考虑对流换热系数的非对称斜齿轮喷油润滑分析研究

针对非对称斜齿轮喷油润滑啮入侧喷油和啮出侧喷油两种喷油方式,运用计算流体动力学方法进行了研究。基于有限元方法得到了喷油润滑仿真模型的热边界条件;在CFX流体仿真软件中对非对称斜齿轮喷油润滑进行仿真计算,得到了喷油参数在不同喷油方法下对齿面对流换热系数的影响规律。啮入侧喷油润滑方法下,润滑油黏度增大,齿面平均对流换热系数将随着减小,但减小的趋势变缓;啮出侧喷油润滑方法下,随着润滑油黏度的增大,齿面平均对流换热系数逐渐减小,但减小的程度越来越缓慢,说明齿面平均对流换热系数受到润滑油黏度的影响越来越小。啮入侧喷油方法和啮出侧喷油方法下的齿面对流换热系数均随着喷油速度的增大而增大,线性变化明显。说明喷油速度对齿面平均对流换热系数的影响较明显。啮入侧喷油润滑方法和啮出侧喷油润滑方法在相同润滑油黏度和相同喷油速度条件下,啮入侧喷油方法时的齿面对流换热系数较大。     

纯水射流流场分布及冲击换热数值模拟研究

纯水射流冲击换热过程是自由水射流对固体壁面的冲击,由于水流直接冲击被冷却的表面,喷射距离短且被冲击的表面上的对流边界层薄,从而使冲击区域产生很强的对流换热效果。首先对纯水射流流场分布进行分析,然后基于Fluent软件对不同参数下的射流冲击区域的对流换热过程建立射流冲击换热模型进行有限元仿真,系统地分析了射流水的射流速度、射流角度和喷嘴直径对纯水射流冲击换热过程的影响。结果表明:纯水射流流场一般分为自由射流区、滞止区和壁面射流区;随着射流速度的增大、射流角度的减小和喷嘴直径的增大,对流换热系数的数值增大,对流换热性能增强。     

冰面和干燥路面上轮胎侧偏特性的试验研究

采用自行研制开发的平台往复式轮胎力学静特性试验机,研究了两条规格和胶料性能相同但胎面花纹不同的子午线轮胎在干燥路面和冰面上的侧偏特性,并进行了对比分析。重点讨论了冰面温度、轮胎负荷、轮胎气压和胎面花纹等因素对侧偏特性的影响规律。结果表明:低温冰面上轮胎的侧偏特性与干燥路面上的轮胎相似,但胎面花纹对冰面轮胎的侧偏特性产生更明显影响;在允许范围内适当降低气压有利于轮胎的操纵稳定性。     

微尺度受限冲击冷却通道换热特性研究

为了更进一步研究真实发动机尺寸下冲击通道的流动与换热情况,针对冲击孔与气膜孔组合形式的受限冲击通道,在保证与真实发动机工况相等的克努森数,通过实验研究与数值模拟研究,进一步解释了不同结构微小冲击通道的整体换热情况,结果表明,在相同的雷诺数下,冲击射流孔径越小,冲击靶面驻点区域内换热越强,冲击平均对流换热系数越大。孔间距越小,冲击靶面平均对流换热系数越大,并且随着射流冲击距的增大,换热减弱。     

基于CFX的某闸片对流换热系数的研究

基于传热学知识和CFX空气动力学分析软件,研究了某闸片各散热面的对流换热系数在制动过程中的变化情况;考虑了闸片不同表面粗糙度、不同初始温度和制动时间对换热系数的影响。结果表明:各散热面的对流换热系数随制动时间的增加而明显减小;不同闸片初始温度对换热系数值的影响很小;不同闸片表面粗糙度,对流换热系数差别不大。     

