地面重型燃气轮机压气机叶型的优化设计

将优化理论引入压气机叶型设计,建立了具有自动优化设计能力的平台。该平台由自主开发的二维叶型生成程序、网格生成软件Gambit、流场计算分析软件CFX以及自主开发的优化模块组成。以某地面重型燃气轮机压气机叶型为优化对象,以总压损失系数为目标函数,流场分析中考虑转捩情况。优化设计之后,叶型气动性能有较明显改善。设计工况下叶型总压损失系数较原型下降了3.63%,非设计工况下的性能也优于原型。     

计算水力学通用后处理模块设计与快速开发

为快速开发计算水力学通用后处理模块,提出了多种高级计算机语言混合编程并与调用图形应用程序接口（API）相结合的开发模式。该方法最大限度地利用现有源代码,便于软件内容的扩展及实现后处理模块与计算主程序的数据交互,保证了软件的通用性,节约了资源;在高级编程语言基础上编制交互界面,调用API底层图形库使得流场、等值线、流速矢量图等水力学图形图像易于实现,并可实现灵活的人机交互。     

直接空冷系统主管道两相流的数值模拟

应用计算流体力学CFX软件对直接空冷系统主管道流场用N—S方程进行了模拟,对计算结果的分析以及与阻力经验公式计算结果的对比表明,CFX能较准确地模拟空冷器中气液分配时的流场。CFX可有效的用于指导直接空冷系统的研究、开发和设计。     

CFD模拟分析在发动机冷却系统开发设计中的应用

本文以国内某5吨装载机发动机冷却系统为研究对象,利用计算流体力学CFD软件FLUENT,采用标准κ-ε湍流模型和MRF多重参考系模型对整机冷却模块,冷却风扇和发动机舱的流场进行了模拟分析,得到了风扇的实际运行风量和风压,冷却模块流量分布,冷却模块周围残余阻力以及发动机舱实际流场情况。根据CFD计算结果,修正冷却系统一维计算模型,获得了冷却系统能够适应的环境能力。实际应用,效果良好。     

涡流室式柴油机空气运动的3维数值模拟

通过对标准κ－ε模型作适当修正来模拟气体的湍流运动，建立了涡流室式柴油机的空气运动的３维数值计算模型，开发了大型微机化３维数值模拟程序。首次对吊钟型涡流室式柴油机的流场进行了３维计算，计算结果与ＬＤＶ实验结果具有良好的一致性。画出了涡流室纵截面，横截面和侧截面上的速度矢量图。     

喷嘴处气穴现象的数值模拟分析

Fluent软件是用于模拟和分析在复杂几何区域内的流体流动与热交换问题的专用CFD软件。将k-e模型与多相流技术Mixture模型相结合,借助Fluent软件进行多相流分析,对喷嘴处的气穴流场进行了数值模拟,并计算了模型内二维轴对称气穴流场的液态水的体积分数分布及压力分布。     

动静叶加载对进汽腔室流场仿真的影响分析

采用CFX软件模拟了某新型联合循环高中压合缸模块的进汽腔室和第一级的流场。详细分析了与不加载第一级动静叶相比,加载动静叶之后的联合计算对进汽腔室流场仿真的影响。加载动静叶后的计算能更准确地模拟进汽腔室出口的压力和速度分布,获得更接近实际应用状态下的流场。总结了动叶旋转对进汽腔室内的流场不可忽视的作用,为今后蒸汽腔室的流场模拟提供一定的参考。     

二维杂交网格粘性湍流分离流场的数值计算

给出了基于非结构化网格数值求解二维粘性湍流分离流场的压力修正算法。采用Delaunay三角划分法生成三角形非结构网格以适应复杂几何形状，壁面采用结构网格以满足粘性湍流流场计算的要求，湍流模型为RNG k-ε模型，以考虑壁面低Re数效应和曲率对分离流动的影响，利用所给出的算法对NACA0012翼型二维大尺度分离流场进行了计算，计算结果和实验结果基本一致。     

