上游单90°弯头对内锥流量计性能的影响

为提高对内锥流量计安装与使用条件的认识，设计100mm口径的样机一台，开展了上游单个90。弯头影响的实验研究．实验介质为常温水，雷诺数范围为0．13×10^5～5．1×10^5．实验方案分基线实验和上游不同直管段长度的单弯头实验，节流比分别为0．45、0．55、0．65和0．85，累计进行了15组实验．利用平均流出系数相对误差及附加不确定度作为安装条件的主要评价标准，给出了上游单个90°弯头实验的直管段建议长度，并与国外研究结论进行了比较。得出节流比分别为0．45、0．55和0．65时，前直管段建议长度分别为2D、1D和3D；节流比为0．85时，前直管段长度为0D、1D、2D和5D时，弯头的影响均不能忽略．     

单弯头安装条件对内锥流量计性能影响的仿真研究

为获取上游弯头安装条件对内锥流量计的性能影响和所需的最短直管段长度,应用计算流体动力学数值仿真,对100 mm口径、等效直径比0.45/0.65/0.85的内锥流量计开展了上游单90°弯头的仿真研究。仿真介质为常温水,雷诺数范围,0.498×10~5～4.98×10~5,研究方案分基线和上游单90°弯头两类,共15组。利用平均流出系数相对误差及附加不确定度作为安装条件的主要评价标准,给出了上游单个90°弯头的直管段长度,并与国外研究结论作了比较。     

高含气率条件下V锥流量计的压力恢复特性

针对高含气率条件下V锥流量计内气液相分布及对V锥下游压力恢复影响进行了实验研究,考查了不同流型的来流以及节流比对气液相分布的影响,获得了不同节流比V锥流量计的压力恢复长度。研究表明:气液两相流流经V锥后,其流动状态可能发生转变,节流比越小,来流的变化越明显;流态的变化直接影响V锥流量计内的压力分布,气液两相流条件下V锥流量计所需的压力恢复长度与单相流体相比较短。对于节流比为0.45的V锥流量计,高含气率条件下,下游压力在6D(D为管道内径)处可以恢复,部分工况下,压力在下游3D处也可恢复,而节流比为0.55、0.65和0.75的V锥流量计,压力在下游3D处即可恢复。研究结果可为开发基于单V锥节流元件的气液两相流量在线测量方法提供技术支撑。     

多声道超声波气体流量计声平面安装角度对测量影响的模型仿真和实验研究

采用计算流体力学(CFD)方法,建立90°单弯管道内气体流动的仿真模型,获得管道内流场分布情况,通过对声路上每个网格内声波传播时间逐个累计的方式模拟超声波流量计原理计算渡越时间。搭建超声波气体流量计量实验系统,通过实验验证仿真结果。研究结果表明:在90°单弯管道下游,随直管段距离增加,多声道超声波气体流量计的计量偏差逐渐减小。以90°单弯管下游10D位置安装的六声道超声波流量计为例,声平面角度变化使计量相对误差发生变化。相对于与弯管平面平行或者垂直安装的方式,与弯管平面倾斜安装能有效避开流速分布的低速区,降低计量误差。在实际应用中,当管道内流场分布非对称时,多声道流量计声平面安装角度的变化会影响流量计量效果。在阻流件下游安装多声道超声波流量计,需根据流场分布特点选择适当的声平面安装角度,降低非对称流速分布对精度带来的影响。     

基于RNG k-ε模型的内锥流量计气体流出系数预测

将计算流体动力学（CFD）气体仿真实验和物理实验相结合，探索不同等效直径比、前后锥角等关键几何参数以及雷诺数对内锥流量计气体流出系数的影响规律．湍流模型为RNG k-ε模型，实验样机为27种锥体组合结构，实验介质为常温常压空气．仿真实验表明：等效直径比对内锥流量计气体流出系数有决定性影响；前锥角有较大影响，而后锥角对其影响不显著；流出系数随雷诺数增大而趋于常数．利用实流物理实验标定装置对仿真结果进行验证，气体流出系数的预测精度在2％～7％之间．     

