导流板型防风网的流场模拟与抑尘研究

针对常规型防风网庇护范围有限等缺点,采用导流、整流措施,设计了导流板型防风网。应用CFD模拟软件FLUENT 6.2提供的标准κ-ε模型,以流场数值模拟的方法对导流板型防风网结构及其网后流场进行数值模拟,研究了导流板型防风网对物料堆表面速度、压力和湍流强度变化的影响,并与常规防风网的挡风抑尘作用进行了比较。模拟结果表明:导流板具有导向作用,使渗流风以一定角度上扬,减小了渗流风对防风网后物料堆表面的直接作用,同时延缓了绕流风对料堆顶部的影响;与常规防风网后料堆表面性质相比,导流板型防风网后料堆表面速度较小,压力变化较小,顶部附近湍流强度变化较小;综合分析各因素,导流板型防风网挡风效果明显。     

侧风对轿车气动特性影响的数值模拟研究

选用某国产轿车1∶1模型,利用混合网格方案对不同强度侧风作用下的轿车外流场进行数值模拟,得到不同侧风强度下的流场速度压力分布及气动力系数变化情况.分析不同强度的侧风作用下的流场速度和压力分布,着重分析了尾部流场的变化,定性地解释了侧风对轿车气动力特性的影响,初步研究了尾流随侧风作用的变化机理.模拟结果表明,该车型在不同强度侧风作用下,侧向力系数和升力系数均随着侧风作用的增强而增大.研究结论为深入分析侧风作用下轿车外流场特性提供了有利的参考.     

发动机叶栅的实验研究和数值预测

在暂冲式跨音速平面透平叶栅风洞上对某叶栅进行了吹风试验。通过数值预估实验叶栅流场,提供了流场大体结构,设计了实验方案。为选择压力传感器量程和布置测点位置提供了依据。实验测量得到了设计安装角及变工况下叶片表面压力、叶片表面等熵马赫教及波系结构随叶栅进口气流角的变化,并对叶栅内部及出口流场进行了纹影照相。数值预测与试验结果相比较,在大部分情况下,吻合得很好,说明了计算程序的可靠性。反过来,试验结果又可用于检验和改进N.S方程计算程序。     

液态排渣炉燃烧过程的数值模拟

针对一台液态排渣旋风炉在不同配风方案下炉内燃烧过程和NOx分布进行三维数值模拟分析,建立液态排渣旋风炉内的流动和燃烧的数学模型,针对近壁燃烧的情况采用trap方式对炉内随气流运动的颗粒进行壁面捕捉.计算结果详细描述炉内的流场组织、温度场、氧气质量分数及不同配风情况下的NOx分布情况,并与该炉运行实验数据进行比较验证.计算结果显示,3种配风方式下液态排渣炉的燃烧均较为完全;相比较其他配风方式而言,分级配风方式下燃烧温度场分布更为均匀,顶部旋流二次风和切向二次风的共同作用加强了炉内气流的扰动,强化了炉内燃烧,使得整个炉膛的温度水平均维持在较高温度段,能够提供足够高温的烟气以满足裂解要求;同时下2层二次风强化了炉内水煤浆颗粒的燃烧,能够更好的抑制NOx的生成,采用分级配风方式下炉膛出口NOx质量浓度可低至684mg/m3,可以有效减少NOx排放.     

四座敞篷轿车的座舱流场特性仿真分析及改进

采用计算机流体力学对某双门四座敞篷轿车流场进行了数值模拟,研究发现敞篷轿车特殊的车身造型导致气流在前挡风玻璃后缘处分离,并在座舱内产生一对大尺度涡流和多个小尺度涡流.通过对比不同车速下敞篷轿车流场发现,随着车速的提升,由于舱内负压的增加,车身两侧气流向内弯曲的趋势明显,座舱中间区域的逆向回流范围变大.车辆在低速行驶时,座舱流场环境良好;车辆中高速行驶时,后排乘员头部两侧受车身两侧气流和逆向回流的影响较大.通过在头枕后方增加适当高度挡风板,可有效改善后排头部附近的流场环境,但导致了车辆风阻系数的增加;将后背高度提升至220mm时,后排座舱两侧气流和回流速度明显下降,整车风阻系数没有增加.     

