旋转燃烧室两相湍流燃烧过程的三维仿真

为了解旋转对两相湍流燃烧过程的影响,采用RNGK-ε湍流模型,ED湍流燃烧模型和离散液滴模型,对转速n=0r/min.1000r/min和2000r/min三种工况下,单组元推进剂在某型水下航行器旋转燃烧室中的燃烧进行了三维仿真,得到了燃烧室内气相速度、静压、液滴轨迹和推进荆质量分数的分布,并对计算结果进行了比较和分析.结果表明,随着转速的增大,静压力升高,燃烧流场回流区中心的位置前移,回流区长度减小,燃烧室内燃气流场和液滴轨迹呈现螺旋状态,推进剂质量分数向燃烧室头部集中.说明旋转使得液体推进剂燃烧加剧,燃烧效率提高,燃烧室结构可以优化缩小.     

冲落式坐便器冲水过程两相流动数值仿真

为了在试制试验产品前分析坐便器产品数字模型的冲水性能,应用计算流体动力学(CFD)技术,实现了冲落式坐便器冲水过程的仿真分析.考虑到求解的复杂性,忽略了固体污物的存在,将物理模型简化为气液两相流动问题.利用多相流模型VOF,分析了两相流场分布、动压场和特征点速度-时间历程,并进行了实验对比,实验和仿真结果基本吻合.本项研究为进一步研究冲水过程三相流动奠定了基础.     

推力矢量发动机气固两相内流场数值模拟

采用欧拉-拉格朗日模型,对固体火箭发动机气固两相内流场进行了深入研究,通过数值模拟得到了不同直径粒子的轨道及其温度等值线云图,及其对应情况下喷管轴线上的温度、压力和马赫数变化曲线,详细分析了粒子大小对流场的影响。结果表明:(1)粒子通过喷管扩张段时形成的轨道随着粒子直径的增大先向轴线靠拢集中,直径超过一定值时,出现两条轨道带,轨道带的夹角随直径的进一步增大而增大;(2)粒子的加入对燃气温度具有滞后作用;(3)在收敛段和直线段对应的喷管轴线上,粒子的直径对温度和马赫数影响不大,但是在扩张段,影响较大。     

脉冲爆震发动机两相流喷射混合过程数值模拟

脉冲爆震发动机具有众多优点,近来受到广泛的关注.要成功起始爆震首先要解决燃油、空气的喷射与混合问题.利用CFD商用软件FLUENT分别对切向、轴向和径向液态汽油喷射方式的爆震室中油、气的混合特性进行了三维数值模拟,结果显示:轴向喷射时,燃油空间分布不均匀,油气的混合均匀性也不够;径向喷射时,油气的混合不如切向喷射时充分,油气的分布也不如其它两种方式均匀;切向喷射时,空间分布比较均匀,油气混合性也较好.     

高低空环境下火箭发动机射流流场的数值分析

采用二维雷诺平均N-S方程和RNGk-ε湍流模型,对某空空导弹发动机在高低空环境下的燃气射流流场进行了数值模拟,得到了发动机射流流场的马赫数等值线云图、射流流场大小,给出了射流轴线上的流动参数曲线,分析了燃烧室工作状态和飞行高度对发动机射流流场的影响。结果表明,在发动机排气质量流率相同的情况下,高空时燃气射流流场的边界比低空大;相同飞行高度时,随着发动机排气质量流率的增加,燃气射流流场边界随之增大,同时射流流场的结构也有很大的不同。数值模拟为该型号空空导弹发动机的气动布局提供了依据。     

高温气流内顺／逆流喷雾的Eulerian-Lagrangian数值仿真

用Eulerian-Lagrangian方法对高温气流内顺/逆流喷雾过程进行了数值仿真.气相方程用Eulerian方法建立,用κ-ε模型封闭;液滴相方程用Lagrangian方法建立,采用了随初机轨道模型;考虑了气体和液滴间的双向耦合.结果表明,高温气流内喷雾后,气相流场内产生了速度亏损和温度亏损,气体出口压力变化不大,液滴运动决定于气流湍流强度和自身惯性力,液滴在气道内的停留时间决定于液滴运动特性和气流湍流强度;逆流喷雾对气流的影响比顺流喷雾时大.仿真结果与文献结果基本一致.     

电涡流缓速器的三维数值仿真

为三维电涡流缓速器的仿真提供了一个完全的有限元表达式,这个表达式通过运用A,Φ-A公式结合库仑定律得以实现.为了考虑电涡流缓速器不规则的几何形状,采用了四面体单元对网格进行划分,并用有限元程序仿真电涡流缓速器在500rpm的磁通密度分布.电涡流缓速器在不同转速下用有限元程序计算的制动力矩与测量值进行了比较,测量值和仿真教据近似一致,有限元程序可用于工程计算和仿真.     

