轴承刚度、流量和温升的影响规律,并对轴承刚度进行了实验研究。经理论与实验分析证实,轴承刚度理论值与实测值两者吻合较好,从而证实了基于CFD软件分析结果的可靠性和分析方法的可行性。     

微通道流场特性建模及数值分析

流式细胞仪的微流体聚焦是利用鞘液流将样品流限制在微通道的中心位置,聚焦的稳定性和灵敏性直接影响仪器检测结果精度。针对高流速下微流体无法维持稳定聚焦的问题,运用有限元软件ANSYS Fluent建立微通道流场特性模型,分析微通道的几何结构与双鞘液进样收缩角对微通道内形成良好聚焦的影响。分析结果表明,在双鞘液式微通道结构内,相比其他进样方式,鞘液0°进样时的聚焦过程距离缩短,层流宽度减小,且收缩角为60°时聚焦后混合流内部物质流的稳定性利于层流检测。     

基于CFD液体动静压球轴承的承载特性分析

针对某超高精密磨床用液体动静压球轴承润滑特性的研究,常采用的雷诺方程假设条件较多,计算精度不能满足超高精密轴承设计需要.提出采用基于纳维斯托克斯(N-S)方程的CFD软件分析液体动静压球轴承压力场和温度场分布特征,并探究结构参数和工作参数分别对承载力、轴承流量和温升的影响规律及各参数之间的耦合影响.在此基础上,采用正交...     

液压滑阀径向间隙温度场的CFD研究

在中、高压系统中,节流作用使油温升高很快。油温升高使阀心受热膨胀,阀套与阀心间的配合间隙减小, 阀心有可能被卡死在阀套里。针对使用过程中因节流发热而发生的阀心卡死现象,建立了计算流体动力学 (Computational fluid dynamics,CFD)二维模型。对不同工作压力、不同径向间隙、以及不同开口的间隙内温度分布进行了解析。得到了各种情况下径向间隙内的温度场分布,并对计算结果进行了分析,得出工作压力、径向间隙和开口大小对径向间隙内温度分布的影响,为滑阀设计提供了理论参考。     

机械密封环的传热特性分析

研究机械密封端面摩擦热在动环、静环、端面间液膜和密封介质组成的传热系统中的传递规律。按换热面积守恒的原则将密封环简化为当量圆筒,提出动环和静环获得的摩擦热的计算方法,推导密封环的温度分布方程。结果表明,液膜摩擦热量随角频率的增加和平均膜厚的减小而增加。绝大部分摩擦热通过动环传递到介质,静环端面的温升较小。动环靠近介质侧的温度低于空气侧的温度,端面上的温度较高,且端面径向存在温度梯度。增大动环与介质的接触面积或选用热导率大的材料可降低动环上的最高温度和端面上内外径处的温差,提高机械密封的性能。     

三级同心液压溢流阀噪声特性的CFD分析

为了改善广泛应用的三级同心溢流阀的噪声特性,按照实际阀的结构和参数,建立了锥形主阀内部流场的三维模型,应用计算流体动力学计算软件Fluent,对三级同心溢流阀模型的多种工况进行了仿真计算和可视化研究,给出了锥阀阀腔内的速度场、压力场分布图.在可视化分析的基础上对阀芯的结构做了改进,对比了3种结构不同阀的内部流场特性.结果表明,改进结构后流场中漩涡区的分布减小,最低压力得到提高,降低了气蚀和噪声发生的可能性.此研究工作为流道结构的优化设计提供了理论依据.     

基于一维传热的机床热动态特性分析

以传热学的理论为基础,以机床进给系统滚珠丝杠为例子,分析了热弹性现象产生的原因及其重要特征:频率保持特性、热变形的实时和整体性以及相移特性,并通过一维传热试验进一步验证了热动态特性的存在及变化规律。认为随着时间的增长,温升-热变形之间的关系会逐渐趋近稳态,但不可能获得绝对的稳态,因此热弹性效应环是不封闭的;在传热过程中,随着传热距离的增加,温度衰减很快,近点的热弹性效环应比远点的宽。提出了热动态特性包括温度响应特性和热变形响应特性的观点,认为热弹性现象是热动态特性中热变形响应特性导致的,并定义了能描述热动态特性的特征参数。     