基于APDL的机械密封环温度场分析

提出一种循环迭代计算方法,用以计算机械密封摩擦热量在动、静环上的分配关系,并采用APDL编程实现该计算方法。实例计算结果显示,该计算方法对于计算机械密封摩擦热量在动、静环上的分配关系是有效的,收敛速度是超线性的,且不受初始值的影响。讨论介质温度、对流换热系数等因素对摩擦热量分配的影响,结果表明,摩擦热量的分配比沿密封宽度呈非线性变化;随介质温度的升高,动环中间区域的热量分配比减少,而动环边缘处的热量分配比增大;随着介质的转动密封对流换热系数与固定密封对流换热系数的比值的增大,动环各区域的热量分配比整体上升。     

复杂花纹轮胎湿滑路面制动距离FEM仿真分析及评价

以205/55R16型子午线轮胎为研究对象,对配有ABS系统的汽车在湿滑路面上的制动距离进行了仿真研究。基于制动过程离散分析方法,使用有限元商业软件ABAQUS仿真研究了不同复杂胎面花纹及不同胎面材料轮胎在1.5mm深积水路面、各离散速度下的制动情况。然后根据各有限元仿真结果,使用相关分析方法,获得了轮胎的制动距离。仿真结果均与对应的试验结果趋势一致,证明了轮胎湿滑路面制动性能仿真评价方法的有效性。     

R410A在内螺纹强化管管内冷凝的传热性能试验研究

为了研究水平强化单管的管内冷凝性能,搭建了实验台。研究了在冷却水量不变的情况下,R410A在不同冷凝温度(35℃和40℃)和不同管径(5mm和9.52mm)下的换热情况。结果表明:总换热系数和压降随工质质量流量的增大而增大,质量流量对管内换热系数影响不是很大。冷凝温度40℃,5mm铜管的换热系数最高;冷凝温度40℃,9.52mm铜管的压降最小。     

轮胎横向花纹沟泵吸噪声仿真研究

基于流固耦合和气动声学的方法研究了轮胎横向花纹沟槽结构尺寸及其截面形状对花纹泵吸噪声的影响。运用Abaqus仿真了带有横向花纹沟槽轮胎滚动以获得滚动过程中花纹沟槽各壁面位移随时间的变化信息;提取接地印痕区域内单个横向花纹沟槽并建立与周围空气相耦合的有限元模型,通过对其施加相应位移边界条件来重现横向花纹沟槽在滚动过程中的状态特性;借助流场计算实现对花纹泵吸噪声的预测。结果表明:花纹泵吸噪声随着沟槽长度的增大而减小;随着沟槽宽度的增大而增大;而沟槽深度对泵吸噪声影响不明显;沟槽横截面的形状对泵吸噪声影响较大。     

基于正交试验的轮胎胎冠花纹结构影响滚动阻力的分析

胎面花纹是影响轮胎滚动阻力的关键部件,研究花纹结构参数设计对滚动阻力的影响在低滚阻轮胎结构设计应用中具有重要意义。以载重子午线轮胎295/80R22.5为研究对象,通过对比试验测试与数值计算得到的接地压力和印痕参数,检验轮胎模型的有效性。在此基础上,采用数值计算的方法分析了胎面中心花纹块宽度、胎肩花纹块宽度和胎面弧高度等三个因素,每个因素取三个水平,选用正交试验L_9(3~4)分析了各因素对滚动阻力的影响。根据正交试验的结果,采用回归分析对试验结果进行优化,得到了各因素之间的最佳组合,并对其滚动阻力进行了分析,结果表明,相对原始结构,滚动阻力降低了3.78%。     

