发动机冷却水套的计算流体力学分析及 结构改进

为评估某发动机冷却水套结构设计的合理性,基于计算流体力学(Computational Fluid Dynamics, CFD)分析方法,采用STAR-CCM+软件对一款双缸发动机冷却水套进行流场数值模拟分析.通过对该冷却水套的速度场及缸孔流量分配进行分析,发现该双缸发动机冷却水套的结构设计存在不足,会造成左缸冷却效果好而右缸冷却效果差的两缸冷却不均匀现象,右缸大部分区域的换热系数低于5 000 W/(m2·K),因此,需要提升冷却水套的冷却性能.基于流动路径及流量分配合理性的综合评估方法提出了冷却水套缸孔布局的改进方案,并对冷却水套改进结构进行了CFD模拟.结果表明:改进后,排气侧、鼻梁区等高温区域的冷却效果得到保证的同时,左缸和右缸的冷却均匀性得到明显的改善,冷却水套壁面平均换热系数的提升非常明显,基于流动路径及流量分配合理性来设计缸孔布局的方法是有效可行的.研究结果可为冷却水套的改进设计提供方法指导和仿真数据支撑     

新型2D25卧式柴油机冷却水套CFD分析

针对新型2D25卧式柴油机冷却水套结构,采用NX5.0软件建立了冷却水套三维分析模型,并应用CFD软件AVL-FIRE,对冷却水套进行三维流动仿真计算,详细分析了冷却水套速度场、换热系数分布、流量分布、压力损失等流场特征。结果表明,该两缸柴油机冷却水套整体水流平均速度约为0·8m/s,基本能够满足设计要求;缸体、缸盖处水流平均速度分别为0.898m/s、0.67m/s,但从换热系数、缸盖上水孔流量及截面速度看,该冷却水套各缸冷却不均、局部存在流动死区,有待进一步改进。     

蒸汽冷凝器流动传热过程的准三维CFD模拟算法

管侧冷却水在流向和横向(垂直于流向)上的分布对管壳式蒸汽冷凝器内部各物理量的分布和冷凝器的设计优化都会产生影响,因此有必要对其进行研究。该文提出了一种考虑冷却水横向分布的准三维CFD模拟算法,并基于自主开发的二维CFD冷凝过程数值计算代码ConDesign-2D对已有算例进行了模拟。结果表明,冷却水沿流向的温升不容忽略,它直接降低了换热温差,进而影响到了冷凝速率等物理量的分布,冷却水的横向分布也使得冷凝速率分布更加均匀。相比二维模拟,该算法能解析出流场在冷却水流向上的第三维分布信息,又避免了全三维模拟带来的高昂计算成本,可以应用于实际冷凝器的模拟计算。     

基于系统仿真和计算流体动力学的冷凝器管路优化

将制冷系统仿真与计算流体动力学(CFD)模拟相结合,对一风冷双系统屋顶机的冷凝器进行管路布置的优化研究.CFD模拟空气的流动,得到冷凝器迎风面速度分布.通过制冷系统模型,对管路布置优化前后的冷凝器和制冷系统进行仿真计算.从部件和系统两个层面评价管路布置的改善效果.在部件层面,改进后的管路布置使冷凝器的换热量提高24.1%.在系统层面,单个系统运行时的制冷量增加3.6%,制冷系统性能系数(COP)提高8.1%.本研究思路对于相关产品的优化设计具有参考价值.     

发动机气缸盖冷却水流动试验及CFD分析

针对高强化发动机气缸盖的冷却问题,采用流量压力测量法和染色剂法对透明气缸盖水腔进行了水流分布试验,得到冷却水在缸盖复杂水腔内的流场分布和水腔的流动阻力与进出水孔的流量,并对缸盖水腔不合理的地方加以改进;然后用FIRE软件对改进前后的缸套水腔冷却水流动进行数值模拟,得到冷却水在缸盖水腔内的三维流场．将试验结果与CFD分析结果加以对比,表明水腔改进后流量和压力分布合理,微涡和流动死区减少,同时数值模拟计算所得的冷却水流动方向和流量大小与试验测量和观察结果相一致。     

基于CFD的滚动转子压缩机排气阀片性能分析

基于已验证的滚动转子压缩机计算流体动力学(CFD)模型,获得阀片工作的周期性气体载荷,并利用 Workbench软件对排气阀片进行瞬态动力学分析和疲劳寿命预测.分析阀片及阀背板的几何参数对阀片通流面积和寿命的影响,分析得到阀的通流面积和疲劳强度与阀片厚度、阀片特征升程有关.在特定工况下,取阀片厚度为0.305mm,阀片特征升程为2.5mm,兼顾阀片的通流面积和疲劳寿命,得到较理想的性能结果.在此基础上,优化了阀背板型线,优化后的阀片通流面积增加8.63%,最大应力减小107.4MPa.研究结果对滚动转子压缩机排气阀片的设计提供了有效参考和评价方法.     

静电纺纳米纤维的纺程形态模拟

采用计算流体动力学(CFD)对静电纺射流进行计算机模拟,采用POLYFLOW软件在二维空间上对稳定段射流的运动形态进行2D模拟,采用FLUENT软件对不稳定段射流运动形态进行3D模拟.采用专用前处理软件GAMBIT建立几何模型和生成网格.模拟结果显示:当溶液流速不变时,射流直径随牵伸力的增加而变小;但当牵伸力太大时,射流在运动的过程中不再仅仅是变细,在某一位置会出现先变粗再变细的情况;当牵伸力达到一定程度时,稳定射流消失.对于不稳定射流的模拟结果发现:在牵伸力小的情况下,射流容易发生弯曲;在牵伸力大的情况下,射流发生弯曲的位置即不稳定点离喷头远.模拟结果与实验结果十分吻合.     

