微型离心风机内部流场的三维模拟与分析

采用修正的k-ε湍流模型对某一微型离心风机内部流场进行三维数值模拟,其结果与试验结果的对比表明,数值模拟具有较好的准确性和可信度.通过对数值模拟结果的分析捕捉到了风机内部许多重要的流动现象,发现压力和速度的分布具有明显的不对称性,靠近出口处更加显著.同时还发现风机出风口的流量和流速的分配也很不均匀.     

洁净室孔板型风口入流边界条件的处理方法

为准确快速模拟孔板型风口洁净室的室内气流组织,采用既能够准确表述送风口入流质量流量、动量流量,又不改变风口外形和位置的N点风口模型来描述孔板风口的入流边界条件。将该模型引入到三维计算流体力学(CFD)程序STACH-3中,对高2.1m、宽4m、回风口高0.4m、送风满足Re=5×104的全顶棚孔板风口送风、两侧下回风的洁净室进行了数值模拟,模拟结果与实验数据吻合较好,说明该模型可用于预测采用孔板风口送风的洁净室的气流组织。     

基于Workbench的除尘管道流固耦合数值分析

以大型消音除尘进气管道为研究对象,对其内部流场及结构场进行流固耦合数值分析。根据流体力学基本方程和流固耦合基本方程,应用CFX对管道内部流场进行模拟仿真,得出管道内压力、速度云图。将流场计算结果导入Workbench,利用流固耦合理论,得出耦合后管壁的压力分布和等效变形云图。仿真结果表明,空气流经管道时,从进风口处到出风口处,管道中压力水头转化成速度水头,压力减小,流速增大,出风口处产生负压;耦合后管壁存在微小变形,管壁四个角的变形明显大于壁面变形。     

高速列车牵引变压器的通风散热性能

基于高速列车在运行过程中,封闭设备舱内会产生大量热量,若不及时排除,会损坏设备舱内的关键设备,严重影响列车安全运行,采用实车试验和数值模拟相结合的方法,研究高速列车牵引变压器风道形式对其通风散热性能的影响。研究结果表明:冷却风道出风口平均风速的数值计算结果与试验结果较吻合,两者相对误差仅为2.9%,验证了数值计算结果的可靠性;当牵引变压器风道采用对称机构时,出风口风量与风道进口面积存在1个理论关系式,通过该式可以得到任意进风口面积下牵引变压器出风口风量。     

风筛式清选装置气流场的数值模拟与分析

为了研究风筛式清选室内气流场的分布情况,基于Reynolds时均化的连续方程、Navier-Stokes方程和标准的k-ε湍流模型构成封闭方程组,运用CFD软件Fluent,对不同的风机出风口角度、风机出风口风速和筛面中部与顶部距离3个参数进行了气流场数值模拟,分析了这3个参数对清选室气流场的影响,并进行试验验证.结果表明:风机出风口角度和筛面中部与顶部距离对清选室气流场的影响较大,风机出风口风速只影响到流速而对流场的分布规律影响不大,模拟结果与试验测量结果总体趋势基本吻合,这表明了利用Fluent进行数值模拟的正确性.     

高炉全偏心型贯流式风口结构对其寿命的影响

针对鞍钢炼铁厂全偏心型贯流式高炉风口的生产实践,对风口内冷却水流场、风口温度场及应力场进行了三维数值模拟并提出了改进对策.研究了不同给水工艺参数对全偏心型贯流式高炉风口寿命的影响,找出了易发生冷却死区的部位并通过改进其部分结构消除了冷却死区,又将风口端部冷却水通道由原半圆形改为半椭圆形,结果表明能使风口端部温度分布更均匀,降低了风口端部的最高温度,从而有效提高了风口寿命.     

一种地铁车辆新风进口局部流动阻力特性的数值模拟

本文应用FLUENT软件对某国产地铁车辆新风口的流场进行数值模拟,研究其流动阻力特性,得到不同条件下的u-ξ特性曲线,为设计优良的新风口和通风系统提供依据。     

重型装甲车乘员舱热环境优化分析

设计了一种采暖系统和一种结构合理的风道结构,达到了改善乘员舱热环境的目的.对采暖系统的结构参数进行优化设计,针对出风口倒角半径、风道轴线与X轴角度、出风口高度、回风口形式等四个因素,根据正交试验理论,确定出最优化设计方案,即出风口倒角半径为60mm,风道轴线与X轴之间的夹角为110°,出风口高度为570mm,回风口形式为Z-6-280×5.对最优化设计方案进行CFD数值模拟,同时监测驾驶员、乘员1和乘员2头部及脚部温度值,说明最优化设计方案的采暖系统对改善驾驶员、乘员1和乘员2乘坐热感觉起到了明显的作用.     

