基于数值模拟的高压磨料射流喷嘴流场分析及结构优化

为得到高压磨料射流喷嘴内部水流和磨料颗粒运动分布的最佳特性,本文基于二相流理论,利用数值模拟方法研究了高压喷嘴内部混合水相的速度及湍流强度分布,重点分析了磨料入口位置对喷嘴出口处磨料颗粒收束性及喷嘴内壁面磨损状况的影响,并提出了减轻壁面磨损的改进措施。结果表明,距喷嘴中心轴线距离越远,喷嘴内部混合水相的湍流强度越低,但由于磨料入口处存在旋涡,混合水相速度则随之先降低后升高。随着磨料入口位置越靠近高压水入口,出口处磨料的收束性呈现先变好后变差的趋势,磨料颗粒则会大量聚集于磨料入口与上壁面交界处,造成喷嘴内壁磨损,此时可通过在后壁面和上下壁面使用圆角过渡来改善射流流向,进而减少聚集处磨料颗粒的体积分数。     

基于等效均匀温度的车内热环境分析

通过计算流体力学(CFD)与人体热调节模型的耦合仿真,得到人体整体和各节段的等效均匀温度(EHT).对比空调送风速度、送风温度与太阳辐射强度对整体EHT、平均皮肤温度及各换热损失量的影响,得到各因素变化时所处的EHT舒适区,采用试验设计法和方差分析法,得到3个影响因素对整体EHT、各节段EHT、平均皮肤温度及干热损失量的贡献率,发现送风条件影响大于太阳辐射,其中送风温度的影响最显著.在此基础上,得到EHT的拟合方程,并提出基于拟合方程改进空调控制的新思路.     

基于FDM技术的多料口粒料3D打印 供料及挤料系统设计

FDM 3D打印机多采用由颗粒状热塑性材料加工而成的丝状热塑性材料,材料成本较高,且由于材料本身丝状的几何形状难以实现均匀混合,使得FDM彩色混色3D打印技术具有一定的局限性,难以实现多色混色打印。针对以上问题,根据传统挤出技术并结合熔融沉积(FDM)技术特点,研制了粒料式FDM 3D打印设备供料及挤出系统,原材料直接选用颗粒状塑料,并设计了多个进料口、储料仓和排气螺杆,进料采用穴播轮控制方式。设计结果可以实现不同颜色、不同塑料进料量的合理配比,使颗粒塑料实现充分熔化、加压、均化、排气、再均化、挤出过程,实现均质材质的粒料3D打印过程及多色混色打印过程。所提出的设计可以使用粒料直接进行3D打印,既降低了制料成本、缩短了制料周期,又实现了废料的有效利用,可为3D打印技术的发展提供参考。     

燃气轮机进气冷却基于气象条件的经济分析

以济南地区为例,基于气象资料对西门子SGT5—2000E型燃气轮机的蒸发式冷却和吸收式制冷方案进行对比分析,根据投资回收期、净现值等技术经济指标对进气冷却系统进行综合评价。结果发现:燃气轮机的蒸发式冷却系统受气温和相对湿度的影响明显,在考虑运行成本的前提下,喷雾蒸发式冷却系统适用于高温且相对湿度低、水源充足地区,而溴化锂吸收式制冷系统虽不受气象条件限制,但运行成本较高。     

叶片进口边位置对快堆二回路钠泵空化性能的影响

为了提升快堆二回路钠泵的空化性能,在确保其他几何参数不变的前提下,将原型样机的叶片进口边分别前伸三次构造出模型泵A、B、C.基于RNG k-ε湍流模型、Zwart-Gerber-Belamri和Schnerr&Sauer空化模型,对各模型泵进行三维定常单相、两相空化数值模拟,预测出各个模型泵的水力性能曲线、不同工况下的空化性能曲线和内流场参数.通过对比原型样机和各个模型泵的水力性能及内流场参数,得到结论:叶片进口边前伸对钠泵的水力性能影响不大,其中模型泵B的水力性能下降量最小;各模型泵的临界空化余量均不同程度降低,模型泵B的空化性能最优;适当地前伸叶片进口边位置,钠泵的空化性能明显提升.     