螺旋外肋管换热器壳侧流体流动与换热特性数值研究

利用CFD技术,研究了螺距及肋高对螺旋外肋管换热器壳程流体流动和换热性能的影响。建立了壳程周期性单元流道模型并进行数值计算,详细分析了不同螺距、肋高对壳程流体流动及换热的影响。结果表明,适当地减小螺距可以有效地强化管壁对流换热效果,同时伴随着摩擦阻力系数的增大,但综合换热性能更强。在高雷诺数区域,随肋高的增大,螺旋外肋管的换热性能随肋高的增加比较明显,而摩擦阻力系数的变化与肋高变化的程度大致相同。速度场和温度场的平均协同角随螺距的减小而减小,协同程度增强。提出了螺旋外肋管换热器壳程换热及阻力性能公式供相关工程设计参考,并对外肋管换热器壳程综合强化性能做出了评价。     

R410A在水平双侧强化管外的冷凝换热特性试验研究

对非共沸制冷剂R410A在一根水平光管和2根25.4 mm水平双侧强化管管外冷凝换热特性进行研究。分别研究在变入口水温和变水流量的条件下,制冷剂的管外冷凝换热特性。利用Wilson图解法和Wilson-Gnielinski法计算管外冷凝换热系数,并分析两种处理方法所得到的管外冷凝换热系数的差异,最后根据Nusselt管外关联式推出强化管管外冷凝换热关联式。试验研究表明:光管管外冷凝换热系数随入口水温的升高而升高,而2根双侧强化管则与之相反;光管和强化管的管外冷凝换热系数都会随着水流量的增大而增大;并随着饱和温度的升高而增大。双侧强化管EX1平均管外冷凝换热系数为光管的6.5倍,而EX2平均管外冷凝换热系数为光管的6.1倍,EX1的冷凝换热较EX2提升了6%。     

涡轮动叶表面气膜冷却换热实验研究

这里在大尺寸低速叶栅传热风洞中，对某型涡轮动叶表面有无气膜冷却的换热情况进行了详细的实验研究，实验结果表明，不同孔位出流的换热由于孔排下游表面来流速度及叶片表面曲率的不同而有着不同的规律，即主流雷诺数对叶片表面特别是压力面和前缘区域的换热系数比的影响较小，吹风比对换热系数影响较大，并且随气膜孔位置和来流雷诺数的变化而情况复杂。     

行驶面宽和行驶面高对子午线轮胎滚动阻力的影响

以载重子午线轮胎385/65R22.5为研究对象,借助ABAQUS有限元软件,建立其滚动阻力计算分析模型。在此基础上,采用数值方法对比分析了不同行驶面宽和行驶面高对轮胎滚动阻力的影响,并从胎体受载形变及轮胎各部位能量损失的角度,阐述了行驶面宽和行驶面高的变化对轮胎滚动阻力的影响规律。结果表明,行驶面宽的变化对轮胎滚动阻力影响较小。随着行驶面宽的增加,轮胎滚动阻力呈现先减小后增大再减小的变化趋势,且存在低滚阻轮胎的最佳行驶面宽;行驶面宽的变化对轮胎受载形变影响较小,但会引起轮胎不同部位能量损失的明显变化。行驶面高的变化对轮胎滚动阻力影响较大。随着行驶面高的增加,轮胎滚动阻力有变大的趋势,但这不适用于行驶面高较小时的情形;行驶面高对轮胎受载形变有明显的影响,较大的行驶面高会增加轮胎胎冠部位的压缩变形及胎肩处的弯曲变形,减少胎侧部位的弯曲变形;行驶面高的增加加大了胎冠部位的能量损失,但减小了胎体、胎侧、三角胶部位的能量损失。     

超临界CO_2水平螺旋管内对流换热的数值模拟

为探究水平螺旋管结构参数对超临界CO_2管内对流换热性能的影响,采用基于Fluent的数值模拟方法,研究了超临界CO_2在水平螺旋管内的对流换热特性以及重力对其影响,并针对水平螺旋管研究了节距及管径对换热系数的影响。模拟结果表明,水平螺旋管相对于水平直管具有更佳的换热性能,离心力和浮升力是造成换热系数增大的原因;重力对螺旋管中的对流换热影响不大,对直管中流体准临界点附近影响较为明显;随着管径的增加,浮升力和离心力引起的二次流减弱,换热系数逐渐减小;当节距较小时,节距的变化并不会对换热效果产生影响,当节距增大到一定程度时,随着节距的增加,离心力引起的湍流度降低,导致管内换热系数减小。     