基于管道改进的蝶阀阀板驱动力矩特性优化

安装在直管中的蝶阀开启时,其阀板下游流场中会产生漩涡,引起管道振动,进而影响阀板的驱动力矩特性。为减少漩涡的影响,本文在蝶阀出口附近处增加一渐扩渐缩管段,并以空气作为流动介质,利用CFD软件进行数值仿真,分析阀板处于不同开度时管道中流体的速度场、压力场分布规律及阀板驱动力矩特性曲线。结果表明,在蝶阀出口附近处安装渐扩渐缩管段,可以有效地减小阀板下游流场的漩涡,使阀板驱动力矩明显减小,有利于对蝶阀阀板开度及流量的精确控制。     

锥形流量计尾流流场分析

锥形流量计尾流流场通过差压影响锥形流量计的流出系数,是影响锥形流量计性能的关键指标.为此,使用PIV实验的方法研究DN100口径,β为0.65,前后锥角分别为26.0°和67.5°的锥形流量计尾流流场的速度分布状况.通过PIV实验得到锥形流量计尾流中存在漩涡结构.对比PIV实验和CFD仿真得到的锥形流量计尾流漩涡处的速度分布、漩涡中心得出结论:SST k-ω湍流模型更适合锥形流量计的三维流场的仿真.利用校准后的CFD仿真得到2个规律:经过管道内径的无量纲化以后,锥形流量计尾涡的涡心、漩涡尺寸在4×104~3×105的入口雷诺数范围内仅与β相关;在此入口雷诺数范围内,同一锥形流量计的尾涡涡心的位置和漩涡长度保持稳定.     

同平面双弯头条件下A+K流量计前直管段长度的实验研究

A+K平衡流量计是针对航天飞机的主发动机液氧测量而设计发明的一种新型流量计,与其他的差压式流量计相比,这种新型流量计具有直管段短、精确度高、压损低、适用性广等优点.针对其直管段短的这一优点,对DN50、等效直径比分别为0.25与0.70以及DN100、等效直径比分别为0.25与0.65这4种结构的A+K平衡流量计在上游安装同平面90°双弯头时所需最短直管段长度进行了实验研究.通过对实验结果的定性和定量分析,最终给出上游安装同平面90°双弯头时A+K平衡流量计与双弯头之间所需的最短直管段长度.     

超大直筒-锥段型钢结构冷却塔内压效应

基于计算流体力学方法(CFD)对某在建亚洲最高(189 m)超大直筒-锥段型钢结构冷却塔进行数值风洞模拟,提出直筒和锥段典型断面处表面绕流和尾迹特性,同时分析直筒和锥段内表面平均风荷载分布特性,并给出相应的体型系数拟合公式。基于有限元方法对超大直筒-锥段型钢结构冷却塔分别进行3种工况(内压作用、外压作用、内外压共同作用)下的静风响应分析,研究内压效应对超大型直筒-锥段钢结构冷却塔的主筒、加强桁架和附属桁架三部分结构风致响应的影响规律。研究结果表明:锥段内表面体型系数在迎风面与直筒段数值相近,其他部位偏离较大;内压效应对结构负向位移、主筒负压极值区的横杆轴力、附属桁架横杆轴力及上部加强桁架支撑轴力影响相对较大。     

单声道超声流量计不同声道布置形式的流场适应性

流量计安装条件对其测量性能的影响是流量测量领域的一个重要问题.基于实流实验与数值仿真相结合方法,对单声道超声流量计的5种声道布置形式进行研究,对其在3种典型的阻流件(单弯头、双弯头、渐缩管与单弯头组合)下游的测量性能进行数值仿真,提出了流场敏感误差和流场敏感因子2个评价指标来表征超声流量计的流场适应性.结果表明:三角形声道布置方式对这3种非理想流场均有较好的适应性;超声流量计对流场的敏感程度与其声道反射次数没有必然联系,关键是合理布置声道位置.     

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.     

底流口直径和锥角对旋流器流场的影响

利用计算流体力学的原理与方法,在底流口直径和锥角的多个水平下对旋流器内部流场进行了数值模拟,以揭示两因素对旋流器流场的影响.结果表明:增大底流口直径,流场内的流速降低,轴向零速包络面向上收缩;增大锥角后,轴向零速包络面的大小相应改变;锥角越小,底流口直径对轴向零速包络面内速度场的影响越小,故对改善分选效果的作用也越不明显;增大底流口直径,旋流器内流场的压强降低,但底流口区域内的压强梯度增大,而锥角不同,其变化程度有所不同,这从某些程度上体现了两因素对旋流器流场的交互影响.     

