阀门流场的数值模拟及流噪声的实验研究

采用非结构、非交错网格的有限体积法求解用二方程模型封闭的雷诺平均N S方程组 ,对水管路系统中 3种常见阀门的三维分离流动进行数值模拟。模拟结果表明 ,随着蝶阀、闸阀和球阀开度的减小 ,流体在蝶阀背面、球阀阀门内外分别形成两个方向相反的漩涡 ,闸阀的漩涡出现在挡板与管道的壁角处 ,并且漩涡在阀门下游逐渐消失。同时实验表明 ,阀门下游的流噪声大于阀门上游的流噪声 ,涡声是阀门噪声的主要来源     

不同结构联箱内涡量场及流量不均匀性分析

在不同入口速度下,采用Realizable k-εRNG湍流模型对两种不同来流结构的联箱进行数值模拟,并对涡量分布进行研究。在涡量数据的基础上,通过计算得出涡通量的大小对不同速度下不同结构联箱内流动产生的漩涡进行研究;并采用最大流量不均幅值和综合流量不均幅值定量地对直管来流和弯管来流联箱进行评价。结果表明,在不同工况下,直管来流的流动更为复杂,联箱内部存在大量的漩涡,流体有旋流动强度更剧烈;当入口速度为0.6 m/s时,直管来流的流量不均幅值明显高于弯管来流,此时的流量分配不均匀程度相差最大。     

换热器管束排列角对流体力的影响研究

排列角通过改变换热管束的排布方式来影响流场分布,进而影响流体力的幅频特性。采用大涡模型(LES)对工程中常见排列角管束的流场分布和所受流体力进行了数值计算及相应的试验验证。计算结果表明:管束排列角明显影响漩涡脱落形成和湍流扰动,特别是对错排管束和上游管束的流体力影响尤为复杂。数值计算结果与试验结果吻合较好。研究结果为流体诱导振动分析提供了参考和依据。     

空化对尾水管区域驼峰特性影响研究

为了研究水泵水轮机空化对驼峰特性的影响,采用SST k-ω湍流模型和Z-wart空化模型对全流道进行了三维定常数值模拟计算,并分析了不同工况点下尾水管在驼峰区域的水力性能和内部流动状态。研究结果表明,不同工况点下,流量大小会改变尾水管区域液流的流动方向,从而产生偏心涡带使尾水管区域出现不稳定性,造成机组振动和噪声;单相计算结果比空化计算结果更早受到剪切流的影响。来流与壁面射流相互作用产生漩涡,出现回流现象。在速度梯度变化方面,空化计算结果的速度值要比单相的值高,能量损失有所增加。     

应用有限元法计算离心式压缩机回转面流场

文中采用流函数作为求解变量，推导了离心式压缩机内部回转面上游函数所满足的微偏分方程和定解条件，并运用伽辽金方法建立了相应的有限元方程。对离心式压缩机回转面流场进行了计算，数值计算结果正确地揭示了离心式压缩机内部的流动规律。     

基于Fluent的球阀内部流场的仿真模拟及研究

利用FLUENT软件对球阀内部三维流场进行数值模拟仿真。探究了球阀开度由关闭到逐步增大时阀门的内部流场流动状态。分析了球阀在5个不同开度下(20%、40%、60%、80%和100%),球阀的内部流场变化情况。由此得出当阀门开度为20%~40%之间时,球阀内部流动最为复杂,产生最为强烈的涡流回旋,阀门的流阻很大,漩涡周围边界流速远大于中心流速,并且中心压力最低,直至全开时流动达到稳定。计算得出这5个不同开度下阀门前后压差,流量系数和流阻系数变化值,绘制出其三者在阀芯不同开度时的变化曲线。     

基于CFD的液力变矩器内部流场分布特征研究

为提升液力变矩器性能,需要进一步研究液力变矩器内部流动,获取流动特征规律。针对某型液力变矩器进行不同速比下内部流场的CFD数值模拟,并分析其流动现象,得出该变矩器内流场中流动状态的速度、漩涡的分布规律。结果表明,流体的相对速度随速比升高有下降趋势,漩涡结构随速比增大而增大。相同速比下,不同叶轮中、不同弦面的流体出现不同类型二次流。通过CFD研究发现二次流主要出现在泵轮和导轮中,其中叶轮进出口处漩涡湍动能较高,能量损失较大。流场分布规律研究可以指导液力变矩器设计,使流场分布合理并且减少二次流等现象,对提高液力变矩器的效率有重要意义。     

