液-液喷射器性能优化及内部流动特性分析

为了探索液-液喷射器的性能优化问题,改变喷射器喷嘴结构和射流类型,设计并建立了4种喷射器的三维模型,采用大涡模拟方法对4种模型进行模拟,得到各喷射器的内部流动特性及工作性能。工作流体从喷嘴射入吸入室,压力沿轴线呈现对称性的下降趋势,使得引射流体被卷吸进入喷射器并与工作流体进行掺混。随着两股流体的混合,势流核心区缩小,中速流体区域扩大,最终在扩散段内完成混合。通过分析各喷射器的内部流动特性,比较出4种喷射器的性能优劣。结果表明:椭圆喷嘴脉冲射流喷射器的卷吸性能、混合性能、效率均优于其他3种喷射器。     

基于模糊理论的水下直升机深度跟踪研究

水下直升机相较于传统的水下航行器,具有多自由度,姿态灵活等优点,能够完成高复杂度的动作。首先对水下直升机建立深度的运动学数学模型,然后将BP神经网络引入模糊PID控制之中,根据不同的环境下,调节不同的模糊论域,在避免出现控制盲区的同时,也能提高控制精确度。最后对仿真数据对比分析可知,基于神经网络的模糊PID控制在稳定性、抗干扰能力和时变信号跟踪方面,均有明显的性能提升,最后验证了算法的有效性。     

升气管插入深度对旋风分离器内部流场影响的数值模拟

针对旋风分离器内部复杂的三维强湍流,在仿真过程中,采用雷诺应力模型(RSM),利用贴体网格技术,模拟得到不同升气管插入深度时的旋风分离器内的切向速度分布、轴向速度分布和进出口压降。结果表明,当升气管插入深度减小时,会使总压力损失有所降低,但有一部分气流将从入口直接进入升气管形成短路,使旋风分离器的分离性能下降;对于特定的旋风分离器,升气管插入深度存在最优值,可保证较高的分离效率和较低的压降。     

基于卷积神经网络的水中大尺寸气泡体积测定

由于大尺寸气泡在静止流场内受粘滞力和表面张力的作用,呈现出不规则的几何形状,导致按照常规计算方法推算出的气泡等效体积存在误差。为了降低大气泡体积计算的误差,通过高速相机捕获静止流场内的气泡,将经图像预处理后的气泡图像作为改进型卷积神经网络模型的输入,利用小气泡的二维投影面积和对应三维体积作为数据集对改进模型进行网络训练,训练后模型识别准确率高达98.87%。用训练后的网络模型预测不规则大尺寸气泡的三维体积,体积预测的准确率达94.76%。     

水平搭载的剖面漂流浮标型线优化设计研究

随着海洋科学研究的发展,需要水平搭载符合深远海投放的剖面漂流浮标.本文基于柱形浮标外部型线,结合水下航行器常用型线模式,提出三种不同的改造方案.采用数值仿真的手段,分析原模型与三种不同改造方案的水动力学性能.首先,分析了速度场和压力场的分析,发现原标体的首部及尾部位置,压力分布及涡量值均较大,且尾迹流较长,消耗能量大,...     

水翼非定常空化流场的数值模拟

采用修正的RNGk-ε湍流模型对8°攻角NACA0015水翼的非定常二维空化流场进行数值模拟,分析当空化数分别为1和1.5,对应雷诺数为3×105时绕翼型的非定常流动,得到不同空化数下的非定常空化流场结构及其演化过程的流动特性.计算结果表明,回射流在空泡的形成和发展过程中起着重要的作用.空泡首先出现于水翼的前缘,在其产生的位置形成一个顺时针的漩涡,漩涡沿水翼上表面向下游移动.空泡逐渐长大并脱落,在不同空化数下,空泡脱落的位置不同.空泡形成和发展过程中均伴有压力的波动,大空化数流场的压力波动幅度和频率都明显高于小空化数流场.     

防爆型多管旋风除尘器内流分析及结构设计

针对硫磺粉尘的特性,给出了新型多管旋风除尘器的结构设计,即采用设有导向叶片的轴向进气旋风管结构,增设封板结构和积灰反吹装置,并进行了防爆设计.该除尘器经运行后,旋风管下灰通畅无堵塞现象,车间内硫磺粉尘浓度明显降低,在硫磺包装除尘系统中有着一定的推广价值.     

空腔流场及气动噪声数值模拟

采用带有源项的线性欧拉方程修正空腔流动的非定常流场,利用Ffowcs Williams-Hawkings方程对声源流场的声辐射及远场声信号进行求解,研究空腔辐射声场特性及阻尼截断区域中阻尼系数、控制面位置等参数对噪声信号的影响.计算结果表明,空腔内旋涡的形成和溃灭过程会引起声辐射,且具有四极子特性;在计算区域的边界处设置阻尼截断区域可以有效地控制旋涡撞击边界所产生的“假波”,为了保证较好的收敛速度,阻尼强度系数的量级为104;控制面应包围声源流场区域,以确保求解得到的远场声信号的完整性和准确性.     

基于有限元模型的气液两相弹状流混输管线振动特性研究

参照输送单相流体的管道系统,建立了输送气液两相弹状流的管道系统动力学方程,使用有限单元法对所建立的方程进行了求解,重点考虑了弹状流的间歇性特征.具体分析了不同气液两相流量下系统的固有振动特性.研究结果表明,对于输送气液两相弹状流的管道系统,其固有频率随着流动的进行会做同弹状流液弹频率一致的周期性变化.如果固定气相流量,...     

喷射流场及其辐射声场数值模拟

为研究喷管结构对射流噪声的影响,采用大涡模拟对不同截面形状喷口形成的非定常湍射流场进行了数值模拟.在流场计算的基础上,结合Ffowcs Williams-Hawkings积分方程对远场声场进行了计算,得到不同喷管结构对应的湍射流场的流动结构及其辐射噪声的频谱特性.计算结果表明,椭圆形截面喷管的出口附近存在大量的旋涡结构,增大了射流边界层处的气流掺混,从而降低了射流核心区的长度,有效抑制了喷射噪声,在5种不同结构的喷管中,椭圆形截面的喷管对应的辐射声压最低,而矩形喷管对应的辐射声压最高;在射流方向的30°～75°扇形区域内,辐射声信号最强且存在明显的指向性.