排气三通管道分散流流动特性的数值模拟及分析

为减小排气T型三通管道中的局部压力损失,利用FLUENT软件对其分散流动特性进行数值模拟,分析支管与总管流通截面积比、夹角、质量流量比及流体温度对管道总压损失系数的影响规律。结果表明:总管流速和气体温度对总压损失系数影响不大,支管与总管质量流量比却对总压损失系数影响显著;分支管与总管夹角、分支管与总管流通截面比对总管-通支管总压损失系数的影响不明显,但对总管-分支管总压损失系数的影响显著。通过数值模拟和分析建议T型三通管推荐结构为分支管与总管夹角α=45°,分支管与总管流通截面比A3/A1的适宜范围为0.8~1。数值模拟结果与前人研究及试验结果比对,趋势一致,计算精度较高,可为类似汽车排气分流技术开发提供依据。     

采用互相关与自适应滤波算法测量流速的比较研究

针对气固两相流固相颗粒流速的测量问题,讨论了可用于流速测量的互相关法和自适应滤波时延估计法.对于安装在气力输送管道上的双电极静电传感器输出信号,利用相关函数进行上下游电极输出信号相似性的比较,相似性最大即相关函数取极大值时的时间延迟,结合传感器电极间距离,计算出固相颗粒流过传感器的平均速度,也可以采用自适应滤波计算输出信号在上下游静电传感器间的时间延迟,测得管道中固体颗粒的流速.实验结果表明,所测得的电极信号与噪声的统计特性受到了环境的影响,互相关算法测量速度的准确性大大降低,而自适应滤波算法由于能根据信号和噪声的相互关系不断地调整自身参数,满足最小均方算法准则的要求,可以精确地跟踪固相颗粒速度.     

仿生态鱼道出口衔接段管桩优化数值模拟

针对大藤峡水利枢纽建造生态景观湖+仿生态鱼道结合的新型鱼道中出口衔接段流速过大不能满足鱼类正常生殖洄游问题,在出口衔接段设置多种不同直径圆形、方形梅花桩型式的管桩结构,并采用MIKE3进行数值模拟。分析了四种管桩布置方案表、中、底层流速分布和每组管桩群后横断面的水力特性;结果表明布设管桩结构后衔接段水流流态平稳,布置直径为0.25m的圆形管桩和边长为0.25m的方形管桩的两种方案下水流流速满足目标鱼类上溯条件;方形管桩的流速更低、更适宜鱼类上溯。出口衔接段设置管桩结构可以有效的改善水流流态、降低流速,在管桩后低流速区休憩的上溯鱼群可为上游生态景观湖添色。     

汽车天窗开槽扰流器的降噪机理试验研究

开槽扰流器能有效地降低汽车天窗开启的风振噪声.为了更好地理解其降噪机理,构建了开槽扰流器和平直扰流器风洞试验平台,通过风洞试验来调查扰流器有无开槽对其后方壁面压力场的影响.试验结果表明,相比于平直扰流器,扰流器的开槽能够将流动再附着点提前,减少了气流的再循环区域,开槽扰流器下游流动存在初始的展向相位差,降低了壁面压力展向上的相干性,导致壁面压力在展向上具有较大的衰退性.因此开槽扰流器,对下游流动的扰动效果非常明显,能够弱化对乘员舱的激励.     

换热器螺旋管冷凝换热的数值模拟与实验研究

为了研究换热器螺旋管的冷凝传热性能,对R22制冷剂使用VOF模型在螺旋直径为300mm、螺距为19.52mm、管道直径为9.52mm的换热器螺旋管进行了数值模拟,分析了换热器螺旋管的流场分布特性,研究了流体流速和饱和温度对螺旋管内换热性能的影响。通过实验研究了不同参数对螺旋管内换热性能的影响,对数值模拟的准确性进行验证。实验结果表明,在不同流体流速时冷凝换热系数的模拟数据与实验数据之间的相对误差为3%-11%,在不同饱和温度时冷凝换热系数的模拟数据与实验数据之间的相对误差为3%-8%,说明数值模拟方法和结果是合理的。该研究为螺旋管换热器的设计优化以及空调热水器一体机的节能损耗给予了一些参考。