旋流分离器内三维两相流场的实验研究

为了研究内置格栅旋流分离器的分离机理,采用粒子动态分析仪测定了旋流分离器内部的三维两相流场.实验表明,主体流动为三维螺旋的向下运动,中央存在一个和底流口贯通的螺旋形空气柱;固体颗粒浓度在格栅内壁附近出现的最大值在格栅内部,随着格栅半径的减小,固体颗粒的浓度减小,在靠近空气柱附近出现最小值;底流中固体颗粒的粒径明显大于进水和出水中固体颗粒粒径.     

柴油机缸内流场的三维瞬态数值模拟

利用AVL Fire软件对3105柴油机的进气、压缩过程进行了三维瞬态数值模拟,得到了两种形状燃烧室详细的流场结构。在进气冲程和压缩冲程初期,燃烧室对缸内气流运动影响不大。在压缩上止点附近,燃烧室形状对缸内气流运动有重要影响：A型燃烧室（直口‘1）形）内挤流速度明显低于B型燃烧室（带有凸台的微缩口形）,说明减小燃烧室开口直径能有效的增强挤流;A型燃烧室在压缩终了形成了两对不对称的挤流涡团,B型燃烧室形成了几乎对称的两对挤流涡团,可见中间凸台对气流有良好的导向作用。     

直接喷射式柴油机燃烧室中空气运动的研究

本文介绍了作者等用粒子示踪法研究直接喷射式柴油机燃烧室中空气运动的理论及试验结果。研究结果表明,用具有导气屏的进气阀产生进气涡流时,在压缩开始前,气缸内的涡流既非自由涡流亦非强迫涡流,但更多地接近自由涡流。从进气终了至挤流开始之间的一般时间内,气流逐步趋近强迫涡流,特别在气缸的外围部分,本文提出的粒子在旋转气流中的运动轨迹方程与试验结果基本相符。它不仅表示示踪粒子的运动规律,而且可以用来了解燃油质点在燃烧室中的运动状态和混合气形成过程。研究结果还表明,只要仔细选择粒子,用粒子示踪法测量柴油机燃烧室中的空气运动是切实可行的。文中还提出了用粒子示踪法测量燃烧室中空气运动时的误差的理论分析及其控制方法。     

20L近球形密闭罐内可燃气体流动和火焰传播的数值模拟

采用流体动力学计算软件-FLUENT数值模拟20 L近球形密闭罐进气流场,并分析进气位置、进气速度对进气流场的影响。结果表明:进气流速越大,密闭容器内的压强和气体湍流强度越大;当进气口直径与容器高度比值较小时,罐内压强、速度、湍流强度的最大值都位于进气口的轴线上,轴线左右两边的气体在不同时刻呈相同或相近的流态。模拟了可燃气体爆炸后火焰在罐内的传播过程,得到火焰以点火源为中心,以褶皱球形面向四周扩张,最后对模拟监测的压力值和实验压力传感器采集到的压力值进行比较。直观再现了20 L近球形密闭罐进气时气体扰动状况和近球形密闭罐中心点火的火焰传播过程。     

基于气动减阻和散热需求的主动格栅优化设计

主动进气格栅可通过控制车辆前端进气开口面积提升燃油经济性。不同车辆行驶工况下的格栅转角和风扇转速控制是主动格栅研究中的一大难点。首先结合风洞试验与数值仿真验证了计算流体力学模拟与发动机冷却系统一维模型的精度,其次通过最优拉丁超立方抽样和神经网络拟合方法构建了主动格栅转角、冷却风扇转速、车速与阻力系数、冷却风速间的近似模型,将其输入至冷却系统模型中,根据实时的发动机冷却需求提供空气流量,并选择阻力系数最小的转角组合进行控制,最终可实现在不同环境温度下使循环工况燃油降比在0.6%～0.7%。     

