基于量纲分析的叶轮式通风器阻力特性研究

为了研究工况因素对叶轮式通风器阻力特性的影响,建立通风器试验台,得到了不同实验工况下通风器的阻力值,结合所得实验数据,采用量纲分析法建立通风器阻力预测模型。模型计算值和实验值的平均绝对百分误差为3. 69%,在此基础上讨论了转速、雷诺数和油气比对通风器阻力的影响。结果表明:阻力随雷诺数、转速和油气比的增加而增加;其中雷诺数为主要影响因素,转速和油气比对阻力的影响相对较小。     

金属泡沫离心通风器内流体流动阻力特性研究

首先,运用FloEFD软件对金属泡沫离心通风器内流体流动进行三维数值仿真;然后,分析通风器流动阻力特性,并对通风器阻力特性进行实验研究;最后通过对比实验数据优化三维仿真计算,制定金属泡沫离心通风装置阻力特性分析方案,为结构优化提供依据。     

润滑系统孔径式通风器的阻力计算模型及阻力特性分析

为了获得航空发动机润滑通风系统中应用最为广泛的孔径式通风器阻力特性,以一般结构孔径式通风器及其安装结构为模型,对孔径式通风器典型结构进行识别并定义节流孔(板)单元和容腔单元;采用理论分析方法分析节流孔(板)结构的阻力产生机制,并给出节流孔(板)阻力旋转修正系数,建立孔径式通风器通用阻力算法模型;采用CFD仿真分析和部件试验验证算法模型的准确性,通过整机试验验证模型在润滑通风系统仿真计算中的适用性;根据孔径式通风器阻力算法模型,研究旋转半径、孔径面积、质量流量与转速因素对孔径式通风器阻力特性的影响,得到阻力与旋转半径和质量流量成正比,与孔径面积成反比的结论。     

基于二维流场的离心通风器阻力特性的数值模拟

基于二维流场的计算流体力学,对一种高速离心通风器流场进行研究。计算采用Reynolds应力模型模拟高速离心通风器内强旋流、强湍流特点的流场,对不同通风流量、不同旋转轴转速以及不同辐板形状下的通风阻力进行了计算分析。结果表明,通风流量与旋转轴转速的增加都会提升通风阻力。     

不同转速下液体透平的性能研究

为了明确转速对离心泵作液力透平的性能影响,本文基于Navier-Stokes方程和标准的湍流模型,采用SIMPLE算法,应用商业软件ANSYS-FLUENT对转速分别为750,1000,1500,2000和2900 r/min下的液力透平进行了数值模拟,得到了不同转速下液力透平的外特性曲线。结果表明:对于所研究模型而言,随着转速的不断增大,液力透平最优效率点的效率呈增大趋势,但增加梯度相对较小;最优效率点的流量与转速呈线性增加的趋势;扬程与功率均随着转速的增加而增大,其中扬程在小流量工况时增加梯度较大,而在大流量工况时增加的梯度相对较小;功率的变化规律恰好与扬程变化规律相反,即功率随着转速的增大在小流量工况时增大梯度较小,而在大流量工况时急剧上升。另外,根据不同转速下液力透平的性能特点得出:在小流量工况时,降速对提高液力透平的效率有显著作用,与之对应,在大流量工况运行时,增加转速也可以提高液力透平的能量回收能力,但前提是需要保证结构强度满足要求。总之,该研究结果可对液力透平的经济运行提供部分参考。     

基于ANSYS CFX的多孔端面机械密封膜压分析

为了深入研究多孔端面机械密封动压效应的形成机制,通过建立多孔端面机械密封的分析模型,采用AN-SYS CFX软件求解三维N-S方程,得到环两侧在无压差时总压分布和不同压差时静压分布;以液膜平均动压力为参照,得到不同工况参数对密封端面动压效应的影响规律,并结合压力分布云图对结果进行分析。研究表明:流体介质压力增加,平均动压力变化不大;增大转速、提高密封介质黏度可以明显提高多孔端面机械密封的动压效应。ANSYS CFX提供一种更便捷、准确的计算方法,实现对膜压分析更合理、真实的数值模拟。     

基于CFD的四象限运行内啮合齿轮单元内流场计算与分析

基于CFD技术研究四象限运行内啮合齿轮单元的流场特性,采用CAE软件对四象限运行内啮合齿轮单元内流场进行几何建模,针对齿轮单元工作在液压泵和马达两种模式,应用Pumplinx软件的动网格模型和DOF自由度模型进行数值模拟和可视化研究,分析模型关键部位的流场特性,获得在液压泵模式下旋转域的速度、压力分布云图;分析了变转速、变压力工况下的流量特性曲线以及流量、压力脉动曲线;在同一模型下设置不同边界条件获得马达模式下齿轮轴最终稳定转速和力矩变化曲线,并分析了不同负载下的稳定转速值;利用数值仿真可以得到具有参考意义的齿轮单元流量特性曲线,为内啮合齿轮单元的开发和与永磁同步电机一体化融合提供技术支持。     