基于HyperWorks的离心风机铆接叶轮仿真模型对比分析

分别用MPC、MPC+beam和MPC+rbe2等3种模型仿真离心风机铆接叶轮,用Hyper Works的Optistruct求解器计算3种模型的模态和离心力产生的应力分布。计算结果表明,不同模型对模态振型无影响,对固有频率有一定影响。模态分析时,铆钉刚度远大于连接件刚度时,推荐用MPC模型,铆钉刚度大于连接件刚度,推荐用MPC+rbe2模型,铆钉刚度与连接件刚度相近,推荐用MPC+beam模型;铆接处及轮毂边缘附近应力较大、较集中,最大应力出现在轮毂边缘的铆接处;定量分析铆接结构强度,推荐用MPC+beam模型,定性分析铆接结构应力分布,推荐用MPC模型。     

喷油器针阀升程对流量系数的影响研究

本文主要的研究对象为某型喷油器针阀偶件,首先介绍了针阀偶件的结构,然后再利用Space Claim、Mesh、Fluent软件分别完成了流场几何模型的建立、网格划分、燃油多相流场仿真计算,最后对仿真结果进行分析,得到了各喷孔流量系数及流场的穴蚀分布。本文的研究为喷油器的国产化开发和改进设计提供了一定的理论依据。     

汽油机PIV稳态进气试验及滚流比计算

针对某3缸汽油机,搭建了粒子图像测速(PIV)可视化试验测试系统,并进行缸内流场测量。研究了通过不同流场切面进行滚流比计算的试验方法,并进行了试验与仿真结果的对比。研究结果表明:基于2D3CPIV试验测得的缸内横切面速度场与AVL FIRE软件仿真数据具有较好的一致性,试验与仿真计算的流量系数与滚流比随气门升程的变化趋势吻合,误差在合理范围内。通过2D2C PIV可以测得缸内不同切面的速度场来表征缸内三维的流场变化,其中气门轴对称切面很好地表征了滚流的运动状态,此外,通过一系列PIV测量得出的等间距轴向切面与旋转轴向切面可以拟合横切面的速度场,其速度分布与梯度变化趋势与2D3C测得的速度场相同,但测得滚流比计算值偏小。     

超超临界汽轮机中压缸抽汽管路的数值模拟

采用ANSYS CFX软件对某超超临界汽轮机中压缸的抽汽管道系统进行了数值模拟,获得抽汽管道系统内部的速度场与压力场并进行了相应的分析.给出不同位置抽汽小管的流量和总压变化情况,分析了抽汽管道系统各段的流动损失.采用工程流动损失手册的计算方法对总压损失进行了计算,并将其结果与CFD的模拟结果进行了比较.结果表明：两者基本吻合,说明流动模型的选取与计算结果可信,可以指导实际流动损失的工程计算.     

一种损失和落后角模型在轴流压气机特性预估中的应用

为了得到某型两级轴流压气机的特性曲线，采用在子午平面上叶片排间隙中设置计算站的流线曲率法对其内流场进行了数值模拟，得到子午平面上速度分布；建立了一种设计、非设计损失和落后角模型的组合，将其应用到两级压气机特性计算当中去，得到了不同转速条件下，压气机特性的变化曲线，将其同试验得到的特性线作对比，验证了损失和落后角模型在压气机特性计算当中的有效性。     

排气管中二维非定常流动的试验研究

以MPC二维排气管模型为对象,对其二维非定常流动进行了研究。在柴油机倒拖时,测量了该模型排气管内6个截面的压力和速度分布的变化,研究了热线探头标定前的预处理、实测状态与标定状态差异引起的误差修正和流动方向判别对速度测量的影响。测量结果显示,同一截面不同测点的压力变化曲线非常接近;支管的速度分布曲线是不对称的,其峰值偏向支管的内壁面,进入总管后速度曲线呈偏向总管外壁面的不对称分布,随后渐渐变为对称分布。测量结果还可用于排气管二维非定常流动计算的边界条件和考核数据。     