异形截面孔磨粒流精密加工质量分析

采用磨粒流精密加工技术对异形截面深孔进行数值模拟及实验研究,通过大涡模拟方法对钛合金异形截面孔零件进行数值分析,并进行相关实验研究以揭示磨粒流抛光异形曲面的表面创成机理。磨粒流精密加工数值分析揭示了磨粒流动态压力、速度、磨粒对壁面压力和壁面剪切力对壁面作用规律,获得了异形截面孔内流向截面的漩涡位置分布与漩涡产生原因以及漩涡与磨粒相互作用关系。经过磨粒流精密加工后,异形曲面的表面粗糙度由Ra=7.136 μm、Rz=40.103 μm减小到Ra=1.822 μm、Rz=8.964 μm,异形截面孔内表面凸起、球化现象去除,表面质量明显改善,漩涡使异形曲面的表面质量得到大幅改善。     

小流量工况下低比转速离心泵内部流场的数值分析

针对小流量工况下低比转速离心泵内部流动特性问题,通过运用计算流体力学软件FLUENT,并采用RNG k-ε湍流模型和SIMPLE算法,对离心泵内部流场进行了数值模拟。采用3种不同网格数对离心泵模型进行了网格无关性分析以验证提高数值计算的准确性。沿进水管道至其进口端设置了监测点,分析了周向速度和轴向速度,得出了不同工况下发生回流的位置,分析比较了4种流量工况下离心泵内部的流场分布。结果表明:0.7Qd工况下,进水管道和叶轮流道中的流线均比较平滑,离心泵内部流动比较稳定。0.6Qd工况下,叶轮进口和叶轮流道开始产生了漩涡。随着流量的进一步降低,叶轮进口回流强度增大,叶轮流道中的漩涡逐渐向其相邻流道中扩展,离心泵内部的流态十分紊乱。     

磁力驱动泵隔离套流固耦合分析与研究

为探究磁力泵工作介质在隔离套内部流动时的介质压强对隔离套结构的影响,采用单向流固物理场耦合计算方法,利用ANSYS Workbench软件对隔离套内流场进行仿真计算,再将流场计算所得压强数值加载到隔离套结构上进行流固耦合计算。结果表明:隔离套筒壁与法兰的过渡处的等效应力值对应的压强为258.76 MPa;介质在隔离套工作间隙流动时,隔离套筒壁处会产生等效应力并引起变形,变形量达到了0.001 3 mm;内磁转子与泵轴的连接接触处的等效压强达到582.2 MPa,变形量为0.002 9 mm。     

过渡流下近壁圆柱流动传热特性的优化研究

针对过渡流状态下近壁插入圆柱的模型进行数值模拟与分析,通过基于复合网格系统的计算方法,分别研究过渡流状态下单圆柱与双圆柱对壁面流动传热特性的影响,以期优化圆柱下游壁面的流动传热特性。研究结果表明:1)一方面,近壁插入圆柱可使圆柱和壁面间流体受迫加速,此处壁面换热得以强化;另一方面,近壁插入圆柱可使流场产生波动,形成正负交替的漩涡,其对壁面的洗刷作用亦会使被洗刷处的壁面传热强化;2)近壁插入双圆柱与近壁插入单圆柱相比,可有效提高圆柱下游的换热系数,明显优化壁面换热效果。     

某型号模型泵试验回路模拟分析及优化

在对模型泵进行性能试验过程中,模型泵进口截面流速分布和压力分布将直接影响试验测量的精度与试验结果的可靠性。在某型号模型泵试验管路中不可避免的采用闸阀来控制管道的流量与压力,而上游管道中的阻流件会引起管道内流态畸变,从而对模型泵进口截面内的流动产生影响。本文以数值模拟为研究手段,采用三个指标对不同截面流动状态进行描述。首先研究了闸阀开度对模型泵进口截面流态的影响,并针对性地加以改善;其次,针对三种典型的流动调整器对比研究了不同流动调整器对下游管道流态畸变的改善程度,为后续改善模型泵进口流动状态、尽量削弱闸阀等阻流件的影响提供一定的借鉴。     