基于CFD数值解析的轴流泵优化设计

针对一种化工用轴流泵结构形式上的特殊要求，并基于CFD（计算流体动力学）的数值解析，结合流场可视化技术和统计学方法，对所设计的泵进行优化，最终确定一种“半导叶”的设计方案，给出了该设计的能量特性预测，并与初步设计进行对比，同时对内部流动特性也做了对比分析。结果表明，这种设计在外特性与内流特性方面均得到了优化。     

基于CFD技术的柴油机水流分配器计算分析

计算流体动力学是解决三维流动问题的有效手段.为解决某型柴油机水流分配器两个出口流量不均匀、出口流动阻力大等问题,提出了改进设计方案.为了验证改进方案是否满足使用要求,建立了三维计算模型,运用CFD前处理软件Gambit划分网格,同时采用标准k-ε模型及SIMPLEC算法,对水流分配器内流场进行了数值模拟分析.通过分析,得到了水流分配器的出口流量以及内流场压力、速度分布特性,找出了改进方案中存在的缺陷,并提出了进一步的改进建议.     

基于CFD流场特性分析发动机进排气系统设计

进排气系统是发动机重要的附属结构,对保证发动机正常工作具有重要意义.根据发动机进排气系统的结构特点,针对进气系统、排气系统、消声器等进行选型设计和结构设计;保证各部分结构满足发动机的压力和流量要求;采用理论分析计算、CFD建模仿真分析、试验台验证分析等相结合的方法进行设计分析.对排气管和消音器进行三维计算流体模拟仿真,得到速度场、压力场的分布图,并对设计关心的进出口压差进行计算;特别对消声器的穿孔板部分采用了多孔阶跃边界条件进行处理;采用试验方法对消声器设计进行验证.结果 可知:空滤器进气阻力(滤芯干净时):8英寸/237mm水柱高度;管道总阻力为2.079英寸/52.8mm水柱高度;单个最大流量是:972.27L/s＞ 904.5L/s,满足发动机要求;排气系统的排气管路和消声器总压损为3.52KPa,满足发动机排气背压要求;系统的CFD分析结果表明管道布局合理,无真空区和负压区,气流顺畅;试验结果表明,消声器消声效果最高可达40dBA;而达到发动机的排气流量流速时,压力损失为1869.12Pa,而设计值为1802.38Pa,二者的误差为3.72％,结果基本一致,表明设计结果可靠;为同类设计提供参考.     

刷式密封传热特性的数值研究

刷式密封在密封过程中会产生的大量摩擦热,影响到其密封性能,针对这一问题,采用数值分析的方法,研究了进出口静压比与背板结构对刷式密封传热特性的影响规律。首先,采用ANSYS软件建立了刷式密封的三维切片热分析模型,通过与实验数据对比验证了该模型的合理性;然后,研究了进出口静压比对刷式密封泄漏量以及刷式密封最高温度的影响,分析了刷式密封的压力场与流场分布情况;最后,在热分析基础上,对刷式密封温度场的分布情况进行了模拟分析,通过改变背板平衡腔的腔体形状、背板平衡腔体深度和下游保护高度,研究了背板结构对刷式密封温度场的影响规律。研究结果表明:随着进出口静压比的增加,刷式密封泄漏量以及刷式密封最高温度变化趋势逐渐变缓;平衡腔的腔体形状改变对刷式密封最高温度的影响有限;刷式密封最高温度随平衡腔体深度的增大而下降,下降趋势变缓;当下游保护高度低于1.2 mm时,随着下游保护高度的减小,最高温度出现的位置由末排刷丝尖端向前排转移,其数值大小呈指数规律上升。     

高温气冷堆（HTR-10）用多级给水泵的三维造型与CFD分析

本文应用三维实体造型软件对10MW高温气冷核反应堆(HTR-l0)中13级给水泵的全部过水流道进行了实体化造型，在此基础上进行了CFD(计算流体动力学)分析。数值模拟基于N-S方程、RNGκ-ε湍流模型和SIMPLEC算法．对给水泵全流道进行了三维紊流场计算．得出该泵全流道三维可视化流场特征和可以预测泵外特性的进出口截面总压分布云图。数值计算的结果为反应堆二次侧给水泵运行参数变化提供了预测与分析手段。实体造型和CFD分析可为研发新产品、提升产品制造理念、优化产品设计、提高新产品开发的成功率提供经济快捷而可靠的手段。     

基于ANSYS的加工中心机床热特性有限元分析

随着机床不断向高精度、高刚度、高速度方向发展,对其动态性能的要求越来越高,其中机床的热性能越来越受到人们的重视,它已成为影响高速机床性能的主要因素之一.利用有限元分析软件ANSYS,在建立整机的CAD以及CAE模型基础上,实现对加工中心机床热特性的分析,以期对优化机床结构提供参考.     