飞机进气道流场品质测量耙风洞校准试验研究

以某型飞机飞行试验为应用背景,研制了基于动态、稳态压力、总温参数集成测试的大尺寸进气道畸变测量耙,适用于不同飞行条件下对发动机进口流场品质、流量的测量,为分析和评估进气畸变条件下发动机工作稳定性提供数据依据。为了评估和验证新式测量耙角度、速度测量特性以及参数测量的精确度,进行了全尺寸量级的进气道测量耙风洞校准试验;并对试验数据进行了分析和研究。研究结果表明:在马赫数0.2~0.6,姿态角-20°~20°范围内,耙体压力测量相对误差小于0.5%,能够满足对大涵道比涡扇发动机进口流场品质和流量的测试技术需求。     

双S弯进气道锤激波动态特性研究

发动机喘振产生的瞬时高压引起的进气道内锤激波载荷是飞机进气道结构强度设计的关键因素之一。本文通过对飞行器进行内外流一体化非定常三维数值计算,分析了双S弯进气道内锤激波三维流场非定常特性的演化过程,研究了不同马赫数,不同超压比对双S弯进气道锤激波载荷的影响。研究表明：锤激波经过进气道弯道时,弯道外侧流场压力远大于内侧;锤激波离开进气道入口后,进气道内流场经过数个周期逐渐恢复至初始状态;相同进气道反压时,来流马赫数越小,锤激波在进气道内部传播速度越快,且进气道内部压力系数峰值越大;相同来流马赫数下,随着超压比的增大,锤激波在进气道内部传播速度越快,进气道内部压力系数峰值越大。     

喷水推进器进水流道参数化设计与应用

为了优质高效地设计喷水推进器的进水流道，使其流体动力性能综合兼优，提出了喷水推进器进水流道的一种参数化设计方法.该方法将进水流道的三维几何结构用16个相互关联的参数来描述和构建.流道背部与船体的交界区域以及流道的唇部等流动复杂的区域采用贝塞尔曲线构建.调整16个参数中任一参数的值，其他参数能够根据参数间的关联性自动变化，为快速、灵活、精确地构建和修改进水流道几何结构创造了条件.参数化方法设计的进水流道的综合流体动力性能采用计算流体力学方法进行数值计算，并根据分析结果有针对性地进行流道结构的再调整.将流道几何的参数化建模与流体动力性能的数值计算联合使用能够实现综合流体动力性能优良的进水流道的快速设计.该参数化设计方法用于某喷水推进艇进水流道改进设计时取得了良好效果.     

降低燃机进气温度对燃气轮机出力的影响

众所月知，燃气轮机是一种以空气为工质、内燃，连续回转的、叶轮式热能动力机械。提高燃气轮机的出力和热效卒有两种方法，一种方法是提高燃烧初温，另一种方法是降低燃机进气温度。对于提高燃烧初温，关键取决于提高一、二级动静叶片的耐高温性能，而对于降低燃机进气温度的方法则不受耐热金属材料技术发展的限制，对于任何型号的嫉机均适用。本文着重叙述的是燃机进气温度对燃气轮机出力的影响。     

大型流道系统水力学特性及体型优化研究

基于对流道紧凑布置、安全运行的需求,对某电厂超超临界机组流道系统的水力学特性及体型优化进行了研究.分析了流道的阻力及能耗特性,采用数值模拟与模型试验相结合的方法开展研究.水力计算表明滤网、拦污栅等过流部件的局部损失占流道总能耗的95%以上,正确选择十分重要.利用二维水流数学模型提出了包括曲线引水导墙、流线型支墩的紧凑短流道布置优化方案.通过物理模型验证表明,正常运行时进口流态平顺,各流道进流均匀.在边墙开设曲线孔道,利用压差为内侧流道补流;在引水过渡段设曲线导流潜堰抑制环流,均可提高内侧流道过流能力,改善进流均匀性,保证流道在非正常低水位运行的安全性.