基于RANS湍流模型的梯形柱气动特性研究

文中基于流体计算软件Fluent,采用Realizable k-ε湍流模型,对高雷诺数（Re=6.8×105）下梯形柱的绕流特性进行数值模拟,通过对不同宽高比与不同偏角(迎风面与来流方向的夹角)的梯形柱进行流场分析与研究,获得不同结构特征参数下梯形柱的气动参数以及流场绕流特性。结果表明：当偏角不变时,随着宽高比的增加,阻力系数、升力系数均方根逐渐减小,斯托罗哈数先增加后减小;当宽高比不变时,随着偏角的增加,阻力系数、升力系数均方根、斯托罗哈数逐渐增加。与同宽高比下的矩形柱相比,在宽高比R=0.5时梯形柱的阻力系数大于矩形柱,在宽高比R=0.6～1.0时矩形柱的阻力系数大于梯形柱。     

高速列车头车气动噪声的控制方法研究

提出了高速列车头车远场气动噪声的改进方案,并进行了仿真研究。首先完成了9组不同车头形状的全尺寸头车模型和流场流域的创建,并通过k-ε湍流模型计算稳态流场;其次在稳态流场的基础上,采用宽频带噪声模型计算了头车表面的气动噪声源;利用大涡模拟(LES)方法计算瞬态流场,进而获取车身外表面的压力;再基于瞬态流场,采用Lighthill声比拟理论研究了头车的远场气动噪声的计算。最后,将不同形状头车的气动噪声的仿真分析结果相对比,验证改进方法的可行性。这里的研究,将对高速列车噪声的有效控制提供一定的技术支持,有着较重要的科学意义和实际研究价值。     

风力发电机叶片气动特性数值模拟

建立小型风力发电机叶片的三维流场模型,运用流体软件(FLUENT)分析旋转叶片在不同风速作用下的流动特性及气动特性的变化规律。结果表明:随风速的增大,叶片失速现象越严重,叶尖处的压强和流速均达到最大值;同时,风力发电机输出功率增大,叶尖速比和风能利用系数都减小。利用风能实验平台对小型风力发电机进行了实验测试,将所得数据与数值模拟结果进行对比分析,验证了数值模拟方案的准确性和有效性。     

CRH380A型高速列车远场气动噪声计算分析

随着运行速度的提高,高速列车的通过噪声显著增加,由于气动噪声与列车运行速度的4~8次方成正比,气动噪声有可能成为高速列车的主要噪声源。基于Lighthill声类比理论的混合方法,结合完美匹配层边界条件和高阶单元,利用有限元法对CRH380A型高速列车远场气动噪声特性进行了计算分析,得到了列车远场噪声的分布情况、影响区域和传播方向。结果表明:高速列车表面偶极子噪声源由车身向列车四周辐射,随着距车身距离的增加,辐射噪声不断衰减;随着频率的增加,高速列车周围各处噪声均下降,高声压级噪声的区域缩小,声压级分布渐趋于均匀;列车运行速度为300km/h时,标准测点处的噪声时域等效声压级为87.11dB,与实验实测值接近;不同运行速度下,标准测点处的噪声在很宽的频带内存在;随着运行速度的增加,标准测点处噪声声压级在频域和时域内都增加。     

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。     

飞机起落架气动噪声的数值计算改进方法

在飞机着陆过程中,起落架已成为飞机的主要噪声源。因此,对起落架气动噪声进行研究,并建立其数值计算方法是从总体上降低飞机噪声的主要途径之一。在已提出的基于试验数据的飞机起落架气动噪声数值计算方法基础上,提出一类改进方法。该方法除保持原有方法计算效率高、指向性计算正确的优点外,还进行了如下改进:首先,通过对小部件进行建模,实现了高频噪声的计算。其次,建立了起落架气动噪声散射模型,并对机轮与声源距离,机轮与接收点距离以及机轮直径对散射系数的影响进行了详细分析。最终通过对波音737主起落架全尺寸简化模型气动噪声进行计算,并与试验结果进行对比验证了该方法的正确性。     

