外界供给参数对PEMFC输出性能及水热平衡的影响

为了改善质子交换膜燃料电池(PEMFC)内部的水热平衡,从而进一步改善PEMFC的输出性能,文章建立了PEMFC的三维模型,通过改变PEMFC的外界供给参数(进气速度、加湿率以及冷却水流速),应用COMSOL模拟仿真得到了PEMFC的极化曲线和功率曲线、流道和气体扩散层(GDL)的水浓度分布情况,以及冷却水流速对PEMFC温度的影响。研究结果表明:随着进气速度和加湿率的逐渐增加,PEMFC的输出性能均逐渐提升,但是,过高的加湿率可能导致电极水淹;随着冷却水流速的增加,PEMFC温度加速下降,膜内温度分布变得更均匀。     

离心压气机弯管进口畸变非定常特性

采用数值模拟计算的方法研究了90°弯管对涡轮增压器装配的离心压气机进口流场产生的畸变,比较了两种不同轴向位置弯管所致的进口畸变对压气机性能的影响,并对压气机内部的三维非定常流动进行了频域分析.结果表明,弯管畸变对离心压气机性能的恶化程度与弯管所在位置有关,距离叶轮进口较远的弯管影响较大.畸变引起压气机性能在大流量时有明显降低,在小流量时性能恶化程度较小.弯管畸变导致叶轮进口前的压力脉动增强,大流量时改变了叶轮流道上游和叶顶间隙内的压力频谱结构,显著提高了转子基频的扰动强度.同时畸变也造成了叶片振动和蜗壳舌部噪声的恶化,在小流量工况下的作用更加明显.     

一种新型轮胎硫化机中心机构工作性能的模拟研究

中心机构是轮胎定型硫化机的重要部件,目前现有轮胎定型硫化机的进水口和出水口平行设置在中心机构的底部,当过热水充满整个胶囊后开始在胶囊里进行循环时,位于中心机构底部位置的过热水不能充分地与顶端的液体进行热量置换就流出胶囊,造成轮胎胎侧上下两端温差较大,整个胶囊内的热交换效率低下,轮胎硫化不均匀。因此,本文提出一种新型轮盼定型硫化机中心机构,并且详细阐述其作用机理,利用FLUENT模拟软件与现有的轮胎定型硫化机中心机构的工作性能进行比较,以更好地说明其能够明显改善轮胎的硫化效果。     

新型多旋臂气液分离器入口旋流头的预分离特性研究

新型多旋臂气液分离器可实现大直径分离器内的气液旋流高效分离,其入口旋流头结构是分离器的重要组件之一。通过大型冷模实验,对入口旋流头结构的液滴群粒径分布进行非引出式在线测量,从压降和分离效率角度考察了旋流头的预分离性能。结果表明,在入口直管段,初始液滴粒径会在高速气流的作用下迅速进行重新分布,粒径分布呈类正态分布,Sauter平均粒径（SMD）为16.8 μm。在16.95 m/s的气速下,液滴群在H/D=2.47~8.48长度内的入口直管段中运动状态稳定,粒径分布未发生明显变化。在高气速的操作条件下,剪切效应和边壁效应共同作用使SMD略有增大。液滴群在流经旋流臂后,粒径分布发生显著变化,出现“双峰”特征,旋流臂对液滴的聚集效果明显。通过粒径分布分析,预测了旋流臂末端的液滴特征。发现旋流头的预分离性能优越,在压降占比仅3.2%~8.4%的情况下,分离效率占比可高达42.8%~62.5%。入口旋流头结构不仅可以为混合相创造强旋流的初始分离环境,还能借助自身结构特点实现对混合相的惯性预分离。     

条缝型送风口形成的竖壁贴附射流通风模式研究:送风速度的影响

提出了一种介于混合通风、置换通风之间的新型通风模式——条缝型送风口形成的竖壁贴附射流。利用2DPIV研究了该模式下射流送风速度对气流流场的影响,并对极限贴附距离进行了探讨。研究表明,射流送风速度越大,形成的贴附射流距离越长,贴附效果越显著;同时,送风速度越大,射流对周围空气的卷吸能力越强,射流影响区域越大;射流送风速度的改变对极限贴附距离的影响不明显。     