轮胎花纹凹坑非光滑表面对抗滑水性能的影响分析

以205/55R16轿车轮胎为研究对象,采用计算流体动力学(Computational Fluid Dynamic,CFD)的方法对轮胎抗滑水性能进行数值模拟,通过将滑水速度仿真值与滑水经验公式计算值进行对比,验证了滑水分析方法的有效性。为提升轮胎的抗滑水性能,借鉴仿生非光滑减阻理论,在花纹沟槽两侧壁布置矩形排布的凹坑非光滑结构,采用响应面分析方法对凹坑的顶部圆直径、凹坑深度、顺流向凹坑间距和展向凹坑间距4个参数进行寻优,并从流场变化角度揭示了凹坑结构减阻机理。在此基础上,将减阻最优的凹坑结构引入到整胎滑水分析模型中,通过与光滑壁面花纹轮胎抗滑水性能的对比发现,凹坑非光滑表面花纹轮胎可通过降低胎面动水压力实现轮胎抗滑水性能的提升。     

系统工况对微通道平行流气冷器换热性能的影响

以自然工质二氧化碳作为制冷剂的跨临界试验系统结合微通道平行流气冷器进行实验,在不同系统压力、质量等工况下对气冷器换热性能进行实验研究。结果表明：二氧化碳在超临界状态下换热随系统压力的增大而减小,扁管对流换热随二氧化碳流速的增大得到加强。同时也探讨了气冷器迎风表面温度分布情况。     

临近空间光学遥感器热设计

为了保证光学遥感器在平流层空间热环境中安全可靠地工作,对工作在平流层内的光学遥感器进行了热分析。分析了运行在25 km以上空间的飞艇要经历的平流层的环境特点,包括平流层内的大气密度、温度分布等。建立了平流层光学遥感器的传热数学模型,分析了遥感器的迎风面、侧面和背风面在顺风飞行和逆风飞行情况下的对流情况,计算得到在逆风飞行和顺风飞行时迎风面、侧面、背风面的对流换热系数分别为5.009,8.259,3.33 W/(m2.K)和2.609,2.959,1.005 W/(m2.K)。最后,根据稳态换热平衡方程,利用热分析软件分析了光学遥感器在两种极端工况下的温度场分布。结果显示,采用热控措施后光学遥感器的轴向温差从15°减小到了2.7℃,飞艇与空气的对流换热系数随着它们之间的相对速度的增大而增大。结果表明,本文采用的热控手段可以减小遥感器的温差,这为进一步开展平流层光学遥感器的热分析奠定了基础。     

水平管束低压降膜蒸发换热特性研究

本文主要对水平管在较低压力的降膜蒸发进行研究,设计了滴淋降膜蒸发试验台,以去离子水为工质,在不同的喷淋流量、温度和压力下,对水平管束进行降膜蒸发传热实验。试验结果表明,在较低过冷度下,管外换热系数和总传热系数随着喷淋流量的增大变化不明显。当过冷度增加时,管外换热系数和总传热系数变小,但随着喷淋流量的增大而明显增大。换热系数随过冷度下降而增加,过冷度为零时,换热系数最大。此外,蒸发器水流量对换热几乎没有影响。     

法兰密封中螺栓与螺栓孔的传热学模型建立

建立法兰密封中螺栓与螺栓孔的传热学模型,将辐射换热、对流换热、导热转化为螺栓与螺栓孔间空气层的当量导热,计算了不同规格螺栓在不同温度下的当量导热系数,结果表明:对所有规格的螺栓,空气层的对流换热可以完全忽略;当量导热系数随温度变化是近似线性变化的;导热是主要热传递方式,辐射换热总体比例不超过35%。