二级可调节流减压阀流场与噪声分析

以连续性方程、动量方程和基于各向同性涡黏性理论的k-ε方程组成内部流动数值模拟的控制方程组,并根据数值计算具体要求,设定适当边界条件,应用CFD软件Fluent对高参数单阀座直流式二次可调节流减压阀内部蒸汽流动状态进行了可视化计算和分析研究。通过建立不同开度的流场模型,研究了多孔消声罩对流体流动的影响,分析二次节流过程。结果表明,高压蒸汽经过带有多孔消声罩式的减压阀,发生两次压力下降,最终达到工况要求。通过研究蒸汽的绝热降压过程与阀体结构的关系,发现蒸汽在阀芯后空腔和阀出口空腔产生大量漩涡,堵塞流道、影响蒸汽的流动,经改进减压阀结构,漩涡量减少,有效改善蒸汽流动情况。     

改进型撞击流反应器的颗粒混合特性

撞击流技术是现代社会强化过程的一种手段,具有巨大的发展潜力和应用前景。然而,在传统撞击流反应器中,颗粒混合效果不佳,导致相关反应进行不充分。为此一种入口速度动态变化的撞击流反应器应运而生,反应器的流场同样分为入口区、撞击区、出口区和漩涡区,但撞击面在几何中心处波动,从而使颗粒的混合区域扩展到整个反应器,并采用流体计算动力学对该改进型的撞击流反应器进行数值模拟。在保证平均流量相同的情况下,采用三角直线型的流速进入撞击流反应器,并与传统撞击流反应器进行分析对比。分析结果表明,颗粒的活动范围得到了有效地加强,与传统撞击流反应器有明显的优势,可以实现颗粒理想混合和相关反应充分进行。     

涡街流量计漩涡信号的形成和特性分析

本文通过平面理想均匀直线流动和偶极流迭加成为流体对柱体的绕流,阐述了漩涡形成的原理。并以此为基础,分析了有限封闭管道内实际流体形成漩涡的特点,通过分区,推荐了最佳漩涡信号的采集点。     

电液锤主控换向阀流场分析及结构优化

利用流体有限元方法，对电液锤液压系统主控换向阀的流场进行了数值模拟；对电液锤在不同工况下主控换向阀内流场压力和速度等参量的分布、流道内流场的结构（速度、压力、流动的分离与再附壁、漩涡的产生与消失）与能量损失和元件性能等关系进行了分析，并对液压阀的结构进行了优化设计，得到了高效、低能耗的液压阀。     

斜流泵轴向推力的数值计算

对斜流泵叶轮内部流动进行了数值解析 ,翼面和轮毂表面的压力分布 ,数值计算开放型斜流泵的轴向推力 ,所得结果与试验值对比基本吻合     

蓖冷风机的数值模拟及内流场分析

对篦冷风机的三维内部流场进行了数值模拟,预测了风机的整体性能曲线,通过与试验数据比较表明了数值计算的可靠性.通过数值模拟,详细分析了风机子午平面和回转面的流动情况,分析了篦冷风机流场内射流-尾流、进风口与叶轮之间的间隙流动、叶轮流道内的二次流等局部流动特征.     

旋流泵内部非定常压力脉动分析

为了深入分析旋流内部流场的压力脉动特性,建立旋流泵数值计算模型,基于标准k-ε湍流模型,开展旋流泵内部流动结构的非定常计算,分析旋流泵进口、出口及压水室的监测点的压力脉动情况,探讨各处压力时域与频域图变化规律,并对脉动特性进行试验验证。结果表明:不同工况下旋流泵压力波动呈现明显的周期性变化;叶轮与隔舌处的干涉作用是压力脉动的来源,隔舌处的脉动主频以叶频为主;旋流泵内部充满大量回流与漩涡,也是造成流动不稳定的因素,该研究结果为旋流泵的稳定运行提供了理论依据。     

正反接方式下角座阀内介质的流动特性分析

针对不同连接方式下角座阀内介质的流动特性开展数值模拟和实验研究。采用RNG k-ε湍流模型, 结合标准壁面函数法, 计算阀内流场。通过流量系数的实验数据和计算结果对比, 验证了数学模型和计算方法的准确性。在此基础上, 对正接和反接方式下角座阀内的流动核心区域、速度场和压力场进行对比分析。结果表明:正接方式下, 角座阀具较高的流通能力, 阀芯附近流动核心区域的面积更大, 并且在阀门出口下侧存在较大的漩涡, 会导致流阻增加。两种连接方式下, 阀芯中央截面处均出现二次流, 其中正接方式具有更高的流动不稳定性。