柴油机气体减压阀内部流场及结露机理研究

应用计算流体力学（CFD）方法研究了某型减压阀的内部流场分布,对稳态工况的减压阀3维单相流模型进行了CFD数值模拟,并对模型进行了试验验证,证明了数值模拟模型的准确性．对阀门内部流道的质点流线特征、速度场、温度场情况进行了研究,结合试验观察到的减压阀内部结冰及外部凝露的结露现象,指出常规气源条件下,通流介质温度的降低和减压阀内部机械结构是导致阀门结露现象的主要因素,同时阐明了出现结露现象的基本机理．     

钣金型液力变矩器内部流场的分析

通过对某型号钣金型液力变矩器结构进行简化,借助Unigraphics、Gambit软件平台,结合现代计算流体力学理论,利用流体仿真软件FLUENT对变矩器内部流场进行了数值计算.结果表明:这种方法的计算结果与试验结果具有很好的一致性;在启动工况和最高效率工况下,泵轮入口附近,非工作面和外环附近出现了高速高压区,工作面与外环相交处有低速低压区,涡轮的内环面与工作面相交的地方出现了脱流和回流,流道曲率变化最大的地方出现了高压区;导轮在启动工况下,非工作面上有脱流和低速区,最高效率工况下,速度和压力分布相对较好.     

微型离心泵非定常数值计算

本文阐述了采用RNG k-ε湍流模型和滑移网格技术,对微型离心泵全流道进行三维非定常数值模拟,预测了微型离心泵的性能,并与试验值进行对比分析。同时,对中截面上不同工况下不同时刻的总压分布和涡量分布进行分析,分析结果表明:隔舌附近区域总压随时间变化明显,距离隔舌越远,总压变化越小;各个流道内的涡量分布不一致,都是远离隔舌的流道涡量较小,而靠近隔舌的流道内涡量值较大。     

调节阀内部流场的数值模拟与试验分析

对某一广泛应用的套筒型调节阀内部流场建立模型.通过前处理器生成计算网格,应用CFD软件进行离散求解,得到调节阀内部流场的可视化图形,数值模拟不同开度下流量,绘出调节阀的流量特性曲线,与试验测定的数据进行比较分析.结果表明模拟值与试验值较好的吻合,为后续优化和设计工作提供依据.     

基于流固耦合的砾石泵内部流场数值分析与试验研究

为研究砾石泵内部流场分布规律,在流固耦合理论的指导下,本文采用软件仿真的方式对某砾石泵内部流场规律进行了研究。文中首先根据砾石泵内部结构建立其三维流体域的简化模型,其次以单相清水为介质,进行砾石泵外特性试验与仿真并进行对比,结果显示:试验值与仿真值误差在6%以内,有效验证了砾石泵流体仿真模型的正确性;再次利用xflow软件对砾石泵进行流固耦合分析,得到了砾石泵内部流体压力与速度分布规律,并预测了内部涡流现象的发生。这为砾石砂泵内部机构的优化设计提供了一定的理论依据。     

新型形状记忆合金阻尼器的性能试验研究与数值模拟方法

基于形状记忆合金（SMA）智能材料刚度可变的优异特性,设计了一种新型SMA阻尼器。当该阻尼器不处于中位时,SMA丝均处于受拉状态,从而提供较大的阻尼力。介绍了阻尼器的结构与组成、工作原理,给出了对应的力学模型。通过拉伸试验得到了SMA丝在不同温度下的力-变形关系,将阻尼器进行性能试验,得到了对应的阻尼系数,发现了阻尼器滞回曲线形状与SMA丝刚度有关。同时,随着温度升高,SMA丝的刚度逐渐增加,阻尼器的滞回曲线逐渐倾斜,且出力逐渐增大。最后,提出了SMA-VFD数值模拟算法,在Matlab中建立了数值模型,给出了SMA丝加卸载的判断规则,并通过试验验证了模型的准确性。     

两种轴向蜗壳内部流动的数值分析

采用三维雷诺时均NS方程和标准kε湍流模型,对包含叶轮、无叶扩压器与轴向蜗壳于一体的子午加速风机进行了整机全流道的数值模拟.比较了这两种不同结构的蜗壳的内流特性.计算结果表明,非对称圆蜗壳在周向可以获得更加均匀的气流分布,整个流动过程中流动损失较小,对流动更为有利.这一结果对不同蜗壳的选择以及蜗壳的改善提供了参考.     