乘用车后排出风口风特性评价方法研究

汽车出风口是车辆空调系统的终端零部件,可被车内乘员直接接触与感知。出风口除了需要满足与车辆内饰相关的各项性能要求外,还需要保证自身的风特性满足要求。为此对后排出风口的风特性试验方法进行了研究。     

基于自然通风的既有游泳馆室内气流组织模拟分析

目的 分析既有游泳馆气流组织的影响因素,为改善室内自然通风状况、打造健康的室内空气环境提供设计参考。方法 以某游泳馆为例,采用Airpak软件对室内气流组织进行模拟分析,提出在自然通风下通过改变侧窗参数和增设天窗来改善室内空气的流速和走向。结果 通过模拟分析得出最佳参数：侧窗入射风角度为各150°、通风面积增加至12.42%、进出风口面积比为1∶2、进风口和相对出风口高位、相邻出风口低位、并增设2组面积各为5%的天窗,此时,坐席区最大风速由0.16 m/s提高到0.91 m/s,泳池区最大风速由0.22 m/s提高到0.47 m/s。结论 入射风与进风口形成一定角度可避免穿堂风;侧窗通风面积和进出风口面积比不宜过大或过小;侧窗进风口不宜设在较低位置;大空间建筑设置天窗可提高空间整体风速。     

主扇扩散塔结构与出口能量损失实验研究

矿井主扇扩散塔是矿井主通风机的能量回收装置.扩散塔内部耗能大小及出口能量损失多少受限于扩散塔结构形式.利用势流流场叠加原理,基于工程化的边界条件,设计了节能型扩散塔.借助扩散塔数值计算,确定了节能型扩散塔的最优断面扩大系数.通过多种工况的扩散塔模型实验,得出了扩散塔出口能量损失的分布与扩散塔入口速度间的关系,扩散塔实验模型出口断面的能量损失拟合曲线与数值计算的结果基本相似,揭示了主扇扩散塔结构形式与出口能量损失之间的关系.图11,表1,参15.     

风力机扩散放大器的数值分析与风洞实验研究

用CFD技术并使用FLUENT软件，采用二维模型对无叶轮风力机扩散器内部压力场、速度场进行数值模拟和风洞实验．计算不同风速时的渐扩直壁型、渐缩渐扩直壁型、渐缩渐扩前后流线型共3个类型11种不同形式的扩散器动力放大的流量比增益特性，最小截面处流量增加比率；比较不同形状、不同参数扩散器动力放大特性．数值模拟的壁面函数，对应不同风速下用增强壁面处理后的流量比与应用标准壁面函数时的流量比普遍下降，且更接近于实验值．在风洞试验中，测试了渐扩直壁型、渐扩弧线型、渐缩渐扩直壁型、渐缩渐扩弧线型4个不同类型的扩散器．研究表明，数值模拟和测试结果误差为10％左右，说明数值模拟有着较好的可靠性和实用性；扩散放大器在最小截面处的流量比率增益68％，研究结果为有叶轮情况下风力机带扩散放大器的优化设计提供了重要的参考和分析预报．     

直板型叶片扩压器流场的实验测量与数值研究

利用激光多普勒测速仪（LDV）测量系统测量了3个不同的工况下离心风机直板型叶片扩压器内部的三维速度场，并对叶片扩压器内部流场及其随流量变化的规律进行了分析．同时，在实验测量的基础上对整个实验风机进行了非定常数值模拟，并对比分析了扩压器内部及其上游流场的数值计算和实验结果．结果表明：数值结果与实验结果吻合得很好；沿着扩压器的流道方向气流的速度逐渐减小，非定常速度脉动也逐渐减弱，非定常速度脉动的频率和叶轮的叶片通过频率一致；随着流量的减小，扩压器的扩压能力逐渐增强，扩压器叶片压力面附近的低速区逐渐减小，扩压器上游及内部流场受蜗壳的盘、盖侧空腔影响逐渐增大．     

双进口方形分离器气固流动特性的数值模拟

采用RSM湍流模型对双进口方形分离器的气相流场进行数值模拟,得到了分离器内的速度场和压力分布;同时采用拉格朗日模型对方形分离器内固体颗粒的轨迹进行模拟。结果表明:双进口方形分离器内速度场和压力场的对称性较好但气流旋转强度不大且容易衰减;不同粒径、不同位置入射的颗粒轨迹有较大差异,细颗粒入射时分离器内容易形成气流短路现象,颗粒靠近分离器顶部入射时分离器内容易造成上灰环现象,给方形分离器的分离效率带来了不利的因素。将方形分离器筒体的四角改为切形倒角,可以很好地改善分离器的流场,并能有效提高分离器分离效率。     

