基于自由变形技术的汽车除霜风道导流板参数优化

针对汽车除霜风道结构复杂、不易于参数优化等问题,采用自由变形技术,对除霜风道内复杂形状的导流板进行快速参数化。将3块导流板放入晶胞型控制框架中,并选取5个位置的晶格控制点作为变形控制点;采用拉丁超立方试验设计方法构建42组样本,建立高可信度的径向基模型;利用遗传算法对导流板进行寻优,最后对优化后的结果进行数值模拟。研究结果表明:借助自由变形技术能有效改善前挡风玻璃表面A和B区的流场分布并提高对流换热能力,使A区除霜面积达到80%和100%的时间分别提前17 s和40 s,B区除霜面积达到95%的时间提前6 s。由此可见,自由变形技术可用于对除霜风道内复杂形状的导流板进行简单、高效的参数优化。     

基于动网格技术的风挡除霜新方法的数值模拟

运用CFD方法对某车型挡风玻璃除霜过程数值模拟,针对现有国标规定分区中A区除霜过慢的问题,提出了一种除霜新方法,在风口处设计能绕自身轴线回转的导流叶片,结合动网格技术,计算除霜瞬态过程.结果表明:叶片初始偏转角度为42°,A区的除霜效果最好,努赛尔数提高13.7%,270s时刻,令叶片以角速度ω=0.073 3rad/s偏转,280s时刻回转至初始位置.A区霜层除去80%面积所需时间与原模型相比缩短60s,在保证除霜完全的基础上优先除去A区霜层,实现驾驶员视野的快速清晰.     

基于STAR-CCM+的整车空调系统计算流体动力学模拟分析

为研究整车空调系统在不同工作模式下的流场分布情况,基于计算流体动力学方法,采用流体分析软件STAR-CCM+对空调系统除霜除雾及吹面模式下内部流场进行数值模拟,分析各风道出风量风量分配的合理性及前挡风玻璃速度分布的均匀性。结果表明：空调系统内部气流流动较顺畅,在除霜除雾模式工作时前挡玻璃A区、左右两侧窗驾驶员视野区的速度分布不理想;吹面模式下中间风道两出风口的速度及风量分配不均匀,影响了气流均匀性。针对速度分布不均、风量分配不均匀的问题提出了相应的优化方案,优化后前档风玻璃表面速度明显改善,侧窗玻璃表面速度略有提升,除霜性能满足国标要求;优化后各吹面风道风量分配更加均匀,有利于乘员舱的舒适性。研究结果可为整车空调系统风道的设计及优化提供仿真数据支撑及理论参考。     

CFD分析和模拟技术在某轻卡风道设计中的应用

汽车空调除霜性能对汽车驾驶和交通安全非常重要,文章用CFD方法对某轻卡驾驶室除霜风道除霜性能进行了分析,对其进行了风道出口的流量分配、出口段的速度场与压力场求解,得出了除霜风道各出风口的风量分配。根据CFD分析结果,对除霜风道进行了改进,最终得到了满足设计要求的除霜系统。     

汽车空调除霜风道分析及结构优化

文章运用CFD方法对某款汽车空调除霜风道内部流动进行了详细分析;研究显示,该空调除霜风道各出风口分风比不合理,且内部存在较多大尺度或小尺度的涡流,这些涡流主要是由除霜风道内部扰流板结构不合理造成的;为消除涡流、改善除霜风道的流场特性,对该除霜风道的内部结构进行了优化设计,改进效果显著。     

拉幅定型机烘箱内风道的数值模拟与结构优化

为改善拉幅定型机烘箱内风道的气流分布和喷嘴出口速度不均匀的现象,采用Fluent 14.5软件对风道的流场和压力场进行数值模拟,分析风道的速度矢量图,计算不同位置喷嘴的出口速度.模拟计算结果表明:在风道内等间距安装5块倾斜角为4°的导流板,并调整风道锥角为3°时,可以很大程度改善风道内气流分布和喷嘴出口速度的均匀性,结构优化也较为合理可行.     

新型电厂烟道弯头的设计及数值模拟

目前燃煤电厂烟风道设计主要依据设计规程,缺少对烟道体内流动情况的细化分析及优化设计,同时也欠缺对烟道内撑结构的考虑.本文利用计算流体动力学软件Fluent对烟道常见弯头添加常规导流板进行数值模拟,在分析讨论内撑结构及导流板对烟道内部造成影响的基础上,对原管道进行优化改造,使得出口烟气走向更加均匀,压力损失与原模型相比减小40.85%.本设计可为新型导流装置的设计提供可靠建议,有利于电厂的节能减排.     

模拟分析壳程结构参数对缠绕管式换热器综合性能的影响

采用数值模拟的方法,建立合理简化的缠绕管式换热器的流体动力学模型,考察缠绕管式换热器的壳程结构参数对其流动和换热性能的影响.结果显示,换热器盘管层数的增加并未带来努赛尔数的明显变化,仅阻力系数的增大不足以引起换热器综合性能评价因子数值的波动.随着换热管轴向间距加大,努赛尔数、阻力系数和综合性能评价因子都呈现出先增大后减小的趋势.换热器垫条厚度的增加则会引起努赛尔数的增加,伴随阻力系数降低,综合性能评价因子的数值明显升高.对比后得知,垫条厚度对缠绕管式换热器的换热和流动性能的影响最为显著.研究结果可为缠绕管式换热器优化设计提供参考.     