渗漏源等效模拟参数与舱段进水量相关性研究

为增强实机渗漏源的缩比简化依据、提升渗漏源的等效模拟精度,基于实机渗漏源参数开展了相应的渗流特性相关性研究,并设计了舱段模型舱内外水线高度监测试验装置和进水量实时输出监测程序。试验表明该试验装置/程序可用于研究目标舱段渗流特性与进水量、进水时间的相关性关系,对于探索缩比模型相对实机舱段缝隙渗漏源的渗漏源简化模拟方法也具有一定的适用性。结果表明：渗漏源参数中渗漏源面积、渗漏源形状及位置分布均会对舱段进水特性产生一定影响。其中,调整渗漏源位置可一定程度增加最终进水量,而调整渗漏源面积则可有效改变舱段的进水速度和进水时间。为实现对缝隙渗漏源实机舱段的等效缩比模拟,应在渗漏源面积缩比基础上,同时修正渗漏源面积和中心位置来实现进水量曲线的吻合统一。     

基于通道隔离行式空调的导风栅行为

数据中心使用行式空调制冷时,由于气流分布不均,容易出现局部热点,造成设备损坏和耗能增加;在行式空调送风口处安装导风栅,可优化气流分布,避免出现冷量不均的现象.本研究利用CFD技术,研究了导风栅对使用行式空调的数据中心室内环境的影响.行式空调安装导风栅后,气流分布更加均匀,避免了局部热点的出现;随着导风栅宽度和格栅倾斜角度的增大,各个机柜的出风温差先减小后增大;当格栅倾斜角度α=75°,导风栅宽度l=100 mm时,气流组织效果最优,机房能够获得最佳的散热效果.本研究成果对导风栅在行式空调中的应用有一定的借鉴意义.     

汽车空气滤清器进气阻力分析

为了降低汽车空气滤清器进气阻力,应用计算流体动力学方法建立壳体和滤芯的耦合数值计算模型.利用正交分析方法研究进出气口结构参数对进气阻力的影响规律,总结进气阻力随流量变化的关系式,通过滤芯的流量-压降实验验证数值计算方法的可靠性.结果表明:进气阻力随着流量的增加呈抛物线趋势增加;在额定流量工况下,进气阻力随着出气口面积的增加而减小,负载时最大降幅达到37.2%;进出气口圆角半径越大,进气阻力越小,负载时最大降幅分别达到16.6%和36.2%.     

APU进气管道口尺寸比例对进气性能影响研究

本文对民用飞机辅助动力装置(APU)进气系统等面积进气口不同长宽比(以航向为长,周向为宽)对APU进气性能影响进行研究,合理简化处理进气系统模型和飞机尾锥几何模型,并生成结构化网格,设定合理的边界条件,得出其对APU进气性能的影响。研究表明:无论是在地面还是空中飞行的等流量状态下,与进气管道出口尺寸比例接近的进气管道进口总压损失最小,出口处的平均总压最高,冲压恢复也最高,随着进气管道进口尺寸比例不断增大,与进气管道出口形状差异增加,总压损失也不断增加,出口处的平均总压越低,冲压恢复也不断减小。     

横向间距和截面形状对汽轮机切向进气蜗壳气动性能的影响

为了降低蜗壳总压损失并提高出口气流均匀性,对影响切向进汽蜗壳的气动特性和流场形态的因素进行了研究。采用数值方法求解了三维RANS方程和SST湍流模型,分析了横向间距和截面形状对汽轮机切向进气蜗壳气动性能的影响。数值模拟得到的部分切向进气蜗壳的质量流量和出口马赫数与实验测量数据一致,验证了数值方法的可靠性。对比分析了不同进口总压下5种切向进气蜗壳耦合静叶结构的气动性能参数和流场型态,结果表明:5种进气蜗壳耦合静叶结构的出口气流角基本不随进气总压的增加而改变;5种进气蜗壳耦合静叶结构的总压损失系数和质量流量会随着进气总压的增加而增加;进气蜗壳出口气流角随着横向间距的增加而增加,圆特征截面进气蜗壳出口气流角大于类多边形特征截面进气蜗壳的;随着横向间距的增加,5种进气蜗壳耦合静叶结构的蜗壳总压损失系数增加,静叶总压损失系数减小,进气蜗壳耦合静叶结构的总压损失系数先减小后增加;进气蜗壳截面形状对总压损失系数的影响明显大于横向间距的,类多边形特征截面蜗壳的总压损失系数明显大于圆特征截面蜗壳的;静叶出口气流角几乎不受横向间距和特征截面的影响;圆特征截面切向进气蜗壳耦合静叶结构具有最低的总压损失系数,...     