基于CFD方法的船体下水水动力分析

为给船体下水提供水动力参数,采用计算流体动力学(CFD)方法对船体从船台上纵向重力式下水过程进行动力学分析.计算每一时刻的流场压强和船体所受水作用力(矩),并通过求解船体运动方程获得船体运动的速度和滑程.数值预报结果与经验公式以及试验比较均表明,该方法计算所得运动参数与试验偏差较小,可满足工程精度要求.     

过热蒸汽袋式除尘器CFD分析

过热蒸汽袋式除尘器是以过热蒸汽为动力的过热蒸汽气流磨的重要组成部分。利用计算流体动力学（CFD）软件的FLUENT工具模拟及评价了按照传统方法设计的过热蒸汽袋式除尘器，通过对滤袋间隙气流、温度场、压力场的分析显示，按照传统的设计方法模拟设计的过热蒸汽袋式除尘器流场分布均匀，能满足设备运行要求，相关参数可为设备改进及工业放大提供依据。     

折流式移动流化床COREX煤气预还原粉铁矿的数值模拟

建立了折流式移动流化床内粉铁矿预还原的二维气固反应流CFD模型.模型的数值求解采用PHOENICS和FLUENT的联合求解与之前的实验结果相比,在冷态条件下单床层平均压降和气固相流动行为的数值模拟结果与其基本一致,得出所提出的数学模型是可靠的.在此模型基础上,对采用COREX输出煤气对铁矿粉预还原的工艺过程进行热态模拟.在模拟的工况条件下,还原气温度的整体降幅700 K,气相CO和H2还原势的利用率分别达到38％和26％,矿粉的还原分数达到75％,即反应器内有良好的气固换热而且对COREX煤气还原势的利用率较高,实现了对还原气热能和还原势的梯度利用.     

采煤工作面通风降温效果的数值模拟研究

为了深入研究矿井降温过程中工作面的流场情况及降温效果,运用CFD软件Fluent对U型通风方式下,工作面采掘空间的温度场分布和降温效果进行了模拟研究。结果表明:沿风流进风巷、工作面至回风巷的过程中,矿井风温逐步升高,采用进风巷送冷风距工作面较近降温效果较好;长距离工作面尾部降温效果不明显,在工作面中布置小型空冷器会产生较好的降温效果。     

基于STAR-CCM+的船舶破舱进水模拟

船舶海难事故严重影响人员和船舶安全,所以研究船舶稳性具有现实意义和实用价值.在选定了船舶的破损位置、破口形状及尺寸、舱室位置及大小等因素下,研究受损船舶的流体运动特性和在每一时间步长下的进水情况,利用破舱位置、进水量等信息预测船舶的物理行为,对破舱船舶进行时域模拟研究.首先利用STAR-CCM+对一艘标准箱型驳船模型破舱进行模拟研究,验证研究方法准确可行;再利用该方法对一艘渔政船进行破舱进水时域模拟研究.利用这种研究方法可对船舶稳性进行计算与评估,研究结果可为有效减损及扶正提供参考,并为船舶破舱设计提供重要依据.     

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。     

铸铁水平连铸用圆结晶器冷却水道设计的研究

利用计算机数值模拟方法系统地研究了铸铁水平连铸用矩形截面螺旋水道圆结晶器水冷套中水道结构尺寸和水流量对结晶器换热能力的影响结果表明：在等水压条件下，一定长度及直径的结晶器，其水道截面一定时，水道宽度是结晶器换热能力的控制因素；在其它条件相同时，水道截面积增加能有效地提高换热能力；水流量在很大范围内对结晶器换热能力有调节作用。针对铸铁凝固特点，提出铸铁水平连铸用圆结晶器冷却水道的设计原则。     

某电机环形水套流场计算流体动力学模拟及结构优化

为研究某摩托车用电机环形水套流场特性及电机温度场分布,采用STAR-CCM+对某摩托车用电机环形水套的冷却循环进行数值模拟,研究了不同水套结构、水泵转速及环氧树脂填充对水套流场特性及电机温度分布的影响.结果表明,原水套结构流量分配不均匀导致电机线圈温度较高且存在较大的温度梯度.优化后长、短支路流量分配均匀,冷却液的利用...     

再生污水回用循环冷却水的分析研究

文章阐述了再生污水回用于循环冷却水系统所出现的新问题 ,并且针对新出现的问题提出了建议和解决方法。     

氧枪喷头冷却水流动特性的数值模拟

采用紊流的K—ε模型研究紊流流动现象，利用通度系数法处理计算域中的非直边界，对某钢铁公司氧枪喷头中冷却水的流动特性进行了模拟．结果表明，现用喷头由于兜水板设计不合理，在喷头端面中心区存在死区而不能进行有效冷却．文中对兜水板的结构进行了优化．模拟计算表明，优化后的喷头可确保冷却水以高速流遍整个喷头端面，达到对喷头端面有效冷却的目的．     

火力发电厂空调冷却水系统分析

作者通过对8个火力发电厂进行调研，收集了有关集控室空调冷却水的设计方案、水质资料及运行情况，来分析说明采用哪一种冷却水系统最安全、经济。