IS 80-65-160离心泵三维内流场数值模拟

采用标准k-ε湍流模型和SIMPLEC算法,采用三维非结构四面体网格建模,对IS80—65—160离心泵内全流场进行三维模拟计算,得到了泵内流场的速度、压力分布情况。本文对叶轮和蜗壳内的流场进行了较详细分析,结果表明,离心泵内流场非常复杂,叶轮各个流道的流速、压力有较大差别,蜗壳内的流体呈现涡旋向前推进状态。此计算结果为该型号泵的性能优化提供了相关数据和改进方向。     

质量出口边界条件在流场模拟中的应用

利用CFD技术对流体在流场内的运动规律进行数值模拟已成为研究离心泵的一种重要方法、边界条件的定义，是流场数值模拟很关键的一部分。重点介绍了质量出口边界条件。并采用标准k-ε紊流模型以及由Patankar和Spalding提出的SIMPLE算法，利用FLUENT程序对双吸式HD型石油化工流程泵叶轮内部流场进行数值模拟，给出了其压力和速度的分布规律，揭示了其内部流动的主要特征，为双吸式离心泵叶轮设计提供了重要理论依据并利用数值计算结果绘制成泵的扬程曲线。然后和实验数值进行了比较。     

CRH3动车组牵引传动系统的负荷建模

针对如何分析整个牵引供电系统负荷特性以及建立高铁牵引供电品质分析平台的问题,采用矢量控制系统控制异步牵引电机,搭建了CRH3型高速动车组(EMU)牵引传动系统的Matlab/Simulink仿真模型.在此基础上,根据该动车组主要负荷成分为感应电动机的特点,采用感应电动机并联指数形式的静态模型,建立了该动车组负荷的数学模...     

变攻角垂直轴风力机三维定常流场数值模拟

应用Fluent软件求解三维定常不可压N-S方程,采用k-ε湍流模型和SIMPLE算法,结合MRF复合坐标系技术,模拟垂直轴风力机（VAWT）的流场特性.获得并分析了不同攻角下的速度场、压力场分布,得到风轮叶片压力分布和转矩值.结果表明绕流场模拟能有效地反应风力机不同攻角下的流场状况,可为垂直轴风力机的工程设计提供理论依据.     

Experimental and numerical evaluation of contact pressure in pneumatic seals

An experimental procedure is presented for measuring contact pressure between a pneumatic seal and its counterface. Measurements were performed using pressure-sensitive films, for which a suited calibration procedure was developed, also taking into account humidity influence. Having validated the experimental procedure on a lip seal rectilinear specimen, tests were carried out on commercial piston seals. Results were compared with those coming from numerical simulations performed using a finite-elements analysis.     

汽车前轴制坯辊锻工艺分析与三维数值模拟

采用基于热力耦合的刚粘塑性有限元法对汽车前轴制坯辊锻成形工艺进行了模拟,分析了三道次辊锻过程中坯料的金属流动、温度场、模具受载情况,为进一步掌握前轴精密制坯辊锻成形机理、制订合理的工艺参数提供了可靠的理论依据.     

不同陆面过程对暴雨数值模拟的敏感性研究

本文使用中尺度数值模式WRFV2.2,利用NCEP再分析资料,以2003-07一次江淮暴雨过程为例进行了不同陆面过程方案敏感性的数值研究,分析不同陆面过程方案对暴雨数值模拟的影响。模拟结果证明陆面过程在暴雨的数值模拟中起到重要作用。     

转板式气动数字压力阀设计与仿真研究

随着数字化控制技术的快速发展,直接数字化控制是目前研究较多的一种针对数字/伺服阀控压力系统的控制方法。针对之前"气动阀多采用阀芯阀套结构、模拟量控制,对控制器要求高"的问题,提出了一种转板式气动数字压力阀结构。该气动数字阀采用步进电机加一块特殊形状的转板来实现对气动阀输出气压的控制,采用计算机直接控制方式,建立了气动数字压力阀的数学模型,并对其进行了仿真实验。实验研究结果表明,该数字阀气压输出、输入线性度高,利于开环控制。     