刷式密封流场和温度场数值模拟

将刷式密封区域视为多孔介质,建立刷式密封CFD数值分析模型;结合FLUENT软件,通过求解Non-Darcian多孔介质模型的能量方程和(RANS)完全雷诺平均方程的方法,研究刷式密封干涉量、转速和压比对刷式密封流动和传热特性的影响规律;采用EUGRN方程推到出多孔介质阻尼系数计算方法,并通过试验验证该方法的正确性。结果表明:随着压比的增大,最高温度先增大然后减小;随着转轴与刷丝束间干涉量和转速的增加,最高温度增大;在每个转速下都存在一个临界压差可使得刷丝自由端最高温度达到最大值。     

蒸汽发生器U型管束多孔介质模型简化方法研究

本文基于AP1000蒸汽发生器,保留管板处高度为150mm的U型管束,将其余U型管束区域简化为多孔介质,建立蒸汽发生器一次侧CFD模型。采用修正的达西定律建立了多孔介质阻力模型,采用耦合二次侧传热的分布体热源建立了多孔介质的热源模型。通过一次侧CFD数值模拟结果分析了阻力模型的准确性。研究表明本文建立的U型管多孔介质模型可以很好地描述和预测蒸汽发生器一次侧流动特性。     

极大流量工况下离心泵内部流场数值分析

针对离心泵极大流量工况下内部流动特性的问题,应用流体动力学软件Fluent,采用RNGκ-ε湍流模型与SIMPLEC算法,对某一高比转速离心泵内部流场进行了数值模拟,并与实验结果进行了比较。对比分析了4种不同流量工况下离心泵内部流体速度和压力分布以及离心泵的外特性。研究结果表明,在设计流量工况下,离心泵内部压力分布均匀,速度迹线平滑;较大流量工况下,蜗壳压力不断减小,速度分布不均匀;极大流量(1.7Qopt)工况下,蜗壳出口处出现局部负压现象,速度流线产生的漩涡增大,在扩散管局部位置流体受到冲击,容易出现回流现象。针对离心泵在不同工况下以及达到极大流量工况下内部流动随流量变化规律的研究,可为高比转速离心泵多工况优化设计、延长使用寿命提供参考。     

柴油机机油散热模块参数优化与试验研究

为了研究重型柴油机机油散热模块在不同工况下的传热性能,借助CFD软件对流固耦合传热模型进行了稳态数值模拟;将翅片区域简化为多孔介质,得到了不同条件下散热器的换热性能。研究结果表明:当冷却液流量越大、温度越低时,散热功率越高;当机油温度越高时,散热功率越大,温度每升高5℃,功率增加约10%;机油的流量在70L/min时散热器的综合性能最好。对比试验结果和仿真结果,误差在允许的范围内,表明了此研究方法的可行性。模拟结果对散热系统的优化设计提供了有价值的参考。     

湍流模型对高压比离心压缩机气动性能及流场结构影响的数值研究

为研究不同湍流模型对压缩机总体性能及内部流场数值模拟结果的影响,本文采用3个高雷诺数湍流模型和1个低雷诺数湍流模型对Krain实验研究的离心叶轮和等面积无叶扩压器进行三维定常流场计算,并与相应的实验结果进行对比。研究结果表明,4种湍流模型的数值模拟结果与实验结果均存在差异,这一差异与流量和转速有关。在高转速、小流量工况下,湍流模型对数值模拟结果的影响更为显著。数值模拟预测到的失速流量均与实验值差别较大。而从流场和总体性能两方面来看,与高雷诺数湍流模型相比,低雷诺数湍流模型的模拟精度更高,在设计工况附近区域,数值模拟的效率与实验符合良好。     

烧结不锈钢颗粒多孔介质单相流阻力特性研究

对烧结不锈钢颗粒多孔介质的单相流阻力特性进行试验研究,根据孔隙率的大小选择简单堆积颗粒方式作为模拟的单元模型,在此几何模型上设定对称边界,在孔隙尺度下通过求解标准N-S方程及k-ε紊流模型对其进行数值研究。分析了单相流流经烧结不锈钢颗粒多孔介质后的单位压降与等效雷诺数的关系,并基于实验数据拟合出了表征多孔材料流动压降与颗粒直径、流速、孔隙率的Tadrist关系式中的两个常系数。完整的Tadrist关系式可以作为烧结不锈钢颗粒多孔介质内流动阻力在宏观尺度上的预测模型。     

阀芯行程对角座阀流量特性影响的数值研究

采用数值模拟和实验研究相结合的方法,研究阀芯行程对角座阀流量特性的影响。将阀芯行程为10 mm和14 mm时阀内介质流量的测试数据和数值计算结果进行对比,验证了数值模拟的准确性。在此基础上,对不同行程条件下阀内的速度场、压力场和流动旋涡进行分析。结果表明：随着阀芯行程的增加,阀门出口处的低压区域逐渐向下游移动,阀内的高流速区域更集中,流动旋涡更规则;因此,在较大的行程条件下,阀内介质的流动稳定性更好,流动阻力更小,具有更高的流量系数;在阀芯弹簧受力允许的条件下,应尽可能增加阀芯行程,提高阀门流通能力。     