宽度交替变化扭旋元件对管内传热特性的影响

在雷诺数Re=200~1 800范围内,利用数值模拟方法对内置宽度交替变化扭旋元件的管内传热性能进行研究,研究结果表明：宽度交替变化扭旋元件能够显著提升努赛尔数Nu和传热性能评价因子η,与光管相比分别提高2.2~5.2倍和1.4~2.2倍;换热管局部努赛尔数沿流向呈速降—缓降—速升—缓降—恒定的变化规律,上升速率随扭旋元件径比的增大而提高,而降低速率与径比关系较小;局部努赛尔数在扭旋元件后方半个元件长度处达到最大值,该长度可作为间隔扭旋元件优选间距;流体在窄扭旋元件以及前后反向扭旋元件作用下,形成主、次螺旋流共存流动,局部流线向中心倾斜,径向流动加强,传热得到强化。     

汽车空调风道改进及对乘员热舒适性影响分析

利用计算流体动力学软件Fluent,对汽车空调风道中的气流进行数值仿真,其结果与试验对比误差较小,并得出驾驶员侧出风口风量所占比例较小,从而致使驾驶员热舒适性较差.为改善这一现象,利用响应表面法,以空调风道中所加导流片的3个结构尺寸为设计变量,以驾驶员一侧的出风量比例和空调总出风量为优化目标对空调风道系统进行优化改进,并将改进后的空调系统应用于驾驶员热舒适性的分析.结果表明:改进后的汽车空调使驾驶员一侧的空调出风量比例由原来的44.9％提高至51.3％,驾驶员的热舒适性得到明显改善.     

极板快速干燥机风道流场的数值模拟和优化

极板快速干燥机是蓄电池生产工艺中的重要设备.为提高干燥效果,采用Solidworks软件,建立风道形状、出风风道几何计算模型,分析风道流场,提出优化方案,为实际生产提供可靠依据.结果表明,梯形风道与矩形风道相比,变截面设计可以提高出风风道两侧末端出风口风速;在出风风道模型中,合理的导流板位置可以提高出风口风速的大小并改善其均匀性.     

不同燃气输运特性计算方法对涡轮平面叶栅对流换热的影响

提出一种不同燃气组分输运特性计算方法对对流换热影响的算法。根据此方法,选取4种常用的计算分子粘性系数及热导率等燃气输运特性的方法进行分析。结果表明,不同燃气组分输运特性计算方法对平板和涡轮平面叶栅的对流换热具有一定影响。在给定的入口温度为1000 K及2200K时,平板当地对流换热的努赛尔数的最大差别分别从2.7%增大到4.0%;在给定的入口温度为1000K及1500K时,涡轮平面叶栅当地对流换热的努赛尔数的最大差别分别从4.58%增大到9.70%。     

带扰流柱阵的双层壁间隙冲击传热特性

数值模拟研究了带扰流柱阵的双层壁结构间隙靶面、冲击面以及不同位置扰流柱面努塞尔数详细分布,分析了各个表面努塞尔数平均值随冲击雷诺数的变化规律以及不同位置扰流柱面换热特性差别。结果表明,靶面努赛尔数的第二峰值大于滞止点处的努赛尔数。冲击面展向平均努赛尔数最大值位于靠近冲击孔的第2排和第4排扰流柱处。在5排扰流柱中,与冲击孔处于同一排(第3排)的扰流柱面平均努塞尔数最大,表现为翻卷汇流传热特性;第2排和第4排扰流柱面平均努塞尔数次之,表现为翻卷绕流传热特性。远离冲击孔的第1排和第5排扰流柱面平均努塞尔数最小,表现为绕流传热特性。冲击雷诺数从1×10⁴增加到6×10⁴,第3排扰流柱面和第2、4排扰流柱面以及第1、5排扰流柱面努塞尔数增幅分别为306%、325%和360%。     

内置转子太阳能集热管流动与传热特性的数值模拟研究

通过数值模拟方法模拟了非均匀加热工况下内置两叶片转子和低流阻转子的太阳能集热管的流动与强化传热特性,得到了集热管内的温度分布、湍动能分布、努塞尔数以及阻力系数等参数,并通过综合性能评价因子(PEC)对内置转子集热管的综合强化传热性能进行了衡量。结果表明：内置转子后,管内流体的温度分布更加均匀,并且升温速率明显提升,若控制出口温度一致,则内置两叶片转子集热管的长度相较于光管可减少46.15%;内置两叶片转子和低流阻转子集热管内的努赛尔数和阻力系数相较于光管均有明显提升,其中内置两叶片转子集热管提升幅度较大,努赛尔数和阻力系数相较于光管分别提升94%～190%和308%～449%;通过PEC对两种集热管的综合强化传热性能进行衡量,两种集热管的PEC值均大于1,内置两叶片转子集热管具有最大值1.82。     