侧风影响下桥上行驶的重型货车气动特性模拟

采用数值模拟的方法研究了重型商用货车在无侧风和侧风分别为10、20、30m/s的4种工况下在公路高架桥上行驶的气动特性。研究了不同强度侧风及桥梁护栏影响下,卡车周围流场的变化,以及卡车的气动特性。研究发现:存在侧风时,由于桥梁护栏的存在,卡车和护栏之间会产生较强的涡流,卡车周围的流场随侧风强度不同也会产生明显的变化。卡车的气动特性也与在平地上遭遇侧风稍有差异,其阻力会随侧风强度产生线性变化。     

自能SF6断路器冷气流开断压力特性

为了解决自能式SF₆断路器在开断容性小电流时由于电弧能量较小、喷口堵塞效应不明显而出现开断困难的问题,以自能式SF₆断路器为研究对象,根据场域数值模拟对冷气流开断下压力特性进行分析.采用柱坐标系下二维N-S方程描述气流参数变化,建立轴对称数学模型.利用有限体积法,结合实测触头分闸速度特性曲线进行冷气流开断气流场模拟.在喷口附近不同区域设置压力监测点,定量分析监测点处压力特性.研究表明,喷口上游压力变化直接影响断路器开断性能,长喷口结构对于灭弧室内压力下降有明显抑制作用.     

叶栅风洞试验段与收缩段间二维收缩型面曲线的选择

采用数值模拟方法研究沈阳航空航天大学高速叶栅风洞试验段流场,由于试验段上下壁板间的垂直高度是随着叶栅攻角的改变而变化的,这就造成了过渡段上下壁收缩曲线的不对称,这其中的气流流场是不均匀的,通过对CFD数值模拟计算结果的比较和分析,最终选择合适的过渡区上下壁面收缩曲线,使得叶栅试验段处得到均匀稳定的流场,达到预期的效果,...     

喷口长度对超高压SF6断路器影响及混沌识别

为有效控制喷口区域气流参数,提高流路气流气吹能力,以550kV单断口超高压SF6断路器为研究对象,提出具有不同管道长度的喷口流动结构.采用有限体积法对灭弧室内冷气流流动进行数值模拟,得到断口区域气流压力、密度、速度及马赫数的变化,并且对混沌特性进行了识别.开断过程中喷口管道冷气流流动行为表明,改变喷口长度可以有效调控灭弧室内气流流动,同时明显改变了对介质恢复特性起主要作用的喷口上下游压力差.通过对比分析得出,喷口长度是调控管道内气流流动的主要参数之一,且开断过程中伴随有混沌现象.     

多管火炮武器发射膛口流场数值模拟

针对新型多管火炮发射产生的膛口流场与冲击波进行了数值模拟计算.建立了膛口流场数学物理模型,采用三维Navier-Stokes方程及Spalart-Allmaras模型,并采用Roe格式的差分方法.计算得到了多管火炮膛口流场的结构和流动参数.由计算结果可知,多管火炮发射时各身管产生的膛口流场会相互影响和叠加,形成的流场中激波系更为复杂,气流对弹丸产生的非对称作用对弹丸飞行姿态的影响也更为显著.计算结果可为多管发射武器系统结构设计与射击精度预测提供必要的参考.     

偏置周界风燃烧器综合性能数值试验

针对大型电站锅炉存在一次风喷口带火、高温腐蚀、水冷壁结渣、要求低负荷稳燃等问题，结合周界风、侧边风、钝体技术在不同方面的优缺点，提出了偏置周界风燃烧器设计方法.采用RNG k-ε模型和Langrangian颗粒模拟方法对偏置20 mm周界风燃烧器单喷口射流及其在大型电站锅炉上的应用进行了气固两相流动数值模拟分析.数值试验结果表明，偏置周界风燃烧器在保证煤粉气流着火稳定性以满足低负荷燃烧要求的同时，具备较强的防止喷口带火能力；炉内水冷壁附近颗粒物质量分数相对较小，从而能保证较高的氧化性氛围以解决水冷壁高温腐蚀、结渣等问题；偏置周界风所引起的炉内气固两相偏析在低NO_x燃烧控制方面具有重要意义     

低屋面横向通风牛舍倾斜挡风板流场数值模拟

针对低屋面横向通风牛舍在实际运行时会出现牛舍内气流不均匀的问题,提出了一种改变牛舍上部挡风板倾斜角度的方法来改善牛舍内空气的均匀度.利用fluent软件建立挡风板与垂直方向成不同夹角的牛舍三维模型,设置风机和湿帘为边界条件.利用计算流体动力学方法对牛舍内的空气流场进行三维数值模拟,并获得了挡风板的最佳安装角度.结果表明,当挡风板与垂直方向夹角为60℃时,牛舍中气流分布最为均匀,奶牛生存高度的气流速度也最合适.     

水下喷气推进高速射流场数值研究

为建立航行体点火初期尾部流场结构的预测方法,并揭示水下燃气喷射非定常流场与推进航行体运动的相互关系,以简化的潜射火箭为研究模型,采用流体体积法（VOF）两相流模型结合动网格方法对系留状态和运动状态下的燃气喷射流场进行数值模拟,分析了两种状态下燃气喷射形成的复杂流场结构.结果显示,喷气推进航行体在水下发射时,喷口附近形成复杂的流动结构和演化过程,并伴有较大的压力脉动产生;航行体加速运动导致的边界变化对燃气喷射流场产生较大的影响.     