柴油发动机缸内进气流场的层析图像诊断法

针对发动机缸内进气流场由于不可视和动态而导致其难以无损在线测量的难题,提出了柴油发动机进气流场的层析图像诊断方法.分析了运用工业计算机层析成像系统获取进气过程中的柴油发动机缸内进气流场的层析图像原理,讨论了缸内进气流场中的气体迹点、密度、流速及其变化在层析图像上的行为规律,研究了最大平均互信息的缸内进气系统层析图像分割预处理方法,论述了基于随机变量互信息的缸内进气流场多目标特征图像提取方法.通过单缸立式柴油机缸内进气流场的高能工业计算机层析成像诊断实验,无损和实时地获取受限空间内的气缸内流场气体迹点、密度、流速及其变化状态信息,发现了流动过程中气体与气缸、气体与气体之间相互作用而形成的层析链结构及其形态.与现有缸内进气流场的其他诊断方法相比,文中方法具有无损、在线和多维诊断的特点.     

双对置二冲程柴油机扫气过程的进气口结构影响规律

针对对置活塞、对置汽缸(OPOC)柴油机的结构特点,基于ANSYS Fluent软件对一款典型的OPOC柴油机扫气过程建立了三维仿真模型,模型主要涉及柴油机进气道和进气口部分、排气道和排气口部分以及内、外活塞之间的气缸部分,由此研究了进气口结构对双对置内燃机扫气过程的影响规律。研究结果表明:当涡流排高度比从0.37增大到0.63时,进气口面积随之减小,进气量减少,扫气效率下降;当涡流排高度比为0.5时,涡流排径向倾角由8°增大到40°,缸内涡流比和实际进气量均随之增大,涡流排倾角为34°时缸内涡流比和实际进气量达到最大且扫气过程最为理想。该结果可为二冲程柴油机的动力性、经济性和排放性研究提供参考。     

环形中心钝体驻涡燃烧室后钝体进气位置研究

采用Fluent软件对驻涡腔不同后钝体进气位置时冷态条件下环形中心钝体驻涡燃烧室流场进行数值研究.详细分析了不同后钝体进气位置时,环形中心钝体驻涡燃烧室典型截面的压力与流线分布,并对不同后钝体进气位置时驻涡腔内的流线、平均速度、平均静压以及燃烧室总压损失系数的变化规律进行比较.结果表明:不同后钝体进气位置时,驻涡腔内均形成了4个旋涡,但驻涡腔内旋涡的大小、形状和位置略有不同;在各个后钝体进气位置时,驻涡腔内的平均速度随后钝体进气位置向驻涡腔外侧偏移逐渐减小,平均静压、平均湍流度逐渐增大;燃烧室出口总压损失在后钝体进气位置为1.5时出现最小值,在后钝体进气位置为0.75时其次,其值为0.0799;燃烧室出口总压和出口气流速度沿径向随后钝体进气位置改变变化不大.     

旋转叶轮式内燃机内部流动初步分析

为对旋转叶轮式内燃机内部流动进行分析,在额定转速下,对旋转叶轮式内燃机的排气、进气以及压缩过程进行数值模拟,探究进气参数变化对燃烧室冷态流场的影响.对旋转叶轮式内燃机工作过程的分析发现:在进排气过程中,燃烧室内存在涡流,气体流动复杂,平均压强先减小后增大.在压缩过程中,燃烧室内平均压强逐渐升高,气体流动稳定.对于进气角度来说,进气角为0°时,利于进排气过程进行.进气温度和进气压力越大,燃烧室内气体运动越复杂.     

嵌入式空调室内机气流组织分析

以温度不均匀系数、速度不均匀系数和能量利用系数作为气流组织评价指标,对嵌入式空调室内机的气流组织进行了实验研究,并专门对其送风口处速度分布进行测量.结果发现:嵌入式空调室内机气流组织的整体温度分布尚可,但气流分布不太均匀.尽管室内机每个送风口的形状和大小相同,但由于机器内部结构的设置,送风口处速度的分布存在较大的差异,并存在气流短路现象.     

