工艺布置对辐流洁净室气流场和污染物浓度的影响研究

采用数值模拟方法,在相同的洁净室内和换气次数相同的情况下,研究了室内设施及工作人员位置变换对工业类辐流洁净室的气流组织和污染物浓度的影响,2种方案下的速度平均值和污染物浓度值相差17%和25%。结果表明,室内设施和人员对于气流的阻挡作用直接影响了辐流气流组织的效果,进而影响了室内的污染物浓度值。辐流洁净室的送、回风口安装位置一定要根据工艺设施和人员布局合理设计,对于工艺设备和人员经常变换的场合不适合采用辐流送风方式。     

客机座舱新型个性座椅送风系统的数值仿真

舒适性是大型客机的关键要求之一,座舱气流组织分配设计是否合理对乘员舒适性和健康性有直接影响.但是座舱传统的混合送风方式很难达到人们对舒适和健康的要求.为此,提出了一种新型的个性座椅送风方式,主要针对乘客对热舒适性和健康性的要求.个性座椅送风方式在乘客座椅的扶手处和座椅底部分别布置了风口.采用的座舱几何模型为3排单通道满员模型,计算方法采用目前广泛应用的计算流体动力学（CFD）数值仿真模拟方法,计算模型为RNG k-ε湍流模型.通过数值模拟方法得到两种送风方式下的速度场和温度场,进而得到多个舒适度指标.研究表明,个性送风方式可以提高乘客呼吸区域的空气质量,降低乘客周围的风速,使人体周围温度控制在24～26,℃的人体舒适区域,多项舒适度指标也表明个性送风气流组织的舒适性要优于混合送风.     

洁净手术室自净时间的CFD预测及理论检验

据实际情况建立八角形洁净手术室模型及实形手术台模型,借助于CFD技术对洁净手术室的尘埃粒子质量浓度情况进行非稳态模拟,从而预测出自净时间,并通过与理论计算公式所得出的自净时间比较,验证了数值模拟的可用性.并提出以数值模拟来与所在医院的手术频率、经济状况等实际情况相结合,选取合适的送风、回风量及速度,即利用CFD技术对洁净手术室的气流组织进行选择设计以及自净时间的预测这一方法切实可行.     

应用辐射供暖的列车车厢气流组织研究

列车的气流组织对室内人员的舒适性有重要影响.为了研究辐射供暖和空调送风联合作用时适宜的室内气流组织形式,以某动车车厢为研究对象,使用Airpak软件进行了数值模拟,给出了不同方案下车厢内的速度场、温度场的分布情况.研究了送风风速、辐射板温度、送风温度等对车厢气流组织的影响,并通过评价指标的对比分析,给出了适宜的辐射供暖...     

强制对流烘箱内温度场均匀性研究

强制对流烘箱进、回风口的布置是影响箱内的温度场均匀性的关键因素,为了研究开发出更高性能的烘箱,通过数值模拟和实验测试的方法,研究了5种不同进、回风口形式的箱体构造设计方案(双边送风后置回风、双边送风置顶回风、单边送风对向回风、单边送风置顶回风、背部送风双边回风)下箱内的温度场流场,通过分析监测点温度、检测面平均温度,并计算能量利用系数和不均匀系数,结果表明单边送风对向回风是最优方案。优化后烘箱与原方案相比能量利用系数提高17.5%,温度、速度不均匀系数风别降低了26.5%、48.6%。实验测量得整体最大温差为2.5 K。整体最大温差降低了59.7%,温度场流场均匀度提高。     

基于无叶风扇改造的某型地铁车厢气流组织实验与数值模拟研究

为改善地铁车厢内气流组织提升热舒适性,采用基于涡轮技术开发的无叶风扇引入地铁车厢进行改造。采用实验和数值模拟相结合的方法研究地铁车厢改造前后不同工况下车厢内气流组织,并从速度场、温度场、空气龄、空气分布特性对研究结果进行分析。研究结果表明：采用无叶风扇对地铁车厢进行改造后,合理设计无叶风扇的送风速度可提升车厢内气流组织性能。与改造前相比,采用无叶风扇且送风速度为4 m/s时,车厢内气流速度不均匀系数降低了0.16,呼吸区平均空气龄降低了3.7 s,空气分布特性指标提升了11.09%。     

客车空调气流组织的改进及模拟分析

对客车空调回风系统进行了改进，首次提出将回风口由中间一个改为前后2个，并用κ-ε两方程紊流模型和壁面函数法建立了相关的气流组织计算模型，对改进前后车内的温度分布情况作了数值模拟和分析比较．结果表明：改进后的回风系统使车内的气流组织以及温度分布情况得到明显改善，前后两端的温度显著下降(约降低2K)，中部温度略有上升；在送风温度同为289．15K时，车内平均温度较改进前降低约0．5K，且乘客头部与足部区域之间的温差较改进前也有所降低．因此，对于改进前后同样的车内温度，改进后可以提高送风温度，从而降低系统能耗，还能够满足更大区域内乘客的舒适性要求。     