大流量离心压缩机进气室优化设计

本文以某大流量离心式压缩机进气室为研究对象,使用CFD分析软件NUMECA计算进气室内的流场状态,认为叶轮进口处的流场均匀性较差是导致级效率下降的主要原因,并针对这一情况,在进气室环形收敛通道内加入薄型静止导叶,用于改善叶轮进口处的周向流场均匀性。计算结果表明:安装静止导叶后,压缩机级效率和级压比都有明显提高。     

来流附面层对吸附式压气机叶栅影响的数值研究

数值研究低速条件下来流附面层特性对吸附式压气机叶栅气动性能的影响,在不同正冲角时,设计不同方案的附面层厚度分布,对比分析叶栅出口气动参数的分布以及叶栅内的三维流场结构,讨论不同来流附面层情况下在压气机叶栅中采用附面层吸除的效果。结果表明,数值模拟结果与试验数据有较好的一致性;附面层厚度的增加导致角区流动三维性增强,且变冲角性能下降,二次流横向作用和角区范围的增加使得附面层抽吸效果减弱;当来流附面层厚度增加时,通过增加抽吸量可以有效降低强吸附式压气机叶栅的损失,变冲角性能得到改善。     

低压高过冷度下自然循环流动不稳定性实验研究

对具有长直上升段的自然循环系统,开展了流动不稳定性实验研究。同时,详细分析了低压、高入口过冷度条件下典型的流动不稳定现象。实验表明：自然循环系统的结构、流体的热边界条件会影响自然循环的运行特性及流动不稳定性类型。较高入口过冷度下,高热流密度导致系统脱离稳态后,很难重新回到稳定的两相自然循环流动状态。随着热流密度的提高,系统会经历间歇沸腾、复合动态流动不稳定性等状态。依据实验结果得到了高入口过冷度下的不稳定性边界图。在两相振荡期间,自然循环驱动压头和回路阻力的主要影响因素集中在长直上升段和加热段。加热段出口积聚的大量气泡对上、下游流体的强烈挤压作用是流量大幅振荡及逆流的主要原因。     

进水流道对泵装置性能影响的数值模拟分析

为了研究进水流道内部流态对泵装置性能的影响,采用CFX三维软件对高度及喉部高度大、高度及喉部高度小的两种肘形进水流道装置的三维流场进行数值模拟,分析比较了这两种肘形进水流道与泵装置的水力特性。方案1肘形进水流道的高度大,挖深大,土建投资大,且喉部高度大,弯肘段脱流严重;方案2肘形进水流道高度小,土建投资小,同时喉部高度小,有效抑制了弯管脱流问题。结果表明:在最优工况下(Q=320 L/s),肘形进水流道方案2比方案1的流道出口断面速度均匀度高1. 6%;速度加权平均角度高7. 34°;进水流道水力损失降低0. 128 m;装置效率提高4. 22%;装置高效区流量范围拓宽40%。因此,为了保证泵装置高效、安全地运行,应充分重视在实际工程中进水流道对泵装置性能的影响以及肘形进水流道喉部高度对进水流道流态的影响。     

胥浦活水泵站肘形进水流道流态分析及优化

胥浦活水泵站为一座长江边低扬程引水泵站,设计流量5.0 m3/s,最大扬程3.3 m。为适应其低扬程、小流量的特点,选用了全贯流潜水泵,在原胥浦节制闸底板上改建安装。为了保证在长江低水位时,水泵进水口完全淹没,进水流道型线平顺,流道内无涡带或其他不良流态,机组启动正常和运行稳定,利用三维数值建模、边界条件设置与三维湍流流动模拟,运用计算流体动力学CFD方法,进行进水流道内部流动数值模拟,多方案分析和比较进水流道内部流态、水泵进水条件和流道的水力损失。计算结果表明,进口尺寸1.1 m×3.4 m(高×宽),出口直径1.2 m的型线B方案进水条件好,流道水头损失小,满足水泵高效运行的要求。优化设计方案为泵站安全运行提供最优的设计进水流道型线和设计参数。