烧结金属多孔质的流量特性分析及试验研究

针对ISO6358标准及其流量扩展表示式在描述多孔质气动元件流量特性上的缺陷,考虑多孔介质内部气孔率和流体基本流动规律,基于Darcy-Forchheimer定律对多孔质气阻元件建立流量特性模型。空气在多孔质内流速较低时,利用Darcy定律表示流速与压力梯度的关系;当流速增大到一定程度时,通过在Darcy定律的基础上增加一个惯性项构成Forchheimer定律来表征流动特性。采用4种不同尺寸,不同气孔率的烧结金属多孔质气阻进行流量特性试验验证。将流量特性分段进行处理,对模型中的渗透系数和惯性系数提出相应的参数辨识方法,即通过对小压差区域的试验数据进行线性拟合来获取渗透系数,而利用雷诺数大于0.1的数据通过高斯——牛顿非线性最小二乘法确定惯性系数。试验结果表明,该模型可以准确表示被测元件的流量特性,计算结果相对试验误差小于2%。同时,试验系统能够保证渗透系数测试误差小于3%,测试精度足以满足绝大多数工业场合的要求。     

对发动机动态试验台的驾驶员模型的研究

在发动机动态试验台上利用高动态测功器实现了汽车行驶时的道路阻力和空气阻力模拟,通过对动力系统各部件(离合器、变速箱、车轮等)转动惯量的模拟实现了整车的惯性阻力模拟,建立了驾驶员模型及实现整车行驶工况的动态模拟.对如何在发动机动态试验台上建立驾驶员模型及不同驾驶员模型的操纵特性对动力系统性能的影响进行了研究.具体包括不同驾驶员模型的操纵特性对汽车起步、换挡品质和汽车动力性影响的研究,并通过发动机动态试验台的试验得出了其影响的规律.     

随机孔径对非均质多孔泡沫材料渗透性影响的数值模拟

根据多孔泡沫材料的微观结构,建立了非均质多孔泡沫材料随机模型,引入孔隙均匀度参数表征孔径的随机分布,采用Ansys有限元软件对非均质多孔泡沫材料内空气的流动过程进行数值模拟,提出了非均质多孔泡沫材料渗透率的函数式,研究了随机孔径对非均质泡沫材料渗透性的影响。结果表明:所建立模型的模拟结果与参考文献的试验结果吻合较好;孔隙率和孔隙均匀度同时影响非均质多孔泡沫材料的渗透率,孔隙率越大渗透率越大,孔隙均匀度越大渗透率越小。     

多孔端面液体机械密封摩擦性能的数值分析

为了研究多孔端面机械密封的摩擦性能,应用ANSYS CFX软件对密封端面间的流场进行数值模拟,得到不同工况参数和微孔结构参数下密封端面液膜的剪切应力分布云图,并对计算结果进行分析。研究表明:剪切应力主要作用于非孔区;介质压力和微孔深度对剪切应力分布影响较小,而降低转速、减小介质黏度、增大微孔半径可以有效地减小剪切应力,降低端面的摩擦损失,延长密封的使用寿命。     

大型青储收获机抛料装置流道数值模拟与研究

针对大型青储收获机抛料系统装置内部流场流动特性问题,应用流体动力学计算软件Fluent,采用RNGk-ε湍流模型和SIMPLE算法,对抛料系统内部流场开展了数值模拟分析。通过对比四种工况下,切碎辊子和加速器转速对流道内介质流动状态的影响,获得了全流道速度分布特性;并在切碎辊子速度不变,以五种不同加速器转速对抛送速度进行了分析,获得了相应的关系曲线。结果表明,流道中介质的运动速度随着切碎辊子和加速器转速增加而上升;固定切碎辊子转速,介质运动速度与加速器转动速度之间几乎呈线性关系;分析流场流线后找出了出现紊流的部位,提出通过使流道光滑平顺能够有效改善内部流动状态。重点分析抛料系统中旋转部件转速度对抛送介质在流道中运动速度的影响特性,为在实际作业中合理确定抛料系统工作状态提供了参考依据,并为抛料系统流道的优化设计、震动和噪音的减小提供了理论支持。     

叶轮进口宽度对液力透平性能的影响

针对叶轮进口宽度对液力透平性能影响规律的认识不足问题,建设了一开式液力透平实验台,对一单级液力透平进行了实验研究,得到了该比转速液力透平的外特性曲线。采用结构化网格技术对液力透平进行了全流场数值计算与分析,数值与实验相结合,验证了数值计算的准确性。对不同进口宽度透平叶轮的数值计算结果分析表明,随着透平叶轮进口宽度的增加最高效率点向大流量偏移,大流量时的效率逐渐增加;对于一定几何参数组合的液力透平,存在最佳叶轮进口宽度使液力透平最优工况点效率最高;透平的流量扬程曲线随叶轮进口宽度的增加变得更加平坦;透平的轴功率变化相对较小。