基于MIKE21FM数值模拟的某灌区引水口布置优化

鉴于引水渠道引水口附近存在较为复杂的流场,且该流场对引水口附近的堤防建设有显著影响,利用MIKE21FM对乌苏里江某引水口进行数值模拟分析,得到了渠道分流比和引水口附近水面线、流速、流向等详细的流场数据。结果表明,渠道分流比过大,渠道进口处水面流速梯度较大,水流出现的侧向收缩产生了局部水头损失,不利于水流的平稳流动,据此提出了两种优化方案,并进行了数值试验验证,确定了最优方案为方案2,可有效减少局部水头损失。     

发动机缸盖冷却水套流场的分析及优化

利用CFD模拟计算软件fluent对汽油机缸盖冷却系统的流动和传热进行数值模拟,给出了汽油机气缸盖部分的冷却水腔内冷却液的流速分布、温度分布,为气缸体冷却水腔部分的优化改进设计提供了参考。根据计算结果对原机气缸体模型中不合理的地方作了相应的改进设计,在确保缸盖水腔内流动性能良好的前提下,改进设计后气缸盖内的流体流动和传热得到了较大的改善。     

Hydrogen circulation system model predictive control for polymer electrolyte membrane fuel cell-based electric vehicle application

Polymer electrolyte membrane fuel cell (PEMFC) is one of the promising solutions overcoming future energy crisis and environment pollution in the automotive industry. However, PEMFC is vulnerable to the circulation of hydrogen mass flow rate and pressure, which may cause the degradation of the PEMFC's anode components and reduction of output performance over time. Thus, the control of the hydrogen supply system draws attention currently and is critical for the durability and stability of the PEMFC system. In this study, a model predictive control (MPC) approach for hydrogen circulation system is developed to regulate the hydrogen flow circulating. A model of the hydrogen supply system that contains a flow control valve, a supply manifold, a return manifold and a hydrogen circulating pump is firstly developed to describe the behavior of the hydrogen mass flow dynamics in the PEMFC. Subsequently, a hydrogen circulating pump MPC scheme is designed based on the piecewise linearized model of hydrogen circulation as well as the switched MPC controllers. By predicting the pressure of the return manifold and the angle velocity of the pump, the proposed MPC approach can manipulate the hydrogen circulating pump to achieve efficient and stable operation of the PEMFC.     

太阳能加热沼气发酵系统数值方法的研究

以太阳能加热沼气发酵系统为对象,应用Fluent软件进行模拟计算,分析沼气池内的温度场,同时对非稳态计算的数值方法进行研究。对同一计算模型分别采用定迭代方式和变迭代方式进行计算,结果发现,应用Fluent软件进行非稳态计算时,可以根据实际情况适当调整时间步内的迭代次数,从而减少计算时间,这对非定常计算有很大的实用意义。同时,对换热管内的经济流速进行了计算,结果显示,水流速度宜采用0.8～1.0m/s。     

带有冷气掺混的三级透平气动性能数值研究

借助NUMECA数值仿真软件,以某型燃气轮机的三级透平作为计算模型,对其在冷却气体掺混前后的流场进行了数值模拟。考虑到工质物性的影响,采用了变比热高温燃气作为计算工质。同时,针对燃气轮机透平进口的变工况问题,选取不同的透平进口总压值进行数值计算。结果表明,冷却气体的加入使得级损失增大,每列叶片流道出口速度或相对速度减小,下游叶片进口气流角减小;在三级透平冷气掺混时改变进口总压值,每列叶片流道的进口气流角几乎不变,除第三级动叶的激波损失与尾迹损失增大外,其余叶片流道的能量损失变化不明显。     

基于CBS有限元的导水机构内部流动数值模拟

基于CBS有限元法对水轮机全流道进行离散分析,利用多物理场耦合软件模拟了内部流场,获得了水轮机导水机构内部压力与速度分布图,并通过计算结果图得到了导水机构内部的流动特性。