耗散修正湍流模型在有个性通风机舱气流模拟中的应用

针对机舱大空间与局部个性通风口之间的高比例尺度问题给舱内气流数值模拟带来的网格质量与数量挑战,通过引入适于个性通风口圆射流的数值耗散修正模型(MDR k-ε湍流模型),并采用合理的机舱网格尺度配比,实施了有温差单排机舱舱内气流流动特征的数值模拟.通过与实验对比,验证了模型的可靠性,进而数值探究了个性通风口射流作用对舱内气流和乘客舒适度的影响,为舱内颗粒污染物控制的进一步研究提供了基础.     

电动螺旋桨飞机舱内噪声特性分析及优化

电动螺旋桨飞机运行中机舱内噪声,严重影响驾驶员和乘客乘坐的舒适性,因而对其舱内噪声特性研究十分必要。以某型电动螺旋桨飞机为研究对象,对其运用大涡模拟计算螺旋桨旋转产生的气动噪声并将其作为舱内噪声的边界条件,采用有限元法(finite element method, FEM)、边界元法(boundary element method, BEM)耦合理论得到封闭声腔下舱内声振耦合声场分布,通过试验场点与数值场点来对比验证。研究表明,随着螺旋桨转速升高,在飞机的头部和尾部处声压级较高,舱内场点总声压级试验结果与数值计算结果非常吻合,在飞机巡航时人耳处总声压级最大误差为3.6%。以人耳处A计权为目标值,通过响应面法优化飞机舱内噪声,建立了人耳处总声压级(计权A)与各个试验因素(材料、厚度、特征角)之间二次方模型,结果显示人耳处总声压级(计权A)降低了12 dB。证明了计算电动螺旋桨飞机舱内噪声方法的准确性,为舱内噪声优化提供了一种简单有效的方法。     

汽车发动机舱散热性能实验及数值研究

针对后置式汽车发动机舱过热问题,以某混合动力汽车为研究对象,运用3D/1D数值耦合方法,建立了发动机舱散热系统的耦合计算数值模型.通过耦合数值计算,对不同环境温度和车速条件下的机舱发动机部件表面对流换热系数、机舱空间流量系数进行了研究,总结了对流换热系数、流量系数的一般性规律,并拟合了相应的经验关系式,为发动机冷却系统一维模型以及发动机舱的设计研究提供了参数依据和理论基础.同时通过对机舱热流场分析,发现不同的机舱布置形式下,对流换热系数和机舱流场有明显影响.     

装载机冷却系统流场均匀性的CFD分析

运用CFD数值模拟技术,引入速度均匀性指数和速度变异系数的概念定量分析装载机冷却系统流场均匀性程度,利用速度矢量图、旋转涡量占比等值分布图分析装载机冷却系统流场不均匀的原因。研究表明,流场速度均匀性指数等于09时,与速度变异系数等于025时的流场均匀性相当,速度均匀性指数可以作为诊断流场是否均匀的标准;比较不同截面上的流场均匀性评价指标发现,散热舱内流场的均匀性在入口段表现优秀,在冷却风扇上下游却不合格,且均匀性程度沿冷却空气的流动路径逐渐降低;旋转涡量占比大是导致冷却系统流场不均匀的主要原因。试验测试结果验证了CFD数值模拟的可靠性,可为装载机冷却系统设计提供有效指导。     

汽车环境风洞和环境舱流场品质的对比研究

汽车环境风洞和环境舱的流场品质直接影响汽车的各项热气动性能测试结果的准确性。采用试验与计算流体动力学（CFD）仿真相结合的方法研究对比了环境风洞和环境舱的流场品质。试验测试了环境风洞和环境舱试验段特定区域的风速均匀性、边界层厚度、轴向静压梯度和动压稳定性等流场参数,使用CFD方法对环境风洞和环境舱进行流场三维数值模拟。通过对比环境风洞和环境舱的整体流场特征,分析了影响环境风洞和环境舱内流场差异的原因。试验和数值仿真结果表明：汽车环境风洞试验段流场的风速均匀性、边界层、轴向静压梯度、动压稳定性以及气流和风速分布等流场品质明显优于汽车环境舱。     

客舱内自然对流运动对流场影响的实验研究

空间狭小且乘客密集的客舱内流场是自然对流与强制对流相互作用的结果.针对自然对流对舱内流场的影响,以Boeing737-200的7排模拟舱为研究对象,采用二维粒子图像测速法(PIV)测量舱内流场,对比等温与非等温流场定性分析自然对流的加入对舱内热环境的影响:宏观上,可加强流场对称性和流速分布均匀;微观上,加强射流卷吸和削弱贴壁效应.在此基础上进一步设置多种设计范围内的合理实验工况,以阿基米德数(Ar)和雷诺数(Re)量化分析自然对流运动对射流和整体流场的影响:自然对流作用的增强使射流衰减趋势更加缓慢,射流中心衰减系数Cw与Ar存在正比的线性关系;Re3,800和Ar6时,可在过道中线一侧形成完整涡旋流动.     

