基于CFD的大口径锥管浮子流量计结构设计

应用计算流体动力学(CFD)方法,利用"浮子受力平衡度误差分析法"逐步调整入口流速,控制计算精度,对锥管浮子流量计的三维湍流流场进行数值计算,设计出满足设计目标要求的大口径、大流量的金属锥管浮子流量计.为了进一步验证仿真数据的准确性,建立了与实验用流量计结构参数、浮子高度完全相同的6个流量点数值计算模型.物理实验和数值计算数据对比表明,数值计算获得的各流量点的均方根误差仅为1.42%,可以用CFD方法设计浮子流量计的结构参数.     

基于RNG k-ε模型的内锥流量计气体流出系数预测

将计算流体动力学（CFD）气体仿真实验和物理实验相结合，探索不同等效直径比、前后锥角等关键几何参数以及雷诺数对内锥流量计气体流出系数的影响规律．湍流模型为RNG k-ε模型，实验样机为27种锥体组合结构，实验介质为常温常压空气．仿真实验表明：等效直径比对内锥流量计气体流出系数有决定性影响；前锥角有较大影响，而后锥角对其影响不显著；流出系数随雷诺数增大而趋于常数．利用实流物理实验标定装置对仿真结果进行验证，气体流出系数的预测精度在2％～7％之间．     

浮子流量计三维湍流流场的数值研究

依据湍流模式理论以及计算流体力学(CFD)，实现了对浮子流量计三维湍流流场的数值研究，提出利用“浮子受力平衡度误差分析法”控制计算精度，通过对流量计速度场、压力场的数值研究，获得浮子受力及流量计的流量值，通过数值模拟与物理实验的对比，得出模拟计算的流量最大满度误差为3．4％，平均满度误差为1．77％，而经典设计流量最大满度误差为23．7％，平均满度误差为8．9％。     

储层条件下超临界二氧化碳与原油体系最小混相压力研究

注二氧化碳开采原油已经成为目前世界范围内特低或超低渗透油田重点采用的提高原油采收率技术,驱油过程中较为理想的驱替形态就是能够形成二氧化碳混相驱,而最小混相压力是形成混相驱关键因素之一,因此快速准确预测最小混相压力是实现混相驱的重要环节.通过长细管驱替实验法和多种经验公式法对储层条件下超临界二氧化碳与试验区原油体系最小混相压力的预测进行了研究,并用长细管驱替实验法对各经验公式法测定的结果进行了误差分析.研究结果表明:长细管驱替实验法预测的最小混相压力为29.15 MPa;各经验公式法计算得到的最小混相压力相差较大,预测最大值为42.60 MPa,最小值为10.34 MPa,平均值为26.83 MPa;对比长细管驱替实验法测得的结果,各经验公式法预测的最小混相压力平均值的相对误差为7.96%,其中相对误差最小的是石油采收率研究所提出的PRIⅠ方法,相对误差为1.26%.     

基于科氏流量计和PSO-SVM的气液两相流测量研究

科氏质量流量计测量单相流具有很高的精度,但在气液两相流工况下,科氏流量计测量性能下降,质量流量测量误差急剧增加．为减小测量误差和量化气体体积分数,本文对液相质量流量测量量程0～1 000 kg/h的科氏流量计,结合差压变送器,进行了含气率0～30%的气液两相流实验,并设计了基于粒子群优化算法-支持向量机(PSO-SVM)数据驱动的质量流量修正和含气率预测模型．PSO算法提高了模型构建的速度与预测精度．其中,差压可提供流动形态、相含率等信息,是模型的重要输入变量,包含该变量构建的模型对质量流量修正的相对误差为±1.5%,预测含气率的绝对误差为±3%．由于差压变量需外接差压变送器获取,存在安装不便、空间受限的问题．为实现一体化测量,利用科氏流量计自身动态信号来替代差压变量,并保证模型精度在可接受范围内．结合实验数据分析,设计了另外一种去除差压变量、输入变量完全基于科氏流量计自身信号的两相流测量模型．采用质量流量测量值方差替代差压,修正质量流量,对含气率预测设计了两级SVM模型,将质量流量修正的绝对偏差作为含气率预测模型的输入,以替代差压．结果显示,该模型对质量流量修正后的相对误差为±2%,...     

