直升机发动机舱温度场仿真及改进设计研究

该文利用有限体积法,应用非结构网格,建立了×型直升机发动机舱的有限元模型;并根据舱内实际冷却气体流通情况,采用SIMPLE算法,求解了流动和传热的控制方程,模拟了发动机舱内温度场的分布。在此基础上针对现有设计存在的问题,提出了该型直升机发动机舱冷却系统的改进方案,并对不同方案的改进效果进行了分析比较。该模拟结果为发动机舱冷却系统的改进设计提供了参考,保证了发动机的正常工作及可靠运行,具有重要的现实意义。     

面向二维零质量射流的动网格数值模拟方法

为了研究零质量射流的作用机理和流场结构,发展了一套面向二维零质量射流的非结构化动网格模拟方法:采用控制容积法,引入动网格控制方程,并与任意曲线坐标系下矩阵形式的时均可压缩N-S方程组联合求解,迭代过程中采用弹性类推法进行动态网格更新.基于此方法,对二维零质量射流进行数值模拟,对计算获得的流场涡线和流线分布进行了分析和讨论,并与其他学者类似算例进行了比较,表明该方法能够合理揭示零质量射流的流场结构和作用机理,可实现二维零质量射流的数值模拟.     

探讨复杂结构反应器内气液两相数值模拟的网格拓扑方法

网格拓扑方法直接影响到复杂结构的反应器内,气液两相数值模拟的收敛速度和计算精度。本文在引入中心下料管和环管式气体分布器的环流反应器内,通过实验,考察了不同表观气速下轴、径向局部气含率和气泡上升速度的分布特性。在此基础上,使用商业软件ANSYS CFX10．0,采用非结构化和杂交两种不同的网格拓扑方法,为该反应器作数值模拟。从定性角度来看,两者结果均表明内、外环气含率均随表观气速的增大而增大;外环循环流入内环的气泡量少;在同一表观气速下,外环气含率远远低于内环;内环气泡速度远远大于外环,这些规律与实验数据基本吻合。从定量角度来看,杂交网格法可清楚地反映出气体分布器和下料管液体入口的影响,以及外环气泡速度方向在导流筒外壁处向上,而这些却是非结构化网格法难以实现的。这说明了在该反应器内的气液两相数值模拟中,采用杂交网格法比单纯的非结构化网格法准确得多。因此,对于复杂几何结构的反应器,本文建议采用杂交网格法。     

后台阶流动的非均匀格子Boltzmann方法模拟

使用非均匀格子Boltzmann方法对后台阶流动进行了数值模拟.将流体流动区域划分为不同的子区域:对于每个子区域内部,分布函数使用均匀网格计算;对于区域边界,分布函数采用嵌套网格方法进行处理.数值计算结果与其它实验、数值结果相吻合.     

基于CFD的通信机房流场模型建立与分析

介绍了一种利用计算流体动力学技术分析通信机房流场分布的方法,找出合理的气流组织形式以达到节能的目的.对机房三维物理模型进行非结构化网格划分,选用标准的k-ε湍流模型,设定相应的边界条件,针对不同的空调风速工况,利用Fluent软件对机房内的温度场和速度场进行数值模拟与分析,研究得出合理的风速以降低能耗.该方法能够有效地建立通信机房的流场模型,对制定机房节能方案有重要的参考作用.     

多介质ALE方法流固耦合影响因素及参数分析

为了探究LS-DYNA程序流固耦合关键字PFAC参数大小以及网格大小对数值模拟结果的影响,同时得到适合大口径弹体入水数值模拟的参数,应用LS-DYNA程序ALE方法对大口径弹体以速度200m/s垂直入水进行数值模型.研究了网格密度以及控制流固耦合关键字中PFAC参数大小对结果的影响.从能量以及理论角度对结果进行了分析.对参数变化从理论及数值模拟结果的角度进行解释.得出了网格密度对此数值计算模型的影响,得到了合理的网格密度.对比了不同PFAC数值对平头和钝头弹体入水的影响.     