某400t/h四角切圆燃煤锅炉空气动力场的数值模拟

四角切圆的燃烧方式在大型燃煤火电厂锅炉中普遍使用,利用CFD计算方法对某锅炉四角切圆空气动力场进行数值模拟,重点分析在不同一二次风配比情况下的炉膛空气动力场和温度分布。同时,对总风量相同、一二次风配比不同、改变各燃烧器喷口风速这3种不同工况进行了模拟分析。结果表明:所建模型成功捕捉到了四角切圆空气动力场的整体特性,不同的风率和风速会产生火焰对冲或对炉膛产生贴壁冲刷,切圆直径过小或过大,火焰中心高度也会随之发生变化,合适的一二次风配比使空气动力场混合更加均匀,气流更加稳定。     

机械送风对中庭火灾排烟的影响

为了掌握建筑中庭底部发生火灾时,不同机械送风方式对热烟气运动规律与排烟效率的影响,从而为中庭防排烟设计提供参考,利用大涡模拟(LES)数值方法对某商场内的中庭式建筑空间4种机械送风方案对火灾产生的热烟气流场作用效果进行了模拟.通过对结果比较分析后得到,单纯采用侧送风方式会扰乱热烟气,并会加剧烟气向周围平台的扩散和烟气层的下沉;底部采用上送风方式时虽然会在一定程度上缓解烟气层高度的降低,但不能防止烟气在中庭上部分向周围平台的扩散;而采用上送风和侧送风相结合、多个送风口分布的方式不仅能够减缓烟气层高度的下降,同时还可以有效防止烟气向周围平台的扩散,是比较适用于中庭的一种送风方案.     

建筑物风压分布随侧风面长度变化的数值研究

用计算机数值模拟风作用下高层建筑周围的紊流流场，从而得到高层建筑外表面上的风压分布沿侧风面长度方向的变化规律，并对风压及风压系数进行数学回归，拟合风压系统分布公式，为建筑结构风荷载和暖通渗风量的计算提供依据。     

涡轮级进口温度分布不均匀时流场和温度场的非定常数值模拟

采用Jameson的四阶龙格－库塔法研究了高压涡轮叶栅进口有温度畸变时的涡轮流场。通过对一级涡轮叶排的非定常数值模拟,计算结果表明,由于叶排间的相互运动,叶片表面的压力呈周期性地变化,流场也是周期性地变化;当进口气流温度分布不均匀时,进口的热气流会向转子压力面上适移,导致压力面上产生热点,使动叶表面温度发生很大变化,加入热斑时静叶栅内流场的影响较小,对动叶栅内流场影响较大。     

钢筋混凝土框架结构高层建筑风振特性

针对钢筋混凝土框架结构高层建筑风载作用下的安全性问题,通过建立其在大气流场中的力学模型,数值模拟了高层建筑的风载作用形态,同时对结构进行模态分析,通过仿真清楚地看到流场的风速分布图、风场的压力图。高层建筑前后壁面风速和压力变化都将对其振动特性产生显著地影响。通过模态分析得到超高层建筑在风载作用下的固有频率和振型形式,并对此采取必要的措施,从而避免在使用中由于共振的因素造成不必要的损失。高层建筑在风荷载下的谐响应进行了分析,避免共振发生。     

基于FLUENT对袋式除尘器气流流场的数值模拟

利用流体动力学软件FLUENT对袋式除尘器内部气流流场进行数值分析,得到除尘器内部气流的速度压力分布云图,验证除尘器内部气流流动的不均匀性.利用FLUENT软件中的离散相模型得出了4种不同直径的颗粒在上进风袋式除尘器中的运行轨迹,针对大直径颗粒的二次返滤现象提出了用下进风袋式除尘器来改进的假设,并利用软件进行了验证分析.     

叶栅流场尾迹中非定常涡系的数值模拟

叶栅通道内包含复杂非定常流动特征的涡系结构，二维直叶栅的尾迹涡系中粘性、尺寸效应十分明显，进行数值模拟时计算量较大，因此时分离涡产生与脱落过程的准确、清晰的捕捉要求有更高效率的数值解法。应用隐式格式、全场统一时间步长和Baldwin—Lomax紊流模型求解二维Navier—Stokes方程，时二维直叶栅流场非定常涡系进行了数值模拟分析，在大攻角、不同进口马赫数的2种工况下，通过对比分析不同时刻叶栅流场的熵和压力瞬态图，捕捉到分离涡产生与脱落过程，并合理地反映了紊流流动特征。通过计算结果看出，所采用的非定常粘性流动数值模拟方法有效，计算效率较高，能够较好地捕捉复杂的尾迹非定常涡系，较为清晰地反映叶栅流场涡系的形成、发展和消失过程，为进一步研究孤立转子和多叶排环境下的非定常流动效应提供了初步的基础。