方管铝型材喷水冷却温度场模拟及影响因素分析

为了解决方管铝型材冷却不均的问题,利用有限元分析软件Fluent,对方管铝型材喷水冷却的温度场进行了三维瞬态数值模拟,分析了方管铝型材特征点的温度场变化规律,研究了挤出成形速度、喷嘴纵向间距及喷嘴横向间距对方管铝型材冷却温度场的影响.结果表明:挤出成形速度和喷嘴纵向间距对方管铝型材纵向温度场影响明显,而喷嘴横向间距对温度场的影响主要表现在横向上.采用最大的挤出成形速度、最小的喷嘴纵向间距和80mm的喷嘴横向间距可以得到较均匀的冷却温度场.     

对方形散流器送风口的数值描述方法及应用

在对室内空气流动进行数值模拟的过程中,对送风口的描述是影响模拟效果的重要因素之一．已有的风口模型相对于具体设备而言缺乏针对性,且不便于实际操作,不适应工程模拟的需要．为了寻求一种简便易行的描述方法,以工程中常用的方形散流器为研究对象,从其结构入手进行分析,得到流速分布曲线及计算式,进而提出新的描述方法．模拟过程中采用控制容积法离散方程,将流速定义在控制面上,并引入时间项作为松弛因子．通过模拟具体问题,预测出散流器出口附近的流速分布,并与实测结果比较,验证了描述方法的可靠性和可行性．最后应用模拟结果对传统的散漉器设置方式提出改进意见．     

前混合水射流喷丸喷嘴内流数值模拟

为研究弹丸在前混合水射流喷丸喷嘴内的运动特性,应用FLUENT软件对前混合水射流出口带圆柱段和扩散段的圆锥收敛形喷嘴内液固湍流进行了数值模拟。控制方程为连续相采用三维不可压缩稳态雷诺时均N-S方程,湍流模型采用k-ε模型,离散相采用拉格朗日模型。分析了喷嘴出口圆柱段长度、圆锥收敛角和出口扩散段对内流特性的影响。结果表明,出口圆柱段长度为30 mm、圆锥收敛角为13°时,连续相可以获得最大的轴向速度,且离散相的加速效果也最佳;出口带扩散段的喷嘴使得连续相和离散相的出口速度均会下降,但会增大喷丸的覆盖率,提高喷丸工作效率。     

循环流化床脱硫器文丘里式入口对流动特性的影响

以循环流化床脱硫反应器为研究对象，所建的实验装置采用了工业上最新应用技术——文丘里管气体分布器，对文丘里扩散段和提升管内的速度场进行了测量，用速度分布不均匀度的概念详细讨论分析了气体轴向速度沿径向位置的分布和轴向发展规律，并与数值模拟解进行了对比．研究结果表明，装置的侧向进口结构和回料管的存在严重影响提升管底部气体速度分布的均匀性，提升管底部产生了不良的气体流动行为，在回料管一侧，甚至出现了旋涡，提升管段的稳定流动区域远离提升管的进口端．     

叶片扩压器安装角对高负荷离心压气机流动及性能的影响

本文以某高负荷离心压气机为研究对象,运用三维粘性数值模拟方法考察了不同叶片扩压器进口安装角对离心压气机流动及性能的影响。分析结果显示,叶片扩压器进口安装角对离心压气机流动及性能影响很大,过小的安装角会造成流道堵塞,产生拉瓦尔喷管效应,使整级效率急剧降低。叶片扩压器在合适的安装角范围内,随着进口安装角的增大,压气机等熵效率变大,总压比升高,但工作裕度却逐渐减小。由此可知,叶片扩压器具体安装角的确定要根据效率、压比和工作裕度的综合考虑所定。     

单方柱绕流的直接数值模拟研究

为了揭示柱体绕流的湍流流动机理,采用直接数值模拟方法对雷诺数为1200的单方柱绕流工况进行研究。首先通过与文献中斯特劳哈尔数、平均流速和表面压强系数等统计量进行对比,验证了数值方法的可靠性。其次采用本征正交分解方法系统地提取流场中的相干结构,结果表明：对于速度场的模态分解,第一阶模态代表平均速度场的特征,第二、三阶模态提取的是流场中的低频大尺度旋涡特征,第四、第五阶模态提取的是流场中的高频小尺度旋涡特征。最后基于联合概率密度函数分析速度梯度张量第二、第三不变量,发现方柱下游大致可分为两个流动阶段：发展阶段,流场以涡流层结构和耗散作用为主,涡流管结构逐渐生成;成熟阶段,流场中湍流结构伴随着高涡量拟能和高能量耗散率。