掌上透平弹性箔片动压气体轴承的试验研究

为了满足微小型高速透平稳定、可靠运转的要求,设计研制了一种以精密机加工制作为目的的微小型箔片气体轴承,提出了以弹性鼓泡支承的新型波箔结构,其中箔片元件由表面光滑的平箔和半球型鼓泡突起体的弹性底箔组成,鼓泡箔片可采用单层鼓泡或多层鼓泡,多层鼓泡的第一层鼓泡在第二层鼓泡的跨距中央。在一台主轴轴径为6mm的掌上高速透平上首次进行了振动特性及稳定性试验,结果表明:新型鼓泡箔片轴承具有良好的阻尼特性,对转子不稳定涡动的抑制能力较强;鼓泡自身变形具有调节刚度和阻尼的特点;在全动压条件下,试验透平稳定运转达到近36万r/min。     

带吸油烟机厨房内热环境评价的数值分析

以带有吸油烟机的家庭闭式厨房为研究对象,数值研究了烹饪过程中厨房内部热环境以及烹饪者对温度和油烟污染的感知.根据已获得的关于气幕式吸油烟机的最佳设计参数组合方案,从人体感知温度、人体感知油烟浓度、油烟释放温度、油烟逃逸浓度4个方面对比了原型吸油烟机和气幕式吸油烟机对厨房环境的影响,并数值分析了带有吸油烟机的厨房内油烟流动特性及其逃逸机理.研究结果表明:引入合理设计的气幕式吸油烟机能有效抑制厨房内油烟和热空气逃逸,降低人体面部区域对油烟和高温的感知,使厨房内操作者的舒适度得到提高.     

束解非定常方柱绕流的可变周期时间谱方法

针对周期性非定常流动特点,采用时间谱方法求解了无限大区域内低雷诺数下二维不可压缩层流绕方柱流动问题.由于方柱绕流的非定常运动周期事先未知,在计算过程中加入了基于残差梯度的可变周期计算方法,使变量和周期可以同时迭代计算.研究了时间谱方法的计算精度和求解速度,分析了不同求解参数对最终结果的影响.计算结果表明,时间谱方法可以准确地模拟方柱后漩涡的非定常运动现象,而计算所需时间只是传统的基于有限差分的双时间推进方法的10%～25%,流体非定常运动的Strouhal数和方柱的阻力特性证实了这种方法的正确性.可变周期计算方法对求解参数的变化不敏感,可以准确地预测运动周期.     

迷宫密封泄漏对小流量离心叶轮气动性能影响的研究

在考虑密封泄漏损失的情况下,对小流量二氧化碳离心叶轮进行了三维黏性计算流体动力学分析,对比了考虑密封泄漏前后的计算结果.在设计工况下,叶轮等熵效率下降了8.1%,表明对小流量离心压缩机性能及主流流动结构进行准确的数值预测,必须考虑密封泄漏.为了揭示密封泄漏对离心叶轮性能的影响,通过改变迷宫密封的间隙得到了不同的密封结构,并在设计工况、小流量工况和大流量工况下分别进行了数值分析.结果表明,在一定流量工况下,随着密封间隙的增大,密封泄漏损失系数近似线性增大,离心叶轮等熵效率随之近似线性地下降.     

MPS-DEM耦合方法的多段系泊浮体波浪响应分析

针对大型海上浮体平台常采用分段式结构以保证平台在海浪冲击下结构的稳定性,分段式结构使得浮体平台的水动力特性变复杂的问题,通过耦合移动粒子半隐式法(MPS)与离散单元法(DEM),在全拉格朗日框架下建立了二维造波水池模型。本文比较并修正了造波模型,提高了造波的准确度,并对消波模型进行了改进,改进后的计算量下降了12.1%;对含有不同数量子平台的分段浮体平台在规则波影响下的运动进行了数值模拟,探讨了分段浮体平台运动时子平台间的动态关系。研究结果表明,子平台位置靠近整体平台下游时,其垂荡和纵摇响应逐渐衰减,纵荡响应成为主导特征。大型分段浮体平台在设计时需注意减小前部子平台的垂荡和纵摇,并增加连接部件对尾部子平台的约束力,防止尾部子平台相互碰撞或脱离主浮体平台。     

气体状态模型对离心式制冷压缩机性能及流动模拟的影响

对以R134a为工质的离心式制冷压缩机级内部流动进行三维CFD分析，其中工质的物性的确定分别采用恒比热容完全气体模型、变比热容完全气体模型和利用实际气体物性表插值方法．CFD的分析结果表明所采用的气体模型对CFD预测的压缩机的级性能和级内部流动结构有着重要的影响．在离心式制冷压缩机级中工质的热力学状态偏离完全气体状态较远，但利用对气体常数进行修正的完全气体状态方程并计及比热容随温度的变化能够对压缩机级性能进行一定精度的预测．但为了准确预测级内基本流动参数、揭示级内的流动结构，需要考虑实际气体的影响，利用实际气体的状态方程或者物性表准确的确定工质的物性．     

显式滤波大涡模拟算法

在传统大涡模拟算法的基础上引入显式滤波技术，有效地控制了截断误差．对对流项和湍流应力项进行二次显式滤波，并对湍流应力的分解形式作了相应改进．以三维平板通道为计算模型编写了二阶精度计算程序，对传统、显式滤波大涡模拟2种算法的计算结果进行了对比，并就亚滤波模型的重建程度对计算精度的影响进行了探讨．计算结果表明：2种算法对流线方向平均速度分布模拟差异不大，但显式滤波大涡模拟算法可明显改进脉动速度分布；随着对亚滤波模型重建程度的提高，平均速度和脉动速度分布均有明显改进．     

进口导叶与叶片扩压器匹配的实验研究

对扩压器进口不同安装角和进口导叶不同预旋角匹配下离心压缩机的性能进行了实验研究.研究表明:扩压器进口安装角最小值为7°时,压缩机性能对进口导叶预旋角不敏感;采用不同的扩压器进口安装角和不同进口导叶预旋角匹配调节时,压缩机所能达到的最高效率为86.0%,比单独调节进口导叶预旋角或扩压器进口安装角所能达到的效率高2%.效率提高的潜能可通过自由选择匹配的方式来加以实现.     

叶片厚度分布对超窄流道离心叶轮性能的影响

研究了石化生产中使用的某出口相对宽度仅为0 0092的13级离心压缩机的末级叶轮.分别用等厚度、零厚度以及C4翼型的叶片构造叶轮,并进行计算流体动力学分析.计算分析发现:C4叶轮内部流动状况在小流量范围内最好;零厚度叶轮在大流量区效率最高;在设计工况下,C4叶轮的效率较原始等厚叶轮高1%.结合上述叶片的特点并考虑到加工的方便性和强度要求,以叶片厚度分布为设计变量,用响应面方法进行了优化设计.优化后叶轮的总体性能高于原始叶轮,在大流量区,优化叶轮的性能高于C4翼型叶轮.     

非正交曲线坐标系下叶轮机械紊流流动方程及其模化形式

本文从粘性流动基本方程出发,以一般张量形式,严格地推导出了转动、任意非正交曲线坐标系下三元、稳定、不可压缩紊流流动的雷诺应力迁移方程、紊流动能方程和紊流能量耗散率方程。再根据通常的简化假定,导出了K-ε双方程模型在任意非正交曲线坐标系下的张量形式,并对文献[1]、[2]及[10]中相应公式提出质疑。