空调硬卧车内气流组织的数值模拟研究

空调车内气流组织研究是车厢内热环境控制的基础，合理的车内气流组织可有效地改善乘客的冷热舒适性。采用k-ε湍流模型对25K型空调硬卧车内气流组织进行了数值模拟，研究了不同送风方式和送风参数下车内空气流场和温度场分布规律，并与实验结果进行了对照，两者基本一致。研究结果对于改善硬卧车内人体冷热舒适性提供了理论依据，对车内气流组织优化设计有指导意义。     

空调房间气流组织的模拟研究

以中间侧送风、不回风的流场作为数值计算及实验研究的模型，在对数学模型及物理模型进行理论分析的基础上，对常规下的K－ε模型进行了修正，并运用K－ε紊流模型计算了空调房间的气流组织，用离散方法对边界条件进行了处理，并把数值计算结果与实验结果进行了比较，实验结果运用K－ε紊流模型计算空调房间的气流组织是可行的，并把数值计算结果与实验结果进行了比较，实验结果证明运用K－ε紊流模型计算空调房间的气流组织是可行的，计算结果丰富并弥补了实验研究的不足。     

室内障碍物对嵌入式空调气流组织的影响

为研究室内障碍物对嵌入式空调气流组织的影响,根据不同送风角度的主流方向设计4种布局:室内无障碍物、送风主流恰好落在障碍物上沿、送风主流越过障碍物上沿以及送风主流完全被障碍物挡回。建立气流组织仿真模型,并用实验验证模型的正确性。在气流组织实验和数值模拟的基础上,采用整体气流组织评价法和分区域气流组织评价法,对房间整体以及各区域的气流组织进行评价。研究结果表明:室内障碍物相对于送风口的位置及送风角度对室内整体及各区域气流组织有显著影响;建议室内应尽量少布置障碍物,避免将障碍物放置在完全挡住出风主流的位置,办公地点应尽量设在离出风主流较远之处,而离出风主流较近之处,可作为人员暂时停留的地点。     

公路隧道通风空气交叉污染三维数值分析

在公路隧道的竖井送、排式纵向通风以及小近距隧道通风时，会出现排出的污染空气被吸入到邻近的竖井或隧道中的交叉污染，影响了隧道通风的效果。应用CFD（Computational Fluid Dynamics）技术对竖井送、排风口以及两个隧道洞口的空气交叉污染进行了详细的数值模拟分析。结果表明，竖井送、排风口和两个隧道间的污染随着送、排风口高差（或隧道出、入口纵向距离）及横向间距的增大逐渐减小。建议：在进行隧道通风设计时，竖井送、排风口轴线间距不小于50m，风口高差不小于5m；两隧道洞口轴线间距不小于40m，纵向距离不小于50m。     

烧结矿竖罐内气固传热过程数值模拟与优化

以某钢铁企业360 m~2烧结机年产390万t烧结矿为研究对象,建立了竖罐内气固传热过程的数学模型,模拟研究了影响竖罐内气固传热过程的主要因素及其影响规律,得到了竖罐适宜的操作参数.研究结果表明:随着气体表观流速的减小和空气进口温度的增加,烧结矿出口温度和空气出口温度均逐渐增加;烧结矿颗粒直径的减小导致烧结矿出口温度的降低和空气出口温度的增加.竖罐适宜的操作参数为:空气进口标况流量45.5万m~3/h,颗粒当量直径0.025 m,空气进口温度130℃.     

离心泵自吸过程的气液两相流非稳态数值模拟

 选取一种常用的立式外混式自吸离心泵作为研究对象,运用非稳态数值模拟手段,探索自吸离心泵起动后气液两相流动的瞬态过程.研究采用了接近真实自吸情形的设置,选取一段吸入管路充满空气作为模拟计算的初始条件.计算得到了自吸泵内气液两相分布、压力分布和速度分布与时间的关系,叶轮入口和泵出口处气液相流量随时间的变化规律,由此可估算自吸时间.计算发现泵吸入和排出气量的时间主要集中在泵起动的初期,叶轮入口和泵出口处的瞬时含气率分别可达到30.9%和20.2%.此外,蜗壳开孔起到分流排气的显著作用,孔口排气量占整个蜗壳排气量的20%～25%.本文所采用的模拟方法和结果对于研究自吸泵自吸过程和自吸性能,具有一定的理论和工程价值.     