民用飞机空气管路泄漏计算分析

民用飞机空气管路内通常是高温高压气体，若管路泄漏会对舱内人员和设备造成极大的影响。通常对易泄漏的区域会布置探测系统，而探测系统的位置布置和反应时间等的确定，则依赖于管路泄漏后的流场和温度场分布。     

不同进风速度下船舶机舱火灾烟气组织特性研究

本文以某散货船为研究对象,采用了FDS软件对该机舱火灾进行了数值模拟。分别分析了机舱进风速度分别为1 m/s、2 m/s、3 m/s下烟气浓度及温度变化规律,并认为当风机速度为3 m/s时,烟气浓度值最小而舱内的温度降低幅度最大。     

不同季节飞机客舱环境的主客观实验研究

通过在真实MD-82飞机客舱环境实验平台上模拟短途飞行,将客观环境参数测量与对受试人员的主观问卷调查相结合研究不同季节下舱内热舒适和空气质量.其中,客观测量参数有:噪声、照度、舱壁和舱内空气温度、空气流速、CO2及悬浮颗粒物浓度.两组志愿者(普通乘客和乘务人员)分别在春季(过渡季)与夏季填写有关舱内热舒适和空气质量调查问卷对舱内环境进行反馈.通过客观参数测量和问卷调查结果,对机舱环境参数进行评价,并研究不同季节时不同中国人群的热舒适区域.     

无人机流场数值模拟及机舱出风对比分析

为研究无人机在两种蒙皮结构下的流场分布情况,基于CFD方法对无人机流场及机舱出风进行了数值模拟及对比分析。结果表明,两种蒙皮结构下散热器入口风量基本一致,减速器及排气管附近风速分布均匀,利于该区域冷却。蒙皮结构2状态下机舱前端出风量占总风量的54%,排气管处两个风口的出风占比约为40%,排气管冷却较好;电机截面风量较好,且热风直接从电机下方孔流出,出风顺畅。因此,蒙皮结构2相比蒙皮结构1在机舱出风上更有优势,建议选择蒙皮结构2作为蒙皮方案制作样件。     

基于STAR-CCM+的冷却水套三维仿真分析

冷却水套是发动机冷却系统的主要散热部件之一,水套结构的合理设计对发动机工作性能有着重要的影响。冷却水套主要由缸头水套、缸垫、缸体水套组成,其中,缸头水套的鼻梁区为高温区域,产生的热量需要高效的冷却才能保证其散热性能。为评估水套结构设计合理性及系统分析水套内冷却液的流动特性,采用CFD分析软件STAR-CCM+对某发动机冷却水套进行了数值模拟研究,提出了一种基于流动路径的冷却水套结构改进方法,通过对冷却液流动路径及速度分布均匀性的数值模拟相关研究,可以有效对现冷却水套冷却液流动不足进行优化改善,明显提升鼻梁区、排气侧区域的冷却,整体改善冷却水套的散热性能。基于流动路径的冷却水套CFD仿真及结构改进方法可为发动机冷却水套的设计及优化提供理论指导。     

航空发动机核心舱燃油泄漏流动

针对大型客机持续不平衡振动叠加装配应力会引发燃油管路泄漏问题,以某一典型发动机机型为研究对象,探讨发动机核心舱空间结构及燃油管路分布,由核心舱燃油泄漏的事故引入,分析核心舱内燃油管路的泄漏形式和泄漏量;基于模型进行油气泄漏的冷态计算,研究裂纹泄漏形式下,泄漏位置对冷态流场的影响;针对裂纹、安装两种泄漏形式,仿真计算油气...     

考虑再循环风的飞机座舱引气污染仿真研究

目前,系统仿真以及计算流体力学(CFD)仿真是研究飞机环控系统以及座舱流场的主要手段。通过系统建模仿真可以获得飞机环控各个子系统及各个部件的主要工作参数;通过计算流体力学仿真计算可获得飞机座舱内详细流场参数。飞机环控系统与座舱作为一个连续的整体系统,在实际工作中相互依存、相互影响,然而在研究中却往往被割裂开,顾此失彼。通过AMESim与Fluent耦合仿真,研究了在考虑环控系统再循环风影响下,飞机环控系统——座舱整体模型中污染物的进入、扩散以及排除。通过对比有回风、无回风工况的差异,证明了耦合仿真方法在环控系统——座舱研究上的适用性。由计算结果可知,考虑再循环系统与不考虑再循环系统导致的座舱内CO污染物的扩散及排除规律完全不同。     