波纹翅片传热与流动特性数值仿真分析

采用数值计算方法,进行了波纹翅片传热与流动阻力特性的仿真研究。计算了波纹翅片上下表面换热系数沿着流动长度方向的变化特性;进行了波纹翅片无量纲曲率半径对换热系数、努塞尔数、管道压降、摩擦因子、管道进出口空气温差等的影响研究,绘制了波纹翅片换热性能评价图。研究结果表明,波纹翅片上下表面换热系数的大小沿着翅片长度方向呈现正弦形式波动,波动幅值逐渐较小;无量纲曲率半径的减小有利于提高波纹翅片的换热效果,但波纹翅片内空气流动的阻力也随之增大;换热性能评价图显示波纹翅片换热性能的增长率小于流动阻力的增长率。该研究内容为机车及动车组板翅式换热器空气翅片选型提供参考。     

基于温度场的螺旋锥齿轮啮合热特性分析

根据螺旋锥齿轮啮合方程,采用“自底向上”的实体建模方法和八节点六面体等参元,建立其三齿的有限元分析3D模型;采用热传导理论,求解了螺旋锥齿轮本体稳态温度场。由此,对热和结构两个物理场进行耦合,仿真分析了啮合过程热应力和热变形。实例分析结果表明,螺旋锥齿轮副多齿啮合时其中一个齿的啮合中心稳态温度较高,热应力最大处在齿根部位,靠近啮合中心的齿顶部位的热变形最大;由于结构、材料特性等多因素影响,最大热应力和热变形部位不与最高温度点重合。这些为螺旋锥齿轮的设计制造和使用提供了一定依据。     

基于ANSYS的高速客车车顶稳态传热温度场分析

以CRH5车车顶为例,运用ANSYS有限元软件热分析模块,将车顶置于稳态情况下进行模拟,加载温度及对流边界条件,对热量在车顶的流动状况进行仿真与分析,得出高速客车车顶稳态传热温度分布。     

基于CFD仿真的分流翅片液冷板传热特性研究

锂离子电池的化学过程将产生大量的热,必须对产生的热量进行管理,防止温度过高导致电池性能衰减.针对具有分流翅片液冷板的方壳锂电芯模组建立了三维模型,并对模组在1C、2C和3C的放电倍率下,仿真研究动力电池模组的温度分布和液冷板内部的传热特性.结果表明,模组顶部温度高于底部温度,并且随着放电倍率增大,模组最大温差也增大,而电芯平均温度分布情况相似.冷却液温度由入口到出口处逐渐升高,分流翅片有效加强了冷却液的局部流动,提高了冷却液与电芯的传热效率.     

离心式液氢泵的动力特性与传热特性分析

对输运液氢的离心式液氢泵进行低温结构设计与动力单元分析,叶轮是速度能转变为压力能获得高压流体的重要部件,对离心泵的稳定输出特性有较大的影响。其中,转子(包括转轴和叶轮)是连动部件,也属于低温泵结构性传热部件。对应用于储运系统的某小流量高压头的离心式液氢泵的叶轮和转轴部件,进行功能分区,利用CFD内嵌模块对其进行数值计算。根据运行系统中输送载荷,对低温条件下的转子部件进行热-结构耦合瞬态应力应变分析,获得其动力特性;采用流固耦合方法,对叶轮区的流体域进行数值计算,分析不同流体载荷下叶轮表面应力分布;对低温离心泵轴-叶轮的传热区进行设计,分析低温-室温隔热效果,为离心式液氢泵的设计研发、结构优化和性能改进提供理论依据和参考。     

基于CFD技术的截止阀启闭时流场动态模拟

针对XYZ-100型稀油站所使用的J41H截止阀工作状态下流场特点,采用计算流体动力学(CFD)的方法对截止阀的流动情况进行动态数值计算,模拟出截止阀阀盘开启和闭合过程中阀体内部的速度、压力分布和压头损失。结果表明,CFD模拟阀体压头损失值和利用理论计算的阀体压头损失值吻合较好,通过CFD技术在模拟截止阀启闭过程中动态流动状况的应用,能够确定流体通过阀道时所产生的漩涡、水锤和死水区等水流状况,为阀道结构优化提供理论依据。