用数值模拟TRIP600汽车前翼子板成形研究

对使用新型高强度相变诱导塑性(TRIP)钢板拉深成形的某轿车翼子板进行研究,针对零件的拉深成形工艺,采用有限元模拟对成形过程进行仿真,通过分析定性地判断成形件的危险区域,并通过调整压边力、拉深筋的布置以及板料的形状等,定量地获得拉深成形过程中的工艺参数,实现了拉深成形工艺的优化,并最终得到合格的拉深件制品,为实际生产提供指导。     

Modeling and numerical simulation for the machining of helical surface profiles on cutting tools

The classical conjugation and envelope method is very accurate and effective for forward and inverse calculations of grinding helical surfaces. However, this method involves complicated mathematics and requires that the profiles be continuous. It can also result in undercutting or interference to the desired surface profiles. In this paper, a new approach is proposed to simulate the grinding process of helical surfaces on cutting tools. The paper begins with the reconstruction of cutter helicoids from sampled points. Using the recovered helical parameters from the sample points, the cross-sectional profile of the cutter surface is derived using a polynomial curve. A numerical method for calculating the profile of the grinding wheel required for the cutter surface profile is then provided. Finally, an optimization method is presented for solving the problem of inverse calculation to determine the helical surface profile for a given grinding wheel profile and setting parameters. The feasibility of the approach is tested by simulation results, which shows that the proposed approach can eliminate undesired tool-work interferences and undercutting.     

基于数值仿真的某型火炮身管设计压力曲线系统分析

火炮身管设计压力曲线给出火炮发射过程中身管各截面承受的最大压力,是设计身管壁厚的依据。高低温压力法只考虑了装药温度变化对膛压的影响,从系统的角度考虑,装药质量、药室增长量、弹丸质量变化也会对膛压造成影响。通过对某型火炮内弹道模型进行数值仿真,分析上述因素变化对膛压和身管设计压力曲线的影响,并给出了各因素综合作用下的身管设计压力曲线。研究表明,装药质量、装药温度和药室增长量变化均对膛压有较大影响;装药质量和装药温度直接影响身管设计压力曲线的组成。     

泵内部流场的三维数值仿真

采用Fluent软件对泵内部流场进行了三维数值仿真,从仿真结果与设计结果对比可以看出,通过泵内部流场的三维数值仿真可以对泵的主要性能参数做出较为准确的预测,为泵的改进设计和优化提供了理论依据.     

CRH1A型电力动车组驾驶室三维曲面设计与质量分析

本文针对CRH1A型电力动车组驾驶室曲面的结构特点,提出了一种基于CATIA V5的快速建模与曲面质量评价方法。该方法首先应用CATIA V5提供的混合建模功能,分别创建了驾驶室正面、侧围、正面与侧围之间的过渡和导流板的三维曲面模型,然后在虚拟环境下,对曲面零件进行了装配,形成了驾驶室的三维数字化模型,最后分别应用多种曲面质量分析方法,具体包括等照度线、多截面曲率梳、高斯曲率等,对驾驶室的曲面模型质量进行了评价,并将评价结果与A级曲面的标准进行了对比分析。文中的分析结果不仅可以作为后续列车流场分析的基础,同时也可以为驾驶室外板骨架安装以及模具加工制造提供可靠的理论依据。     

基于ls-dyna的振动旋耕三维数值模拟

为了改善小农机前进阻力及扭矩,对振动旋耕切削进行了力学分析,并采用显示动力学软件Ls-dyna求解器,运用ANSYS进行了仿真设置,结合MAT147材料模型就松土刀具对土壤的切割过程进行了三维动态仿真.初步分析结果表明,数值模拟结果是合理的,较精准地模拟了松土刀具对土壤的切割过程.仿真结果表明,振动旋耕切削对前进阻力及...