圈梁结构墙体受力性能试验与数值模拟

为了研究异型构造柱-圈梁体系受力特点,通过对普通构造柱-圈梁结构墙体和异型构造柱-圈梁结构墙体的实验对比,分析异型构造柱砌块组合墙体在竖向荷载和水平载荷共同作用下的力学性能和破坏机理,并与有限元数值模拟进行对照.结果表明:这种新型墙体结构具有良好的抗震性能,该成果对砌体结构发展具有一定的参考价值和指导意义.     

水泵内部的三维数值模拟

采用标准k-ε模型和SIMPLE算法，对一台单级轴流水泵动叶轮的流场进行了数值模拟，根据计算结果对该水泵的性能进行了分析，从而表明，利用CFD进行流体机械设计可以大大减少实验成本，缩短实验周期，对于从事流体机械设计的工程技术人员有一定的参考价值。     

联合进汽阀内部流场三维数值模拟及阀碟受力分析

针对联合进汽阀流道内因湍流、旋涡产生压损,进而降低汽轮机组经济性这一问题,建立由两个主汽阀E、F及左侧次大调节阀B、中间最小调节阀A、右侧最大调节阀C构成的某进口联合进汽阀的三维数值模型,并进行不同工况模拟计算。主要研究阀C和阀B全开时,阀内流动特性、各阀压损以及阀碟各表面受力随阀A开度增大而变化的情况。研究发现,在小开度下,阀A迎风侧为贴附阀碟流,并且阀座迎风侧存在大旋涡,随着阀A开度的增大整体流场趋于平稳,迎风侧和背风侧流体转变为两股射流,阀碟内腔中的低速流体区仅位于阀座喉部及以上区域,但阀碟内腔会出现小旋涡。随着阀A开度的增大,阀A压损逐渐较减小,阀B和阀C压损基本维持不变,主汽阀E和F压损随阀A开度增大而继续增大。阀A阀碟所受纵向力在阀A开度小于80%时随开度增大而减小,在开度大于80%时则相反。阀B阀碟和阀C阀碟所受纵向力基本不随阀A开度的变化而变化。阀A阀碟、阀B阀碟和阀C阀碟的横向受力随阀A开度的增大而增大。     

耐磨风量调节阀气相流场的数值模拟

为了提高风量调节阀的耐磨性能,基于多孔射流扩散及叠加原理,提出一种耐磨风量调节阀,其结构特点是阀芯由活动多孔板及具有导流板的固定多孔板组成．利用RNGκ-ε模型分别对耐磨风量调节阀及传统插板阀气相流场进行了数值模拟与分析比较,研究结果表明：在耐磨风量调节阀的出口处流场分布比较均匀,而插板阀在出口处存在严重的偏流及回流现象,气流均匀程度很差,所提出的耐磨风量调节阀的结构是合理的,具有较好的耐磨性能．     

平展流燃烧湍流场的数值模拟

将旋转离心力的作用引入Ｋ－湍流双方程模型中,在平展流内的强旋有回流区采用轴对称的圆柱坐标,其他区域采用直角坐标的组合坐标系统,有效地解决了对平展流燃烧流场的数值模拟数值模拟结果得出,旋流数愈大愈有利于稳定平展流的形成,而消耗的动力愈大;喇叭口曲率半径的增大亦有利于稳定平展流的形成,但燃烧器烧嘴砖厚度亦增大,提出在设计平展流燃烧器时,旋流强度取１．２～２．０,扩散喷口曲率半径取（０．８～１．５）Ｄ。     