大型客机座舱合理排数的数值模拟

由于计算资源的限制,设计座舱的气流组织采用全舱数值模拟的方法不够科学,确定合理的座舱环境模拟排数是获得气流组织真实信息的基础.为此,用经过验证的计算流体力学（CFD）方法对单通道座舱合理排数进行了数值模拟研究,包括空舱及满员两种情况;研究的座舱排数分别为1排、3排、5排、7排及9排,模拟工况为热天巡航,数值模型采用RNG k-ε模型.研究发现,对于空舱情况,由于复杂几何及边界条件对舱内气流的影响,至少需要5排座舱才能得到较合理的计算结果,7排及7排以上的座舱排数能得到准确的计算结果;满员情况下,由于人体热羽流对舱内气流流动起主导作用,故3排及以上的座舱排数能得到准确的计算结果.基于已确定的合理座舱排数,对半满员及满员两种情况下舱内的气流组织进行了对比分析.与满员情况下舱内气流组织呈对称分布不同,半满员情况下,每一排的气流都偏向人员多的一侧.     

170F柴油机离心式风扇的试验研究

本文介绍四冲程170F柴油机的单面及双面鼓风离心式风扇的特性。以及风扇流量脉动的试验和分析,对比了使用两种风扇的柴油机全负荷特性,试验结果表明,采用双面鼓风离心式风扇可提高该机的性能。     

某轿车发动机舱热流场实例研究

某轿车在进行整车冷却温度场试验时,发现其发动机舱内进气口、散热器风扇表面、转速传感器、蓄电池表面等零部件温度值均超其设计耐热极限值,为了解决这一问题,通过计算机模拟,运用流体分析Fluent软件对发动机舱进行热流场仿真分析,发现发动机舱内部流场回流严重,通过优化分析,增加泡沫缓冲块以及封堵前格栅盖板后,发动机舱内部回流现象被有效控制。     

直升机座舱空气分配管路系统设计及仿真

飞机舱内的空气分配系统是决定舱内气流组织重要部件,舱内的空气品质及人员舒适性越来越受到关注,对于这一系统的研究也越重视。为保证座舱内合适的空气参数条件,实现制冷、加温和通风换气,满足全飞行包线下的指标需求。基于某型直升机座舱布局,开展了座舱空气分配管路系统设计及仿真研究。通过需求分析,明确设计技术指标。详细设计了座舱空气分配管路系统布局方案,并计算了供气口及分配管路尺寸参数。基于Flowmaster软件平台,建立了管路系统仿真模型,利用流量配平仿真计算,实现了管路系统的流量分配。通过与试验数据对比,供气口流量分配误差满足工程要求,验证了仿真结果的可靠性和系统方案的可行性。最后,针对直升机全飞行包线范围内管网风阻和供风口流量的变化,对技术指标进行了仿真计算校核。结果表明,所设计座舱空气分配管路系统方案合理可行,满足设计指标要求。     

并联式TBCC发动机排气系统气动特性研究

采用变比热计算方法对Ma7一级并联式TBCC发动机排气系统的内外流场进行了三维数值模拟研究,分析了其在整个飞行包线范围内的气动特性,研究结果显示:在涡轮模态过程中,当马赫数较低时,排气系统的气动特性较差,随着马赫数的增加其性能逐渐好转;在模态转换过程中,虽然排气系统的流场结构十分复杂,但是没有出现明显的流动分离现象,整个排气系统气动特性变化平稳,有利于模态转换的顺利完成;在冲压模态过程中,排气系统的流场结构均匀,推力系数虽然略有降低,但是总体保持在一个比较高的水平。     

农田作业工况下拖拉机性能仿真分析与试验

探究拖拉机在农田作业工况下的动力性及经济性对有效提高农用拖拉机动力传动系统匹配的合理性具有重要意义。首先,定义了拖拉机农田作业工况下的性能评价指标。然后,应用Cruise软件搭建了农田作业工况下拖拉机整车仿真模型,根据实际性能仿真需求,在软件中设置相应的计算任务,完成了农用拖拉机的动力性和经济性的仿真分析。仿真结果表明,拖拉机的动力输出能够较好的适应农机具的加载特性及土壤的特殊性,并具有一定的动力潜力,体现了较好的动力性,在低档位及高档位高转速工况下,体现了良好的燃油经济性。最后,进行相应的实车试验,完成了仿真模型的校验,验证了搭建的拖拉机仿真模型的准确性,此模型可以为后续的拖拉机动力传动系统优化匹配提供模型参考。