肘形进水流道优化设计与数值计算

为了提高泵站进水流道的设计水平,对应用最为广泛的肘形进水流道的型线进行了数学建模,并采用高级程序设计语言Visual Basic对工程图形处理软件AutoCAD进行二次开发,形成基于流道设计参数的优化设计软件,能够快速进行流道型线的绘制,并能使流道的型线自动符合流速渐变的原则.同时结合三维紊流数值模拟技术和流道的模型试验对流道的水力性能进行检验.通过工程实例说明,该流道设计方法快速、可靠,所设计的肘形进水流道具有出口流态较好、水力损失较小的优点.     

迷宫式最小流量调节阀的流动特性研究

将迷宫式最小流量调节阀的流道分解为串联型和并联型流道,首先对其节流降压特性分别进行模型试验,分析流体在流道中的压力分布特性,然后根据压力分布特性,对串联型流道进行优化设计和试验,最后通过模型试验,研究了两种流道的阻力特性.研究表明,在入口流量相同的条件下,串联型迷宫流道节流产生压降大,并联型迷宫流道产生的压降小,但是降压过程更平缓;通过对串联型流道进行优化设计,克服了串联流道中因面积增加过大所导致的缩流现象;阻力特性试验表明,串联型流道的阻力系数较并联型流道大.     

基于多工况性能预测的双吸泵优化设计方法

大型汽轮机组供油系统中的主油泵和升压泵都采用双吸离心泵。因供油系统对这类双吸泵的性能曲线有严格要求,若采用传统的以模型试验为主的研发过程,不仅成本高和周期长,而且对泵流体动力性能的优化并无把握。本文介绍采用以全流道三维粘性流场数值模拟为基础进行性能预测的优化设计方法,通过数值模拟取代传统模型试验来实现双吸离心泵的优化设计技术。通过对引进的600MW汽轮机组配套的主油泵进行三维流场数值模拟及性能预测与试验结果进行分析对比,验证了基于多工况流场数值模拟的性能预测技术的可靠性。结合国内大型汽轮机组配套的主油泵优化设计和自主创新开发的需要,以某300MW汽轮机组配套的主油泵改造为具体对象进行优化设计,使其性能得到了很大的提高,进一步证明文中提出方法的可行性和可靠性。     

燃气喷嘴出口二维形状参数优化设计

国内外对燃气流道几何形状优化的研究还比较少,而生产企业一般通过尝试得到参数,缺乏理论依据.对燃气喷嘴出口处气体流动就是先采用二维模型进行的有限元模拟,给出出口处通道内流体的二维数学描述及数值处理方法,并采用四边形结构网格,考核了网格数和时间步长,对不同内部流道型线的喷嘴气体流动进行数值模拟.可以得到,对于窄矩形喷嘴,进口处的形状对流场运动的分布有较大的影响,轴对称收缩喷嘴的收缩角大小主要影响气流出口附近的流动,对流动具有不同的阻滞效果.     

层次脉状结构液冷均温板优化设计研究

由于耐热型植物具有良好的传热传质能力,结合流道拓扑优化设计和耐热型植物高级脉序的叶脉结构特征,提出一种层次脉状结构液冷均温板的设计方法。以热交换最大和流阻最小为目标开展主流道拓扑优化设计,提取胡杨叶高级脉序的结构特征,形成液冷均温板的次流道。定义结构像素密度作为描述次流道中孔的密度参数,分析其对层次脉状结构液冷均温板的传热传质性能的影响。研究结果表明,层次脉状结构的液冷流道具有较小的流阻和良好的均温性,同时主、次流道尺寸存在最优匹配。进一步研究胡杨叶脉的分布规律,发现液冷板主、次流道尺寸最优匹配规律与胡杨叶低、高级脉序尺寸匹配规律相近。研究结果不仅为液冷均温板的设计提供新思路,而且验证了耐热植物叶脉结构特征对其传热传质性能产生的正面影响。最后加工液冷板,通过试验验证了设计方法的有效性及数值模拟的准确性。     

基于数值模拟和性能预测方法的主油泵改型优化

在对一600MW汽轮发电机组配套的油系统的主油泵流道研究分析的基础上,采用加大流量设计法进行该泵的改型设计;并利用基于多工况流场数值模拟和性能预测的优化设计方法来优化流道,使设计出的主油泵能满足660MW大型汽轮发电机组的油系统要求.通过数值试验取代传统模型试验,实现了主油泵改型及优化设计目标.工程应用表明文中提出的主油泵优化设计方法不仅可以有效解决设计工况的参数匹配,达到水力性能的要求,实际运行证明该设计方法是可行和可靠的,为该泵的国产化和自主创新奠定了基础.而且可以进一步推广用于类似的叶片泵的改型及优化设计.     