基于非结构滑移网格技术的旋翼型无人机空气动力学并行数值模拟方法

在现代飞行器设计中,数值模拟方法以低成本、高效率和高灵活性等优点成为研究飞行器空气动力学的重要方法.在旋翼型无人机流场模拟中,由于旋翼与机身存在相互作用,为获得精确模拟结果需要对整个无人机的流场进行模拟,因此,有效地模拟旋翼与机身的相对运动是实现成功模拟的关键步骤,这使得此类模拟问题极具挑战性.文章设计了一套求解旋翼型无人机空气动力学数值模拟问题的基于非结构滑移网格技术的高可扩展并行计算方法.该方法对控制方程的离散,在空间方向采用非结构移动网格有限元方法,时间推进采用全隐式二阶向后差分格式,最后采用一种并行Newton-Krylov-Schwarz方法求解离散后的非线性方程组.作为应用,文章对一个真实旋翼型无人机模型在悬停状态下的外流场进行了数值模拟,获得了一些非常详细的流场信息.数值结果显示,算法在天河2号上使用4 096个处理器核时仍具有接近线性的并行加速比,这为下一步开展旋翼型无人机的高保真度快速模拟奠定了良好的基础.     

发动机舱对流换热CFD模拟的基础问题

为合理选择进出口尺寸及布置发动机舱各部件,进一步降低舱内最高温度,对比标准k-ε模型、RNG k-ε模型和可实现的k-ε模型等3种湍流模型及2种壁面函数对温度场模拟的精度.由模拟与实验对比可知：可实现的k-ε湍流模型、增强型壁面函数更适合模拟热流场.利用CFD计算不同进出口尺寸及换热器与发动机间距对舱内温度场的影响,结果表明进出口尺寸对舱内最高温度影响较大.     

计算流体力学在烟气脱硫中的应用

为优化脱硫吸收塔内流场分布,提高脱硫效率,降低脱硫投资和运行成本,提出基于RANS方程和多相流模型的烟气脱硫数值模拟方法,基于FLUENT采用多相流模型针对吸收塔内烟气脱硫过程进行模拟.通过对吸收塔烟气和浆液区域进行建模及网格划分,并对内部和喷枪局部处流场进行数值模拟,分析得到浆液和烟气在吸收塔内的流动规律.模拟结果验...     

网格融合技术在列车过隧道运动网格数值模拟中的应用

在高速列车过隧道问题的数值模拟中,为提高模拟准确性而考虑转向架、受电弓导流罩、车厢连接处等细部结构后,几何模型变得复杂。为了得到质量高、适用性强的计算网格,在列车附近生成非结构化四面体网格,运动网格及计算区域其余部分划分块结构化六面体网格。在融合面上,利用网格融合技术处理四面体网格的三角形面网格和六面体网格的四边形面网格的联结问题,通过控制节点位置的变化满足拓扑一致,实现无缝连接。通过三维数值模拟计算结果与一维实验结果的对比发现,在同等精度要求下,采用网格融合技术及分区思想生成的网格整体上数量更少,生成速率更高,该方法可推广应用于更复杂几何模型的网格划分中。     

空调车室气流流场和温度场的数值模拟

空调车室气流流场和温度场研究是空调车室内气流组织设计及车室内舒适环境评价与研究的基础。空调车室的空气流场数值计算是一复杂热边界条件、气固耦合的传热数值计算问题。该文介绍了空调车室内空气流动的数学模型及复杂边界条件的处理，阐述了车室气流流场和温度场数值模拟采用整体求解法所应注意的问题，SIMPLE和SIMPLER算法的比较，以及通用微分方程中各项的处理方式。最后通过ANSYS／FLOYRAN软件对二维的车室内气流流场和温度场进行模拟，论证了此有限元软件在空调车室数值模拟上的可行性。     

某民用直升机舱内噪声水平仿真分析研究

声学仿真分析是进行直升机舱内降噪设计的有效技术手段,良好的降噪设计有利于提升民用直升机的市场竞争力。结合试验数据和统计能量法分析了某民用直升机的舱内噪声源贡献度,进而采用声学边界元法分析了该型机的舱内噪声水平。研究表明,该型机舱内主要噪声源为：主减振动、发动机振动、主减空间辐射声、发动机空间辐射声和油箱舱空间辐射声,在无内饰状态下人耳敏感频率范围内的舱内场点噪声为129 dB,蒙皮、整流罩和挡板是影响舱内噪声水平的关键结构,在考虑内饰材料后,场点噪声最大可下降5 dB。该分析思路可以为直升机舱内降噪设计提供技术支持。     

