基于正交法的旋流泵结构优化

对80X-13.5型旋流泵的7种结构参数重新进行配置,同时引入正交试验法,设计一个7因素4水平的正交方案,对各种结构进行优化配置得到更好的旋流泵结构配置方案.以分块非结构六面体网格划分计算模型,运用雷诺平均N-S方程和标准的k-ε双方程湍流模型结合SIMPLEC算法,对各种不同结构方案进行数值模拟分析,得到3种比原模型更优秀的旋流泵结构方案.     

玻璃幕墙清洗机器人壁面适应能力分析

针对一种负压吸盘式玻璃幕墙清洗机器人的壁面适应能力进行了分析.根据机器人在壁面上实现吸附、移动作业的工作原理,得到了吸盘吸附力的临界条件.基于流体力学理论,通过实验方法绘制了电风机吸盘系统的工作特性曲线.建立了吸盘系统流体模型,得到了吸盘内负压受外部扰动时的等效电路,并根据负压动态响应分析了吸盘结构参数对其吸附特性的影响关系.建立了控制系统模型,并设计了负压闭环控制系统.现场试验结果表明,机器人能稳定工作,壁面适应能力较好.     

水平管内单相切向旋流流动特性的LDV实验研究

以水做实验工质，用激光多普勒测速仪（ＬＤＶ）对水平管内由切向喷射方法产生的切向旋流在各截面上的时均速度分布、紊流强度、雷诺应力等参数进行了详细地测量，得到了旋流强度的衰减规律，对这种旋流的流动结构有了较为清晰地了解，所研究旋流的入口标称旋流数在１．０～１５．７之间，轴向平均雷诺数范围为１００００～８００００。     

具有双负压吸盘的爬壁机器人吸附特性

介绍了一种双负压吸盘式爬壁机器人吸附机构,分析了机器人可靠吸附于垂直壁面的基本吸附条件.基于流体网络理论建立了吸盘模型并得到吸盘在风机突然启动、机器人遇障碍以及风机突然关闭三种情况下的等效电路.通过对等效电路的分析得到吸盘内负压动态响应曲线,进而得到了流阻、流容等吸盘结构参数对吸盘腔内负压的影响关系.最后通过试验和仿真进行了验证.     

旋流分离器油水分离机理的数值分析

采用计算流体动力学(CFD)的数值方法研究旋流分离器内的速度场分布,空气柱的产生、发展过程以及油滴粒子的运动轨道,探讨油水旋流分离器的分离机理.模拟结果表明:油水旋流分离器内的流场是三维非对称分布的;空气柱的产生和发展是负压和对流传输共同作用的结果;油滴粒子在径向力、轴向力以及周围湍流脉动流场的共同作用下作随机运动,部分粒子由溢流管排出而得到分离;通过计算溢流管排出的油滴粒子数与进入旋流分离器的油滴粒子总数之比可得到油水旋流分离器的分离效率.模拟结果为进一步研究旋流器特性参数对分离效率的影响和旋流器的结构优化提供了参考.     

油水旋流分离器数值模拟优化研究

采用计算流体动力学（CFD）软件中的雷诺应力模型（RSM）对油水分离旋流器内部流场进行了数值模拟,研究发现采出液在进口处的相互流动干扰对油水分离效果有重要影响,据此提出了一种新型结构——带有空间阿基米德螺旋线进口流道和导流螺旋的油水旋流分离器。进一步的优化设计和性能试验表明：空间阿基米德螺旋线进口流道和导流螺旋实现了平滑过渡,从而得到较稳定的流场和较高的分离效率。     

一种喷嘴的改进设计及其喷雾性能仿真分析

为研究并优化喷嘴的结构参数,结合离心式喷嘴的结构特点,在原有喷嘴结构的基础上增加旋流槽.利用VOF模型以及双方程湍流模型对原始结构喷嘴以及新增旋流槽结构的改进喷嘴,分别进行数值模拟.分析了两种喷嘴内部的液体流动特性及喷雾场中的喷雾特性和变化规律.结果表明,增加旋流槽结构能够有效减轻喷嘴内部出口处的涡流现象,降低喷嘴内压强;喷射液体的轴向速度减小,喷射束更发散,雾化锥角变大.     

电磁软接触连铸圆坯结晶器磁场分布数值模拟研究(Ⅰ)——数学物理模型及数值计算结果的实验验证

描述了自行设计的电磁软接触圆坯连铸结晶器,给出了相应的三维圆坯连铸结晶器电磁软接触电磁场的数学模型.采用有限元方法对数学模型进行数值求解,在对数值计算结果进行实验验证后,系统地研究三维圆坯连铸结晶器内磁场分布.数值解与实验结果误差小于5%.分别考察了结晶器结构参数,钢液液面高度、电流强度等参数对结晶器内磁场分布的影响.定量地得到了结晶器内磁感应强度随各种结构参数和操作参数变化的规律.为电磁软接触连铸圆坯结晶器的设计和实际操作提供了理论依据.     