周边夹持大应变金属薄膜极限荷载计算

提出一种预测金属薄膜极限荷载的方法，该法无需材料强度极限数据，而直接利用了本构、几何和平衡关系．总结并评价了3种近似解析方法，提出了一个计算极限荷载的半经验公式，通过与铝、铜、低碳铜、镍和不锈铜等多种材质及径厚比为87．59～909．09的实验结果比较，证明用其来预测金属膜片的极限荷载，相对误差不超过5．38％，误差平均水平为2．17％。     

测量低黏度流体介质金属管浮子流量计的仿真研究

为深入研究金属管浮子流量计的工作机理,采用计算流体力学和流体力学中湍流模式理论,对金属管流量计流场进行了数值仿真研究,获得了低黏度流体介质中浮子受力及浮子在受力平衡下的流量．数值模拟与物理实验标定数据的对比表明,模拟计算的流量最大满度误差为5．469 5％,平均满度误差为2．473 1％,说明数值仿真模型能满足金属管浮子流量计设计的需要．     

利用神经网络预测阴离子共偶碱金属卤化物二元系的相图特征

利用Kohonen自组织特征映射神经网络来判定二元碱金属卤化物体系是否可以形成共晶体 ,对三个体系(其中一个体系不形成共晶体 ,两个体系形成共晶体 )的预测结果完全正确。在预测共晶温度和共晶体的组成时 ,使用了 6 5 1拓扑结构的误差反向传播神经网络 ,训练算法为自适应逆传播算法 ,对四个二元体系中共晶体的组成预测表明 ,均方根误差为 0 .0 5 35 ,平均相对误差为 1.77% ,对四个体系共晶温度的预测显示 ,均方根误差为 13 .48℃ ,平均相对误差为 1.11%。     

超声流量计探头安装入侵长度对测量影响的估算

侵入式探头对超声流量计流场产生扰动．探头扰动造成测量误差,制约非实流标定的发展．针对探头扰动提出简化模型,根据简化模型给出探头扰动误差估算方法．与DN500和DN100两种口径的多声路超声流量计实流实验结果进行对比,估算结果与实验结果相差最大不超过0．4％．实验结果表明,随超声流量计直径减小,探头扰动造成的测量负误差迅速增大．DN100多声路超声流量计中探头扰动造成的测量误差达到-5％,且误差随雷诺数的变化率比DN500多声路超声流量计大．     

基于基因表达式编程的股票指数时间序列分析

基因表达式编程（GEP）是遗传算法研究的新分支．针对股票对象的特点,提出了适应股票规律的GEP—STOCK模型,包括n时段—STOCK—GENE,STOCK—fitness以及STOCK-GEP算法,并以上海证券交易指数时间序列数据为对象做了实验．进行了误差和指数涨跌分析．实验结果表明GEP—STOCK模型预测精度较高,20d的平均绝对误差为11．08,平均相对误差为0．64％．从涨跌情况预测来看,模型对6d后指数的涨跌判断,正确率高于80％以上．     

提高弯头下游均速管流量传感器测量精度的研究

当均速管流量传感器安装在弯头下游时,由于流体流动为非充分发展湍流,会增大其流量测量的误差.为提高流量测量精度,提出了在90°弯头下游安装流动调整器改善速度分布对称性,减小测量误差的方法.采用计算流体力学(CFD)仿真分析与实流实验相结合的方法,基于NEL流动调整器,设计出了改进型的流动调整器结构.经仿真和实验验证,安装改进的流动调整器后,均速管流量传感器的线性度误差减小到了0.176%.流动机理分析发现,上游流体速度剖面对称性是影响传感器误差的关键因素.数据表明,CFD仿真预测线性度误差的偏差小于0.056%.     

运输机升阻特性仿真与风洞试验相关性方法

以M3飞机配装某型发动机三维模型为研究对象,采用CFD方法对整机流场进行数值计算。对于带动力短舱模型,利用分区拼接网格技术对发动机内流场和飞机外流场进行网格划分和拼接;在此基础上采用雷诺平均N-S方程,基于S-A湍流模型,开展了不同发动机状态、马赫数及攻角的仿真计算。以FNPR=1.61时,试验获得的升阻系数作为基准,在不同攻角下,获得CFD计算结果的修正因子,结果表明：修正后的数值计算结果与风洞试验获取的升力特性曲线,贴合程度好,在攻角小于14°内误差小于3%;修正后的阻力特性曲线整体趋势与风洞试验一致,误差小于10%,阻力系数都是随攻角的增大而增大,且在攻角大于10°后快速增大。     

测量小流量的切向式涡轮流量传感器的仿真与实验

为深入研究切向式涡轮流量传感器的工作机理,推导了流体对涡轮叶片的驱动力矩,得出切向式涡轮流量传感器仪表系数的数学表达式.依据湍流模式理论以及计算流体力学,提出涡轮转子Z方向力矩平衡分析法实现对涡轮转速θ的准确预测,进而对切向式涡轮流量传感器三维流场进行了分析,得出仿真仪表系数计算公式.全量程内仿真仪表系数KS与物理实验标定的仪表系数KP的对比表明,模拟计算仪表系数相对误差最大值为7.51%,说明构建的数值模型以及提出的分析方法能够准确反映切向式涡轮流量传感器内部流体的流动特性.     