新型双层笼套式节流阀流场数值模拟分析

笼套式节流阀是高压气井开采常用的关键装置之一.高压气体通过节流阀进行调压和调产,在低温高压的环境下,由于焦耳-汤姆逊效应的影响,流体流经节流孔处时温度较低,极易产生天然气水合物,影响天然气生产的正常运行.因此,节流阀的性能将直接影响生产的质量、成本和安全.传统的笼套式节流阀降压效果较差、节流效率较低、使用寿命较短.基于此,以新型双层笼套式节流阀为基本模型,采用计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)数值模拟方法对节流阀中天然气节流特性进行研究,并与传统笼套式节流阀的节流性能进行对比,在本文设置工况下,相比于传统笼套式节流阀,新型笼套式节流阀在节流孔局部的最低压力降低9.5％,最低温度提高7.8％,最大速度降低12.0％,更不易形成低温高压的水合物生成环境,且流体对结构的冲蚀作用更小,其总体性能优于传统式结构;同时研究得出了流体流动参数和节流孔结构参数的改变对新型笼套式节流阀节流性能的影响规律,对实际生产应用具有一定的指导作用.     

竖流式沉淀池内流动与污泥沉积特性模拟

竖流式沉淀池内的流动特性和泥水分布规律是结构、工艺设计的关键,然而其内部的流场难以通过常规的实验手段获得,且物理模型花费较大.因此建立了竖流式沉淀池内泥水分离的混合物模型,应用计算机流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)软件对其流场和浓度场进行三维数值模拟.竖流式沉淀池内存在流动...     

级联式气液旋流分离器数值模拟

针对天然气除液净化问题提出一种新型级联式气液旋流分离器,分别采用雷诺应力模型(RSM)、欧拉液膜(EWF)模型和离散相模型(DPM)对分离器的内部流场、液膜分布和气液两相流动进行数值模拟,并研究部分结构参数对流场和分离性能的影响。结果表明：分离器的流场分布有利于气液两相分离,为使二级分离空间收集的液体顺利降下,进口速度不宜过快;一级排气芯管上半部长度为140 mm和开口高度为60 mm,对应的分离效率最佳,两者对压降的影响较小;减小降液缝隙宽度,分离效率和压降都会提高。     

水压锥阀内流场的数值模拟

在大雷诺数下应用雷诺应力湍流模型和计算流体力学方法对锥阀的内部流场进行数值仿真计算,着重研究阀的结构参数、入口压力、出口压力、阀口开度等对锥阀流场的影响.研究结果表明:阀的结构参数对流场的分布和气穴的产生有较大的影响.同时随着阀口开度、入口压力的增加,低压区逐渐扩大,压力逐渐下降,产生气穴的区域也随着扩大;而随着出口压力的升高,低压区的压力也逐渐升高,产生气穴的区域也逐渐缩小,对气穴有一定的抑制作用.     

基于旋转运动的试验气流场产生方法数值研究

为了丰富气流场试验手段以及满足复杂环境气流场试验的要求,提出一种基于旋转运动的试验气流场产生方法。建立基于旋转参考系以及滑移网格的数值求解模型并对有限空间内的三维旋转流场分布特性进行研究。研究结果表明：涵道结构可以有效提升试验段内的平均流速,其加速效果随着转速和旋转半径的增加而增加。试验段内动压系数及气流偏角则随着转速增加而增加,随着旋转半径的增加而减小。通过增加旋转半径来提升试验流速和流场品质是最合理的方式。涵道内的流场的径向偏移是影响试验段内的试验流场品质的重要原因,后续研究需对其进行校正以增加基于旋转运动的试验气流场产生方法的适用性。     

连续超高压杀菌系统释压装置内流场的数值模拟与研究

根据实验数据,应用商用CFD软件Fluent对连续超高压杀菌系统释压装置内部流场的压力、速度等参数进行数值模拟研究.结果表明,在微孔道的入口附近,压力骤降并形成较大的压力梯度,速度变化与压力骤变明显对应;压力沿微孔道缓慢释放;在微孔道的出口附近,速度变化主要与流道结构以及固壁影响有关;复杂的固壁边界,引起流动的剧烈变化,增强剪切、撞击等作用,增强了料液的机械力杀菌作用.