改进变步长LMS在组合学习结构预失真的研究

针对预失真间接学习结构易受加性噪声、模数转换（Analog to Digital Converter,ADC）量化噪声等影响,提出一种通过设置判别门限自适应切换直接学习结构和间接学习结构的组合学习结构数字预失真方案。该方案在直接学习结构中采用最小二乘法（Recursive Least Square,RLS）算法对参数进行快速粗估计,切换至间接学习结构时采用改进变步长最小均方（Least Mean Square,LMS）算法进一步提取参数。分析仿真表明,组合学习结构的预失真方案其线性化性能较间接学习结构有很大提升,且在算法收敛速度基本持平的情况下有效抑制了间接学习结构中的非相关噪声。     

结构与风机流量对负压通道流动特征的影响

为同步包装机的物料交接和吸附工序，提出一种含多个负压吸盘的主墙板与副墙板联合通道. 基于计算流体动力学技术，建立负压通道流场模型. 结合RNG k-ε湍流模型与增强壁面处理，探讨通道结构参数与风机流量对流场压力与速度分布的影响. 结果表明，渐扩管、导流构件与负压风机位置对空气流动影响较大. 渐扩管处的旋流效应会加剧压力损失，负压吸盘附近的导流构件能够降低气流紊乱度，风机布置在通道中心时将显著提高气流平均速度. 基于层次分析法，建立流动特征综合性能量化模型. 当风机流速为13 m/s时，改进结构中主墙板与副墙板的流动性能分别提高53%与21%. 风机流速增加到18 m/s时，风机的影响效果高于结构的影响.     

可变进气涡流系统气道入口流速的PIV测量

为了研究双进气道柴油机缸内涡流的调节原理及性能,在稳流气道试验台上测试了一种带涡流调节阀的新型气道组合的流通能力与调节涡流的性能.用PIV系统对各个工况下气道入口的流场进行测量,通过PIV系统输出的二维流场信息估算气道进气质量流量的变化及分配情况,同时利用AVL-FIRE对整个实验系统进行了CFD分析.结果表明,柴油机双进气道通过涡流控制阀调节直气道的进气质量流量及流速,引起总的质量流量的变化,进而改变了缸内涡流的大小.     

可变进气涡流系统气道入口流速的PIV测量

为了研究双进气道柴油机缸内涡流的调节原理及性能,在稳流气道试验台上测试了一种带涡流调节阀的新型气道组合的流通能力与调节涡流的性能.用PIV系统对各个工况下气道入口的流场进行测量,通过PIV系统输出的二维流场信息估算气道进气质量流量的变化及分配情况,同时利用AVL-FIRE对整个实验系统进行了CFD分析.结果表明,柴油机双进气道通过涡流控制阀调节直气道的进气质量流量及流速,引起总的质量流量的变化,进而改变了缸内涡流的大小.     

叶片式旋流畸变发生器生成旋流角的影响因素

为提高叶片式旋流畸变发生器的设计效率,研究叶片式旋流畸变发生器生成旋流角度的影响因素,应用某型CDA叶型(可控扩散叶型)设计了一组整体涡旋流畸变发生器,并利用CFD计算研究了不同几何参数和外界条件对旋流角生成的影响。结果表明:旋流角的大小受叶片稠度和安装角的影响最大;相对而言,畸变发生器外径以及旋流向下游的发展对旋流角生成的影响较小;在所研究的亚音速范围内,马赫数与旋流角近似呈指数函数关系。综合以上影响因素,给出叶片式旋流发生器生成旋流角的拟合公式,利用拟合公式设计了对涡旋流畸变网,试验数据表明拟合公式可信度较高。     

聚驱抽油杆载荷计算方法研究

聚合物驱技术在提高油田采收率的同时,带来了抽油杆严重偏磨的问题。在分析聚驱产出液黏度变化和流变特性的基础上,运用计算流体动力学(CFD)方法模拟抽油杆下行过程中杆管环空的流体流动,得到液体阻力随抽油杆运动速度的变化。引入流体修正系数1.58修正水驱计算式;另外,分段拟合了液体通过游动阀产生的阻力曲线,方便抽油杆柱的载荷分布计算。通过对10口井共30种工况下的抽油杆载荷进行计算,比较了实测数据,得到井口处最大、最小载荷的最大偏差分别为7.31%、13.34%。认为两者间具有较好的吻合性,较好地验证了计算方法的可靠性,为聚合物驱抽油杆的防偏磨设计计算打下了基础。     

双进气道柴油机可调涡流进气道匹配规律

研究双进气道柴油机进气道的涡流比和流量系数对进气涡流调节规律的影响.在稳流气道实验台上,对两种典型的双进气道柴油机的切向气道、螺旋气道的进气流动特性和进气涡流调节特性进行试验,采用横挡板遮挡切向气道入口方式调节进气涡流.试验结果表明,在一定范围内,涡流比和流量系数之间存在线性折中关系.通过数学公式的推导和分析可知:在对柴油机的两个进气道进行匹配时,如果要拥有良好的进气涡流可调性,被调进气道流量系数应取较大值,涡流比应取较小值,不调节进气道的涡流比应取较大值.     

