装有格栅的进水流道进水口流通能力的研究

运用计算流体动力学方法,分析了某喷水推进高速巡逻艇航速未达设计值的原因,对其中一个重要原因“进水口和格栅设计不当造成喷水推进泵流量偏离设计值进而致使喷水推进泵效率降低”进行了分析,提出了装有格栅的进水口“流通能力保持不变”的设计准则并应用于该实例进行验证．在此基础上总结了装有格栅的进水流道的一般设计方法：先设计一个最优的无格栅进水流道及进水口,运用“流通能力基本保持不变”准则再为加装格栅后的最优进水流道重新设计进水口．     

计算流体力学(CFD)的通用软件

对化学工程领域中的通用CFD(ComputationalFluidDynamics)模拟软件Phoenics,Fluent,CFX等的具体特点和应用情况进行了综述,指出了他们各自的结构特点、特有模块、包含的数学模型和成功应用领域;给出了选用CFD软件平台的7项准则,对今后CFD技术的发展进行了预测,指出,今后CFD研究的主要方向将集中在数学模型开发、工程改造和新设备开发及与工艺软件的匹配连用等方面。     

高效填料在新冠肺炎疫情防控用84消毒液增产提质中的应用

开发了一种具有高分离效率、高产能特点的新型高效无壁流规整填料,将其应用于新冠肺炎疫情防控用84消毒液的生产中,可达到提质增产的目的。通过计算流体力学（CFD）模拟对无壁流规整填料进行了结构优化,经实验验证,新型无壁流规整填料的干塔压降降低了12%。将新型填料应用于次氯酸钠（84消毒液的主要成分）生产的技术改造中,可提高产品质量,扩大产能,同时降低尾气中有害气体的排放,达到了提质、扩产、节能、环保的目的,为控制新冠肺炎疫情的扩散提供强有力的保障。     

不同倾斜角叶尖小翼水平轴风力机气动性能

为研究不同倾斜角的叶尖小翼对叶片气动性能的影响,设计了5种不同倾斜角的叶尖小翼,并采用结构化网格技术与CFD数值计算方法对比分析其气动性能。研究结果表明:与原始风力机相比,5种不同小翼对风力机输出功率及风能利用率均明显提升,最大输出功率增长16.73%,风能利用率增长4.41%;倾斜角较大的叶尖小翼能更多地增大叶片的上、下翼面压差,且翼根弯矩更小;大倾斜角小翼能明显改善叶尖绕流,打散叶尖拽拖强涡量,降低叶尖能耗损失。     

螺旋桨多种工况敞水性能数值预报

为快速、简便、低成本地获取螺旋桨多种工况下推力系数和转矩系数,根据螺旋桨基本参数,推导并建立空间三维螺旋桨型值点数学模型,并采用Matlab语言进行编程,将计算得到的型值点导入前处理软件,建立光滑的三维螺旋桨模型.以某型AU桨为研究对象,运用计算流体动力学(CFD)方法对其在黏性流场中的正车前进、正车后退、倒车前进及倒车后退4种工况的敞水性能进行数值模拟,给出不同进速系数时的推力系数、转矩系数、桨叶表面压力分布.结果表明,绝大部分计算值与试验值吻合良好,可满足工程应用的要求.     

CFD在建筑自然通风换气测评中的应用

利用CFD技术,采用k-ε双方程模型,以压力入口为边界条件,对天津地区一幢绿色建筑在自然通风作用下的过渡季节通风换气次数进行了数值模拟。研究结果表明,通过对建筑体型、外开口、内庭院、拔风井和回廊的巧妙设计,在建筑内、外区都可以达到满意的自然通风换气次数。     

植入型轴流血泵设计及其流体性能数值预报

可植入心室辅助装置（俗称人工心脏）是治疗终末期心衰的有力工具,设计以轴流血泵居多。给出了一种植入型轴流血泵的新颖设升,血液由置于无刷电机圆柱磁钢转子内孔的大、小串列转子驱动,磁钢内孔形成主流道,而电机定子内径和磁钢转子外径间的缝隙形成支流道。这样主流道内没有电机磁钢转子,流道阻碍小面积大,可保证大血量流从主流道通过。支流道间隙小即无刷电机定子线圈和转子磁钢的气隙小,保证了电机的高效率,从而显著减小了轴流血泵整体的体积和重量,设计的轴流血泵外径为29．6mm,长度72mm,重量158g,泵转速为9000转／分,压头为100mmHg,流量可达8升／分,完全适用于植入式心室辅助装置,已成功地应用于植入小牛胸腔的动物试验。还基于CFD Fluent软件,建立了模拟人工心脏轴流血泵的数学模型,数值预报和实验得到的流体动力性能有较好的吻合,最大误差在JD％以内,达到在工程实用精度,表明利用CFD工具可以预报植入型轴流血泵的流体动办性能,指导人工心脏的设计。     

回转状态下导管螺旋桨水动力特性实用数值模拟方法

以数值模拟手段研究作为水下机器人主要姿态与轨迹控制机构的导管螺旋桨在回转状态下的水动力特性。首先根据所要计算的导管螺旋桨的几何要素构造导管和螺旋桨的三维几何模型,在此基础上采用动网格技术以计算流体力学方法借助计算流体力学软件Fluent,采用有限体积法在导管和螺旋桨所在的流域内求解其N-S方程以此对在作回转运动的水下机器人流场作用下导管螺旋桨以一定转速和一定来流方向下所产生的推力特性进行数值模拟分析,观察在水下机器人主体流场干扰下螺旋桨推进器的水动力现象。为验证所采用的预测导管螺旋桨水动力特性数值方法的有效性,在Ka 4-70/19A标准导管螺旋桨已有实验数据的基础上,将数值模拟结果与试验结果进行比较,对比结果表明本文所采用的数值方法是可靠的。     

强制循环闭式太阳能供热系统数值模拟

太阳能技术已经逐渐地应用到供热系统之中,太阳能供热系统的工作机理之一就是水循环系统的流动吸热和散热过程,如何提高该过程产生的热效率是推广太阳能供热系统应用的关键.建立了强制循环闭式太阳能供热系统的三维数值模型,然后用CFD软件对其进行分析.研究结果表明:1) 在模拟强制循环闭式太阳能供热系统中,雷诺数和光照时间对系统影响较大;2) 在雷诺数为1 500、1 000、500时,经过实际1.5 h的模拟后系统内的最高温度分别为310 k、312 k、317 k;3) 强制循环系统中水温分层分布,且系统的得热量随雷诺数的减小而增大.     

重型门桥水阻力的计算流体力学数值模拟

应用流固耦合理论及计算流体力学有限元法对重型门桥的水阻力问题进行了数值模拟,分析了不同的航速、不同的门桥类型以及不同的舟体排列方式对门桥运动的流场中速度、压强等流体参数分布的影响,得到了不同模式下舟体物面的压力曲线。对模拟结果进行了分析,并与相关的经验公式进行了比较。证明了数值模拟的准确性和可靠性。对重型舟桥的舟体线型、门桥的结构形式以及舟桥水动力性能的改善提供了一定的理论依据。