脱硫塔弯道导流板流场均化效果数值分析

从脱硫塔弯道结构特点和方便安装的角度出发,设计了弧形导流板和栅栏式导流板,在循环流化床烟气脱硫塔入口弯道以及塔底弯道处各添加与其结构适配的导流板,以降低由于烟气流动惯性产生的偏流。研究利用数值模拟方法,采用Standard k-ε湍流模型对添加导流板前后的塔内流场展开计算分析。结果表明,未添加导流板之前,烟气集中流向弯道外侧,相同截面烟气流量差异较大,通过外侧文丘里管的气流速度为69 m/s,而内侧文丘里管的流速是40 m/s,流量偏差系数值σ_r是0.358,流场均匀性指标不合格。增添了导流板后,烟气偏流现象缓解,内外侧文丘里管的气流速度均达到60 m/s以上,σ_r值下降为0.162,流场均匀性达到合格标准。弯道导流板优化方案提高了流场均匀性和烟气脱硫效率,以较低的结构变动代价实现了内部气道优化。     

同心圆柱体间旋转气隙内对流换热的数值模拟研究

本文利用商用CFD软件对发电机气隙简化模型——同心旋转圆柱体间环形气隙内流体对流换热情况进行数值模拟,得到了不同泰勒数Ta下流场的速度分布、温度分布和热流密度分布。将模拟得出的平均努赛尔数Nu与经验公式的计算值进行了对比,误差在合理的范围之内,证明了数值模拟的有效性。计算结果表明,受流场中泰勒涡的影响,速度、温度、以及热流密度沿轴向的分布呈现周期性波动,波动频率与泰勒涡的数量相同,其中,速度与温度分布波动的变化趋势相同,热流密度波动的变化趋势与前两者相反;泰勒数Ta越大,流场的平均努赛尔数Nu越大,流场的对流换热性能越好。另外,本文还对带凹槽气隙模型进行了流动模拟,分析了泰勒-库特流能够强化传热传质的原因,为后续发电机环形气隙对流换热特性的模拟做准备。     

液氮通过受热U型管传热特性的数值模拟

对单相液氮通过受热竖直U型管的传热特性进行了三维数值模拟.采用结构化网格，并对近壁面处网格加密,对网格无关性和模型有效性进行了验证.将入口速度、出口压力和均匀壁面热流密度作为边界条件及利用标准的k-ε紊流模型和CFX 4.4求解器求解.模拟结果发现：在U型弯头上游直管中，流体温度形成中心低四周高的分布形式；在U型弯头内，流体被二次流重构，温度较低的流体流向管外侧，温度高的流体则流向管内侧；在U型弯头下游直管中，中心低四周高的温度分布逐渐得到恢复.通过分析，曲率比对下游努赛尔数影响明显，其影响区域可用下游努赛尔数达到极小值来衡量；存在一曲率比，使下、上游努赛尔数百分比达到极小值.最后，将模拟得到的平均努赛尔数与不同的经验关联式作了比较.     

不同波纹比例新型板式换热器的传热、阻力特性及分析

通过三维CFD数值模拟软件ANSYS-CFX模拟优化4种波纹板式换热器,计算区域为1-1程的三流道板式换热器包括进出口段和倒流区段。数值计算结果表明,Φ=60°的新型板式换热器比Φ=60°的人字形板式换热器的努塞尔数高约15%,摩擦阻力系数低约10%,综合性能提高约20%,其中波纹比例系数为3∶1的板片的综合性能最优。     

工程车辆散热器的传热特性分析与结构优化

为提高某工程车辆用管片式散热器性能,提出在散热器热管外壁增加导流结构作为改进方案。首先,采用Fluent15.0对原始散热器单元体进行仿真,对比试验数据验证仿真的准确性;其次,在原始散热器单元体的热管外壁增加导流结构作为改进模型,对比改进前后散热器的综合性能;最后,分析导流结构各参数的传热特性并优化导流结构。仿真结果表明:在入口风速为2～12 m/s时,仿真结果与试验数据的压力损失和换热系数的最大偏差在5%以内;入口风速为12 m/s时,改进模型的综合评价因子高出原始模型约6.73%;导流结构的长度、半径与散热器的压力损失和换热系数成正比,而安装位置则与之成反比,结合正交试验与信噪比分析得出的最优导流结构参数为半径r=0.5 mm,长度h=3.0 mm,位置p=5.8 mm。该研究为导流结构在散热器中的应用提供了新的经验认知。     

基于近似模型的汽车除霜出风口参数优化设计

文章将空调出风口几何尺寸和出风角度参数定义成设计变量,设计目标为风窗玻璃A、B区平均努塞尔数.通过设计实验选取30个样本点,采用Kriging模型建立近似模型,并利用多岛遗传算法对该近似模型进行优化设计.优化结果表明,优化后风窗玻璃A、B区平均努塞尔数分别了提高16.70％.和14.30％.