REPEC非加热实验的RELAP程序模拟

为研究压力容器外部冷却过程中的两相流动和传热现象,采用安全分析中通用的RELAP分析程序对REPEC非加热研究实验进行模拟计算,通过改变体积流量大小、注气方式和进出口面积对自然循环流率和外部冷却两相流动现象进行分析.结果表明,模拟结果与实验结果的一致性较好;循环流量随体积流量的提高呈现先增强后降低的趋势;进出口面积增大可以提高自然循环流量,但出口面积变化对循环流率和流动稳定性的影响更为显著.     

拉幅定型机烘箱内风道的数值模拟与结构优化

为改善拉幅定型机烘箱内风道的气流分布和喷嘴出口速度不均匀的现象,采用Fluent 14.5软件对风道的流场和压力场进行数值模拟,分析风道的速度矢量图,计算不同位置喷嘴的出口速度.模拟计算结果表明:在风道内等间距安装5块倾斜角为4°的导流板,并调整风道锥角为3°时,可以很大程度改善风道内气流分布和喷嘴出口速度的均匀性,结构优化也较为合理可行.     

连铸喷嘴气路加速环对喷嘴出口处液相运动与分布的影响

为获得更好的高速连铸二冷区铸坯冷却效果,本文提出在气-水雾化喷嘴气路通道内增设加速环装置。根据生产工艺条件,利用Fluent软件建立了优化前后气-水雾化喷嘴的三维气-液两相流模型,分析了喷嘴进水压力和进气压力对喷嘴出口处液相速度和液相体积分数分布的影响。结果表明,本文计算条件下,当喷嘴进水压力一定时,随着进气压力的增加,喷嘴出口处液相速度显著增大,液相体积分数呈减小趋势;当喷嘴进气压力一定,随着进水压力的增加,喷嘴出口处液相速度减小,液相体积分数整体呈增大的趋势;相同工况条件下,喷嘴气路设置加速环后,喷嘴出口处的液相速度分布较优化前更稳定,液相分布均匀性得到改善。     

压力能驱动的自搅拌反应器流动特性数值模拟

提出了一种新型自搅拌管式反应器,并采用数值模拟方法对新型自搅拌溶出反应器内的流体流动特性进行了研究.在搅拌转速不变的情况下,研究了不同入口流速对反应器内部流体流动的影响.结果表明:不同流速下,反应器内部轴向流速整体分布均匀,但反应器入口和出口的流体,由于受到扰动作用速度偏大,且靠近出口的流速低于入口附近流速.径向靠近壁面处速度稍大,靠近搅拌轴处速度略小,说明搅拌桨叶端部对流体作用更大.入口流速为8.3 m/s时,更利于反应器内环流的形成.     

四支管钢板控冷结构喷嘴管出口流量均匀性

利用有限元耦合场数值模拟计算方法,对钢板控冷设备中四支管结构管路的流场进行了三维稳态数值模拟,分析了喷嘴管直径、喷嘴管高度、支管直径以及入口管进水流速等参数对各喷嘴管出口流量均匀性的影响. 模拟结果表明:喷嘴管直径、支管直径、入口管进水流速对各喷嘴管出口流量均匀性影响较大,而喷嘴管高度对各喷嘴管出口流量均匀性影响较小.     

贯流泵装置出水流道进口区压力及速度场分析

为分析贯流泵装置出水流道进口区流场的非定常特性,在考虑水泵与流道的水力相互作用基础上,采用RNG k-ε湍流模型对贯流泵装置进行全流道的非定常数值计算。通过非定常求解预测的贯流泵装置能量性能数据与物理模型试验值进行对比,验证数值计算方法的可信度,分析出水流道进口区非定常压力及速度场的演变规律。结果表明:(a)贯流泵装置数值预测的扬程系数与模型试验结果的最大相对误差为3.15%,效率的最大相对误差为3.07%。(b)出水流道进口区轴面速度场的波谷数与导叶体的叶片数相同。(c)随着流量系数的减小,出水流道进口区的轴面速度场的波峰特征越趋明显,轴面速度的尾迹特征逐步增强。(d)水流经出水流道扩散,速度逐步减小而压力逐渐增大,出水流道进口区的脉动主频受叶轮旋转的影响很小,压力波动主要受导叶体进口流态和导叶体结构的双重影响。(e)不同工况时各监测点的主频及次主频均为低频脉动。     

通风空调送风管段内三维流动的数值模拟

通风空调系统中送风口出流特性是影响室内气流组织的重要因素．在用数值模拟方法预测室内气流组织时,通常将送风口处的气流速度分布简化为均匀分布,而实际的通风空调系统,送风口前常接有弯头、三通、变径等部件,送风口出流可能存在不均匀、通过对送风管段内三维流动的数值模拟,分析送风口处的气流分布情况．数值模拟结果表明各送风口处流速分布存在不同程度的不均匀现象,如果进行室内气流组织的数值计算时,仍按均匀分布进口边界条件给定,则将会产生较大的误差。