汽车空调压缩机气阀运动规律模拟

为了解决斜盘式汽车空调压缩机因进、排气阀片断裂导致失效的问题,建立了汽车空调压缩机工作过程的三维流固耦合模型,分析了压缩机内部工作过程和气阀的运动规律,并采用汽车空调压缩机性能实验进行了验证。研究结果表明:在进气压力为0.18MPa、排气压力为1.5MPa、转速为2 000r/min时,压缩机的平均进气压力损失为0.046 MPa、平均排气压力损失为0.11 MPa、压缩机的容积效率为64.98%;以进气阀片是否延迟为选择原则,阀片厚度存在一个最佳值0.281mm,若大于该厚度,则进气阀会关闭延迟,该结果与增加舌簧阀的阀片厚度可以缩短延迟关闭的结果相反。该结果对小型制冷压缩机舌簧阀的设计与优化具有指导意义。     

内燃叉车热平衡系统匹配优化及试验

针对某型号内燃叉车热平衡温度试验结果偏高问题,利用经验公式计算该型号叉车的散热量,重新核算散热器的散热面积,优化散热器.同时对叉车结构进行分析,改善影响散热效果的几个因素:在叉车前板开进气格栅,提高通过散热器空气的平均温差;调整消声器、催化器位置以减小风阻及热影响;对发动机排气管进行隔热,隔绝热源.将优化后的散热器及影响散热效果的改善方案应用在叉车上并实车试验.测试结果表明放行温度达到设计要求.本文的优化方案对叉车散热系统优化具有一定的参考价值.     

钢中非金属夹杂物形态对其去除行为的影响

采用物理模拟手段研究球形、立方体、圆柱体、树枝状、团簇状等钢中常见形状夹杂物形状修正系数的差异性,并分析粒子表面形貌和运动取向对形状修正系数的影响.粒子的形状修正系数与阻力系数满足线性正相关,可以用形状修正系数评价粒子的上浮去除能力;在体积相同情况下,同类型夹杂物粒子的去除能力依次为树枝状(垂直)＜粗糙球形＜立方体＜圆柱(半经6mm)＜圆柱(半经4mm)＜树枝状(水平)＜团簇状(水平)＜光滑球形;粗糙表面的球形其表面积约为光滑球形的2倍,其形状修正系数同时增加2.1倍.简单粒子的形状修正系数受运动取向影响较小,复杂粒子则受运动取向影响较大,树枝状颗粒垂直上浮时的形状修正系数约为水平上浮时的2倍.     

高产梳棉机梳理作用的理论探讨

对近代棉纺高产梳棉机发展中盖板反转、减少盖板根数、增加前后固定盖板和棉网清洁器等,提出了不同的理解并作出了理论分析.研究认为盖板反转时,转移分梳和接触分梳两种基本分梳作用仍不变,盖板反转使得纤维和纤维束在锡林盖板梳理区作反螺旋形的回旋运动,增加了盖板反复梳理的效能.对固定盖板梳理作用与工作区气流和棉网清洁器间的关系作了分析.     

空气喷射量对空气辅助喷射喷雾特性的影响

利用激光粒度仪分析了空气辅助喷射喷雾索特平均直径(Sauter mean diameter,SMD)的变化规律,并且分别在定容弹及光学发动机上开展了喷雾特性(喷雾锥角和贯穿距离)的试验研究,引入喷雾半锥角(α角和β角)的概念用以分析在有进气气流时空气喷射量对喷雾特性的影响.结果表明,增加空气喷射量可以改善燃油的雾化效果,特别是当喷雾燃空比γ小于0.8时,喷雾的SMD会有明显降低;在定容弹内空气喷射量的增大会使喷雾锥角减小,但对贯穿距离的影响不大;在光学发动机内由于进气气流的影响,空气喷射量的增加会使喷雾锥角增大,贯穿距离变小,同时喷雾锥角随时间的变化趋势也明显不同于定容弹内的试验结果.