整体涡旋流畸变下的压气机失速机理分析

为了研究跨声速压气机在整体涡旋流畸变下的失速机理,采用数值仿真方法对Stage35进行了整级数值模拟,研究了叶片通道流场中触发压气机失速的关键因素,分析了不同转速下,叶顶泄漏涡和径向涡在旋流畸变条件下的变化情况。结果表明:同向整体涡能抑制叶背流动分离,使径向涡体积减小,叶顶泄漏涡减弱,叶顶通道堵塞程度减小,压气机稳定裕度增大;出现反向整体涡时,叶背气流分离加剧,径向涡体积扩大,低转速下,泄漏涡增强,堵塞区面积增大,高转速下,泄漏涡变化不大,但径向涡体积扩大引起流体向叶尖堆积,形成大面积的吸力面尾缘低速区,更容易导致压气机失稳。     

螺旋进气道设计参数对涡流比影响的数值分析

采用计算流体力学软件Converge对一款车用柴油机进行了气道和缸内流动的数值计算,主要研究柴油机螺旋进气道结构设计参数对缸内涡流比的影响.通过修改螺旋进气道的3个主要结构设计参数,研究了其对缸内涡流比的影响规律.结果表明:当单独改变螺旋室高度、涡壳切割量以及螺旋进气道转角3个结构设计参数,使其取值分别为13mm,1.27mm以及0°时,缸内涡流比获得最大值;同时修改多个结构设计参数时,其对涡流比的影响存在相互制约的作用;通过Converge软件实现了螺旋进气道多结构参数的数值研究,对实际气道的设计具有重要的指导意义.     

基于CFD的转轮叶片对虹吸式水轮机水力性能的影响分析

为了更加高效地利用超低水头水力资源,设计了一种采用虹吸式出水流道的轴流式水轮机。针对这一形式的水轮机,在设计水头和额定转速下采用CFD进行三维数值模拟,计算各过流部件的水力损失,研究水轮机的水力性能。通过改变转轮叶片出水边翼形,对比分析转轮出口水流流态与虹吸式出水流道水头损失的关系,研究不同叶片对虹吸式水轮机水力性能的影响。结果表明,在水头、转速和导叶开度相同的情况下,各修改方案中叶片3使得出水流道水头损失较小,其对应的平均涡角为13.26°,出水流道水头损失为0.135 m,水轮机的效率也较高(为89.33%)。此外,选取效率较高的叶片,改变叶片数量,分析其对虹吸式水轮机水力性能的影响。     

内置旋流器结构对全新湿气再循环超音速分离管脱水性能影响的实验研究

提出了一种全新的湿气再循环超音速分离管工作原理和结构设计,该装置可循环地将天然气中的重质烷烃和水分离出来;其主要优点包括结构紧凑,无化学污染,节能环保,从而能够提高分离效率。内置旋流器的旋流特性和阻力特性对超音速分离管的工作性能有重要直接影响。目前设计加工了一套再循环超音速分离管,并搭建了室内实验台,分别对采用内置旋流器A型和B型对再循环超音速分离管的脱水性能进行了实验研究,目的在于寻找流动阻力小,旋流强度高,分离效率好的内置旋流器设计。实验结果表明:内置旋流器A型具有较强的旋流特性,B型具有较强的阻力特性。采用内置旋流器A型的分离管分离效率高,脱水性能好,因此得出内置旋流器的旋流特性相比阻力特性对分离管的脱水性能的影响更大,内置的旋流特性越好,超音速分离管的脱水效果越好。     

喷油定时和涡流比对低温燃烧影响的模拟研究

基于计算流体动力学(CFD)软件和耦合自行编写的程序,对一台柴油机进行低温燃烧模拟研究,对比分析不同废气再循环(EGR)率、喷油定时和涡流比对燃烧和排放的影响.结果表明,随着EGR率增大,燃烧放热过程滞后,缸内压力、温度和放热率峰值和累计放热量降低,壁面油膜生成增加,氮氧化物(NO_x)排放大幅降低的同时,碳烟(soot)、未燃碳氢化物(UHC)和CO排放增加;固定EGR率为40%的同时将喷油定时曲轴转角从353°提前至345°,可使燃烧放热过程适当提前,并有利于提高热效率和改善燃油经济性;保持EGR率为40%,喷油定时曲轴转角为345°时,随着涡流比的增大,soot和UHC排放减少,而CO排放出现先减少后增大的趋势,涡流比为3.0时,综合效果较好.