基于叶素-动量理论的冷却风扇风量计算方法

将风力机经典叶素-动量理论应用于车用轴流式冷却风扇,建立了冷却风扇几何参数、风扇转速与风量的关系理论模型.该模型根据冷却风扇与风力机能量转换的差异,对经典叶素-动量在叶素载荷方向、出入口边界条件等方面进行了修正.随后,基于实验测量和计算流体力学的方法对风扇风量理论计算模型进行了验证.结果表明,风扇风量的理论计算方法不仅能够反映风量随风扇转速的变化规律,且具备较高的计算精度.在该模型中,理论算法与实验结果的平均相对误差为3.57%,与计算流体力学所得结果的平均相对误差为5.03%.     

深井离心泵的回归分析与数值模拟

选择了叶轮叶片出口安放角、叶片进口冲角、叶轮出口宽度及导叶进口宽度这4个几何因素,按中心组合试验方法,设计了30组方案．通过FLUENT软件,对冲压井泵的全流场进行数值模拟,获得了额定工况下30组方案的效率．采用四元二次回归方程拟合四因素与效率值之间的函数关系,通过求解回归方程以寻求最优几何参数组合．利用DesignExpert6．0．5软件对回归模型进行分析,得到二次回归响应面图．由图中发现：在给定的范围内,叶轮出口宽度对效率的影响最为显著,表现为等值线最密;导叶进口宽度与叶轮叶片出口安放角次之;叶轮叶片进口冲角对效率的影响最小,表现不显著．通过样机试制及试验,发现在设计工况下采用两级全流场的数值模拟值与试验值相当接近,误差在2％以内,验证了数值模计算的可行性．     

文丘里高压湿气测量虚高特性数值模拟

给出一种高压条件下文丘里湿气虚高的预测方法．该方法基于计算流体动力学离散相模型,对标准文丘里（直径比为0．55,口径15．24cm）虚高特性进行数值模拟．仿真流体介质为氮气和煤油,工作压力为2MPa、4MPa和6MPa,气相流量为400m3／h、600m3／11、800m3／h和1000m。／h,液相流量范围在0～65．11m2／h之间．数值模拟实验虚高预测结果与英国国家工程实验室高压实流实验数据进行比较,虚高预测值的最大相对误差为5．14％,平均相对误差小于2．8％．同时,将TJU-CFD仿真模型与Steven等7个经典模型的气相流量预测能力进行了比较,在3个压力下．仿真模型依次排序为第2、第4及第3位,最大相对误差小于7．5％,平均误差为2．5％．     

高浓度超细全尾砂充填料浆管道输送阻力模型

 为准确计算某矿山高浓度超细全尾砂充填料浆管道输送阻力损失,在固-液两相流理论的基础上,综合全尾砂充填料浆管道输送阻力影响因素,通过因次分析法构建高浓度超细全尾砂充填料浆管道输送阻力模型。运用计算流体动力学方法（CFD）研究充填料浆体积浓度、流速、管道直径、固体混合料密度等因素对管道输送阻力的影响,得到360 组管道阻力损失值;采用最小二乘法回归计算管道输送阻力模型系数,并抽取4 组常用工况点对计算模型进行误差分析,根据回归系数显著性检验方法,得到各因素的影响程度关系。计算模型结果与泵送环管实验的误差在5%左右,能满足本矿山充填系统设计需要。     

建筑构件热阻计算方法

针对空心砌块平均热阻理论计算方法的简单近似性,分析了其计算结果的不确定性,提出用CFD数值模拟、采用有限体积法的计算方法分析建筑构件的热工性能.并分别运用热流计法与热箱法对某内插保温层混凝土空心砌块进行热阻测试,以检验理论计算方法与数值模拟计算方法的准确性.通过理论计算、数值模拟及试验验证分析得到:采用理论计算方法分析建筑构件热工性能具有不确定性,所得结果与热流计法和热箱法的试验结果误差分别为36.6％和33.8％;采用CFD数值模拟方法计算结果误差分别为0.3％和2.4％,表明该方法对建筑构件热工性能的计算不仅能够满足精度要求,还具有应用范围广、结果直观等优点.