迷宫式调节阀节流碟片的流道优化研究

迷宫式调节阀的节流特性依赖于节流碟片流道结构,合理设计节流碟片可以有效改善调节阀性能。提出一种适用于节流碟片流道优化的设计流程,基于流体动力学理论与数值仿真方法,结合NSGA-II多目标优化算法,实现节流碟片流道的三维结构优化设计。以节流碟片流道中流体最高速度和流量为优化目标,流道的几何尺寸作为输入量,将计算流体力学与NSGA-II算法联合,获得了优化后流道三维结构集合。优化设计的节流碟片结构可以有效降低流体的最大流速并提高流量,改善流道的流动特性,为相关流体传动元件的设计提供参考。     

基于FLUENT的吸叶机风盘数值模拟分析

吸叶机是用于城市环境落叶的清扫设备,其核心的结构是吸叶系统,基于FLUENT数值模拟分析软件对吸叶系统的流道和风盘进行数值模拟分析,从速度、压力和效率等方面进行分析、对比,从而确定吸叶系统的风盘型样和结构参数,以进一步提高吸叶系统的工作性能,为产品的研发提供帮助和支持.     

基于性能预测的离心泵改型及优化设计

为满足某660MW大型汽轮发电机组对油系统的要求,在对600MW汽轮发电机组配套的主油泵流道研究分析的基础上,采用加大流量设计法对600MW机组配套主油泵流道进行改型设计,并利用基于多工况数值模拟和性能预测优化设计方法,实现了主油泵改型及优化设计目标,有效地解决设计工况的参数匹配问题和多工况的性能优化问题.实践证明该设计方法是可行的,可推广应用于叶片泵的改型及优化设计.     

某型雷达DAM液冷流道性能优化分析

数字阵列雷达组件模块的冷板设计是整个散热系统的核心。基于不可压缩计算流体力学方法,采用Fluent软件对某型雷达数字阵列模块的冷板散热过程进行了模拟分析。通过分析冷板内部的温度场、速度场分布,指出了翅片位置速度分布均匀性的重要性;结合流动拓扑特性给出流道设计需要考虑的流体结构,并以此为依据提出更为有效的优化设计方案。     

开敞式混流泵内流的数值模拟与出水机构选择

为了给新型开敞式混流泵的设计积累经验并为特殊出水流道结构设计提供方法,对具有不同出水机构的开敞式混流泵进行数值模拟,分析从小流量到最大流量下的内部流动和水力性能,提出适应特殊液压动力需求的开敞式出水机构方案。给出内部流动数值模拟和性能预测的方法,通过外特性预测结果与模型试验数据的比较,验证数值计算的可靠性。在模型分析基础上,针对轴向有导叶、轴向无导叶和径向无导叶等不同的开敞式出水结构形式,进行整机内部流动分析和外特性预测,对不同结果进行比较分析,给出不同出水机构对于特定结构和动力需求的适应性。     

基于Fluent的异形油箱内气泡与油液融入规律的研究

液压油箱作为液压系统主要辅件,其结构和充气参数对溶解在油液中的气泡与油液的分离、融入现象等具有重要影响。以紧凑式特种车辆异形油箱为研究对象,利用Fluent多相流模型中的欧拉-欧拉模型,对特种车辆异形油箱内部流场进行气液两相流三维数值模拟,通过油箱出油口气体体积分数变化的监测,研究液压系统油箱内不同充气压力、液压泵不同转速作用下,气泡与油液融入的规律性关系,为液压油箱及系统的设计选型提供参考。     

球形阴极数控电解加工的流场仿真及试验研究

针对球形阴极数控电解加工的流场设计,以电解液的流道为物理模型建立了相应的数值模型,应用计算流体力学方法对流场的数值模型进行求解,得到流场的速度和压力分布。根据求解结果,分析了阴极内部结构和出液口形状对流场的影响;通过改进阴极的内部结构和出液口形状,得到了较为理想的流场仿真结果;结合工艺试验,验证了仿真结果的准确性。     

大口径高温高压Y形截止阀的设计

介绍了Y形截止阀的结构特点和阀门流道的结构设计,计算了介质通过截止阀时的流阻及压降,分析了流道形式和流通面积等对压降的影响,论证了流体在阀门流道中的速度变化形态以及阀门设计的合理性.     