湍流对超音速导弹光学图像的影响数值仿真

利用大涡模拟得出湍流瞬态密度值 ,并根据Gladstone Dale关系计算出飞行器周围流场的折射率 ,从而为定量研究导弹导引头光学性能提供依据。首先依据大涡模拟理论对Navier Stokes方程进行滤波 ,建立可压缩湍流亚格子模型和大涡模拟方程。根据物理光学理论 ,计算了光学点扩散函数 (PSF)。数值仿真结果表明 :湍流对导弹光学系统图像将产生抖动、畸变和图像破裂等影响。这些影响与来流马赫数、飞行高度和攻角密切相关。定量得出的结果为下一步进行光学图像校正奠定了基础。     

污染物传输的两区非平衡吸附数值仿真模型

考虑不可动水和污染物的非平衡吸附特性以及微生物降解等因素,建立了土壤-水环境中污染物运移的两区非平衡吸附模型。基于自行编制的有限差分程序给出了二维仿真算例,模拟了农药等污染物在土壤-水环境中的运移过程,探讨了在不可动水和非平衡吸附影响下土壤中各相浓度分配的规律。模拟结果表明:土壤各相的浓度变化并不同步。可动水相浓度变化最快,对浓度分布起主导作用;不可动水次之;可动区吸附相浓度变化存在明显的滞后现象;而不可动区吸附相浓度变化最为缓慢,滞后现象最为明显。     

管道充气排液工况下气液两相流数值模拟研究

为了获得管道充气排液过程的两相流动状态,采用VOF模型对管道充气排液工况进行了数值模拟研究.模型考虑了液体表面张力、壁面粘附力,流体粘度,管壁粗糙度以及气体可压缩性效应,并采用结构化网格和自适应网格加密技术,对两相界面进行了跟踪,观察了这一工况下的气液两相混合及界面变化过程,分析了充气过程中不同时刻的管道内压力分布、气相体积分数、管流摩阻和能量交换情况,得到了这一工况下气液两相的流动特征.模拟结果也表明,在进行适当的网格划分和参数设置,VOF模型可以用于非自由表面的有压流动的数值模拟.     

油井两相流的流动仿真与实验研究

在油井中,因油水滑脱的存在,使得持水率大于含水率。因为仪器所测量到的是持水率,所以需要通过模型再把持水率转换成含水率。通过建立油水在模拟井中的流动模型,并对其进行数值仿真,获得了油水滑脱规律。从实验上证明提高油水的流速,可以减少滑脱现象对持水率的影响,保证了含水率的准确测量。     

一种新型火箭炮复合材料密封盖的数值仿真

根据密封盖的性能指标和战术要求,选择玻璃纤维布为材料,设计结构。基于失效准则和损伤演化规律,利用有限元方法进行了火箭弹冲破穿透密封盖和燃气流冲击密封盖的数值仿真。分析了六种密封盖方案,掌握了破裂效果和规律。得到了能沿预设撕裂线方向破裂,满足引信体的安全性和可靠性要求;不产生碎片,不会对干扰到后续弹的发射;能承受邻管发射时燃气流冲击的密封盖。     

内燃机活塞拍击现象建模与仿真

根据活塞在实际工作过程中的受力,建立了考虑润滑油膜阻尼和摩擦作用的活塞拍击现象集总参数非线性动力学模型.依据活塞和缸壁可能的九种接触情况,分别建立其动力学微分方程,并采用变步长四阶龙格库塔算法编程对模型进行求解.模拟仿真得到活塞在气缸中的运动模式、活塞水平位移、活塞转角和活塞对气缸壁的敲击力.分析得到:在做功行程,燃气爆发压力引起的连杆作用力水平分量和绕活塞销的转矩是引起活塞拍击的主要原因;在吸气、压缩和排气行程,活塞惯性力引起的连杆作用力水平分量和绕活塞销的转矩是引起活塞拍击的主要原因.     

电渗驱动微流道内流场的数值模拟

针对微流道中电场和流场耦合的问题,建立了电渗流的数学模型,应用有限元法对微流道内的速度分布进行了稳态和瞬态的数值模拟.研究了电场强度、溶液浓度和微流道高度等因素分别对微流动速度在空间和时间上的影响规律.结果表明,在电渗驱动下,微流道中的流体流动呈现"塞状"流型,流动速度与电场强度及微流道表面静电势成正比,而与微流道的高度无关.微流体由开始运动到稳态的过度时间的尺度为毫秒量级,大小与微流道高度比值的平方成正比,而与电场强度和溶液浓度无关.研究结果为电渗驱动在微流控芯片中的应用提供了理论依据.     

复合材料火箭定向器有限元法数值仿真

以某复合材料火箭定向器为对象,分别建立了3mm,3.5mm,4mm三种壁厚的定向器和火箭的有限元模型进行分析,计算了火箭在定向器内运行的全过程,得到了复合材料定向器的一些有价值的计算数据曲线。数值计算结果与实际数据对比显示,最大偏差不到14%,证明仿真结果是可信的,综合比较,4mm壁厚的定向器是最佳选择。研究表明,用复合材料制成的火箭定向器完全能够满足工程需要。     

汽车尾部流场湍流模型数值分析与实验研究

应用CFD方法计算模拟理想形体三维外流场,比较了四种湍流模型数值计算数据,以及风洞实验数据计算Cd值。针对汽车尾部复杂流场,应用粒子图像速度场仪(Particle Image Velocimetry,PIV)对纵对称面的测量数据,与数值计算数据进行比较分析。结果表明,标准k-ε模型有较高的Cd值计算精度,V2F模型则在流场方面较为理想。