Research on the Novel Honeycomb-Like Cabin Based on Computer Simulation

The antiknock capability and thermal protection performance of rescue capsules mainly depend on the structural design of the cabin. By designing a new type of cabin structure, it can resist the impact of explosion shock waves and thermal shocks. In this paper, a new honeycomb-like cabin is proposed; the model has a novel thermal insulation layer design. Then, the antiknock capabilities and thermal protection analysis are carried out by using computer software. The “Autodyn” analysis module in ANSYS Workbench 17.0 has been used to simulate the explosion of TNT with a certain quality in a single room. The pressure map over time and the pressure variation curve at different locations for a single room are obtained. Through the analysis module “Transient Structural,” the stress and deformation of the honeycomb-like cabin under the blast load are simulated. The “Transient Thermal” analysis module in the finite element software is used to conduct a transient thermal analysis on the cabin structure. The temperature map and the temperature rise curve of each layer of the cabin cases are obtained. The analysis results indicate that the honeycomb-like cabin design has a good antiknock capability and thermal protection performance, and it can meet the usage requirements of the rescue capsule under dangerous conditions.     

汽车下护板对发动机舱散热性能的影响

为提高汽车发动机舱的散热性能,通过计算流体力学数值仿真研究汽车下护板对整车散热性能的影响。研究表明：在高速工况下,增加下护板后格栅和冷却模块进气量增加;在高负荷工况下,下护板可改善发动机舱的空气温度分布形态。下护板开口可增加冷却模块进气量,不开口时舱内温度较低,所以在整车设计时应综合考虑散热量和热害。下护板能明显减少风阻,但开口会减弱其效果,因此设计时应多方面考虑。     

基于热平衡和结构强度的发动机 分析平台开发及其应用

建立发动机缸体和缸盖的动力学、燃烧和流体有限元模型,进行发动机热平衡、冷却散热和结构强度研究。创建发动机正向设计和分析方法,革新产品开发流程,自主开发热平衡计算平台。建立发动机缸内和水套传热、流体、温度场、强度的计算模型库,设计水套优化方法和流场评价标准,正向计算发动机热平衡和水套散热。通过2个应用案例,证明该平台在发动机热平衡计算和结构分析与评估中的作用。该平台可为发动机热平衡、冷却散热和结构强度的正向设计提供基础。     

基于数学模型的发动机舱盖锁舌曲面优化

针对发动机罩非正常下落导致无法锁止的问题,推导非线性微分方程并采用泛函求解,将工程问题转化为力学数学模型.根据数学模型优化发动机舱盖锁舌曲面,采用有限元法搭建仿真模型.分析结果表明,基于数学模型的有限元法可以高效准确地模拟发动机舱盖关闭过程中锁的实际运动过程,优化结果可为发动机罩锁舌优化提供思路.     

基于阵列传感器的数据中心温度场可视化系统设计

针对数据中心温度场无法实时监控的问题,采用阵列传感器采集数据,以计算流体动力学和传热学为基础,构建数据中心温度场可视化系统。详细介绍了该系统的组成和实现方法。通过分析机柜表面的温度场分布,建立热传导方程式,采用有限差分法进行求解,计算结果作为边界条件,结合k-ε模型对三维温度场进行数值模拟。根据温度场模型计算结果,采用OpenGL工具开发了温度场可视化系统。     

火箭发动机喷流噪声数值模拟及声振分析

为给火箭系统结构振动响应分析提供有效载荷,采用雷诺平均N S（Reynolds averaged N S,RANS）方程求解喷流流场与用非线性声学求解器（Non linear Acoustics Solver,NLAS）求解喷流声场相结合的方法,对某高超声速火箭液体发动机喷流噪声进行数值模拟.用有限元法和统计能量分析相结合的方法,求解发动机模型在噪声作用下的全频段振动响应.计算结果表明：发动机喷流噪声声压级大小与喷流流场的湍流动能密切相关,湍流强度大的位置喷流噪声声压大;喷流流场初始段混合层内产生的噪声在高频段大于过渡区内产生的噪声,但中低频段却相反.     

排气歧管流固耦合仿真与试验

针对发动机排气歧管的断裂问题,对某发动机排气歧管的热负荷进行流固耦合分析,并在台架试验中测量其温度场和应变.考虑热辐射和材料的非线性,建立排气歧管的内流场CFD模型、传热模型和有限元模型,分析得到排气歧管的温度场、应力场和塑性应变云图等.仿真结果与试验结果吻合较好.仿真结果表明排气歧管汇合处的温度最高,塑性应变最大位置与试验测得的断裂危险区域吻合.