CFD在柴油机螺旋进气道评价中的应用

本文用CFD软件对直喷柴油机螺旋进气道进行了三维数值模拟；通过气道稳流试验台对模拟计算得到的Ricardo和FEV评价参数进行了验证，得出两者趋势吻合良好的结论；指出了CFD在评价柴油机螺旋进气道性能中的实用价值。     

基于射流与两相流的射流曝气器研究

采用数值模拟的方法研究了射流器的射流及气液两相流动，并改变射流曝气器的长径比和喷嘴面积比，计算射流曝气器的两相流的气液流量比，分析了长径比和喷嘴面积比对射流曝气器流场和空气与液体流量比的影响以及喷嘴与混合管的相对位置对气蚀的影响，最后提出了新型射流曝气器主要结构的合适参数。     

基于数字样机的铁路客车转向架动态设计与仿真

以仿真为核心的数字样机是虚拟现实技术在工业界的典型应用,是提高工业产品设计质量和效率的重要手段.从铁道车辆转向架设计的要求出发,提出了基于数字样机技术的转向架动态设计与仿真平台的框架结构与设计流程,并结合典型零部件的设计过程,从结构设计、机械物理性能和加工工艺仿真等方面,对基于数字样机技术的转向架动态设计与仿真的关键技术和方法进行了阐述.     

基于正交实验法和流场模拟的搅拌罐结构优化设计

在压裂工艺中,压裂液质量的好坏在压裂效果中取着决定性的作用,而压裂液是通过搅拌罐在不同的工况下按照不同的比例将支撑剂和工作介质混合而成的.要为了研究在大排量混砂车上如何以更短的时间,更高的效率将支撑剂和工作介质等混合均匀,要针对搅拌罐的结构进行优化.利用正交试验法和流场模拟方法,对搅拌罐的结构进行优化.首先对数值模拟方案设计,并对所分析的流场进行数值模拟计算,并对试验结果分析,得到了一系列关于搅拌罐模型结构尺寸的优化结论.     

基于粉末本构模型和多体力学仿真的模架集成式粉末成形设备的设计

研制出一种新型的低成本、小体积、高精度的专用模架集成式粉末成形设备。以MSC.Marc与MSC.Adams软件相结合提出基于数值模拟的1 MN压机设计方法,即根据粉末压制试验构建末材料流动应力本构模型;通过该模型在MSC.Marc软件数值计算出所设计压机压制过程的模冲载荷;在分析模架集成式粉末成形设备各个模板在压制工过程运动特点的基础上,建立多体运动学数学方程;将所得模冲载荷作为边界条件加载到对模架集成式粉末成形设备在压制过程的模拟仿真;并在MSC.Adams软件中分析各个模板在压制过程中力学状态,从中分析该设备在实际工况下的可靠性。研制出电液比例阀和光栅尺相结合的控制系统,实现对缸同时驱动,解决不同模板之间的动作协调的问题,所研制试验样机实现零件轴向压制精度为±0.02 mm。实际压制过程所得各模冲载荷与模拟结果相一致,从而验证粉末成形设备设计所采用的本构模型是准确的,基于数值模拟进行粉末成形设备设计的方法的正确性。     

Response characteristics of a vortex-excited circular cylinder in laminar flow

This paper presents numerical simulation results for vortex-induced vibration of a circular cylinder in laminar flow. A vortex method is implemented to solve the two-dimensional Navier-Stokes equations in terms of vorticity. In order to validate the numerical code, the flow past a fixed cylinder is first investigated for which enough experimental and numerical results are available. Basic characteristics of the dynamic response and vortex shedding for an elastically mounted circular cylinder are then investigated for 70 < Re < 170. The lock-in phenomenon is captured at certain reduced velocities where the lift coefficient takes a considerable value associated with a high amplitude response. The wake structure exhibits the 2S or C (2S) modes of vortex shedding in this range of Reynolds numbers, as opposed to the 2P mode which is observed in the turbulent flow regime. The numerical results are in acceptable agreement with available experimental and numerical data.