流道形状对PDC钻头头部流场影响的数值模拟

利用计算流体力学对两种不同流道形状的PDC钻头头部的三维流场进行了数值模拟.流场的网格划分采用混合网格形式,保证了计算精度和计算速度的要求.对两种钻头模拟结果表明,流道形状的改变对钻头流场存在较为明显的影响.通过对钻头表面和流场中截面的静压云图和速度矢量图的对比分析表明,改变了流道形状的钻头2的流场明显优于钻头1的流场,且模拟结果得到了实验的验证.     

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。     

基于三维表面纹理合成的流场可视化

本文提出了一种基于三维表面纹理合成的流场可视化方法。不同于传统的基于二维静态纹理的流场可视化,该方法在流场中添加了光照信息,可以得到任意光照和视角条件下的流场图像,从而使得可视化结果更加直观、真实。采用方向性三维表面纹理来表示流场的矢量信息,并结合3I重光照方法实现了任意光照和视角条件下的流场可视化。     

两种网格在振荡流反应器三维流场计算中的比较

借助商业计算流体力学软件CFX,采用非结构化和结构化两种网格对内设周期圆环挡板的振荡流反应器内的三维流场进行模拟计算,并将两可视化计算流场与实验流场进行比较.结果表明:两者的仿真计算均较好地反映了真实流场的流型,计算液体力学为研究和设计振荡流反应器提供了较好的方法和工具;随振荡雷诺数的增加,两计算流场和实验流场均存在由对称向不对称转化的流动模式的转型.     

流场法探测堤坝渗漏数值模拟及分析

为深入研究拟流场基本特征和流场法探测原理,完善流场法探测堤坝渗漏入口技术,从建立拟流场数学模型入手,通过对有渗漏典型堤坝工程拟流场进行有限元法数值模拟计算,得到了拟流场电位、电场强度及电流密度等主要物理量分布的基本特征。拟流场中电极附近电位、电流密度及电场强度呈尖峰状密集分布,其他区域数据幅值很小,且均匀分布;渗漏通道入口将引起堤坝前局部水域拟流场电流密度和电场强度数值异常突变。模拟结果表明流场法可以探测出渗漏通道入口,探测设备需要具有较小分度值和较强的抗干扰能力。     

航空发动机排气引射器推力性能研究

根据发动机排气引射器流场的特征，建立了引射器内流场和排气系统外流流场的一体化三维数值模拟计算模型,得到了整个流场的基本参数;对引射器出口截面流场进行了理论分析，采用某型发动机引射器的尾流流场实验数据对模型进行了实验验证,理论分析和实验验证结果表明模型建立准确可靠。最后采用微元法,结合得到的流场参数计算了使用不同引射器时发动机的推力大小,并给出了各波瓣引射器相对于引射器1的推力损失情况。     

PEMFC流场的数学模拟

质子交换膜燃料电池（PEMFC）流场是影响其电池性能的重要因素．建立了针对PEMFC流场分析的数学模型，并对5种常见形式的流场进行了模拟计算，考察了其中气体流速及电流密度等物理量的分布情况．模拟结果显示，流场形式对电流密度分布影响很大，适当拉近上游和下游流场之间的距离可以促进电流密度的均匀分布．所建方法可以用来评价流场，对流场形式的设计有指导作用。     

基于HSV颜色模型的二维流场可视化

为解决流场图像流速大小和流动方向的显示问题,在线积分卷积(LIC)算法的基础上,结合HSV颜色模型,提出一种新的二维流场可视化方法.该方法将流场速度方向映射为色度,将流速大小映射为饱和度,将LIC值与亮度关联起来,从而合成新的流场可视化图像.新的流场图像不仅保留了LIC图像高分辨率的流线纹理特征,而且还展现了流速大小和流动方向.目前该方法已经成功应用于二维爆炸流场的可视化.实验结果表明,该方法可以有效改善流场的可视化效果.     

动力学模态分解方法重构及预测流场误差分析

利用动力学模态分解(dynamic mode decomposition,DMD)方法可以实现非定常流场的分解、重构和预测,但该方法重构和预测流场的误差需要给出定量分析.鉴于此,提出了定量描述动力学模态分解重构和预测流场的误差分析方法,以雷诺数Re=80的圆柱绕流二维流场数值模拟结果为例,研究了非线性流动和周期性流场重构和预测误差的动态变化情况.结果表明:依据能量大小确定的模态反映了流场的主要相干结构;低频、低增长/衰减率和大尺度的相干结构能量占比大,对流场的影响较大;DMD方法可以准确重构非线性和周期性变化流场,重构的误差小于10-10,预测流场的误差较重构流场出现跳跃增大现象;DMD方法预测非线性变化流场的误差在样本时间区间内较小(小于10-3),超出样本区间误差的发展急剧增大,变化情况依赖于数据样本;预测周期性流场的误差稳定在10-4左右.     

多旋翼对舰船甲板流场影响数值研究

为了研究多架直升机同时悬停时对舰船甲板流场特性的影响,采用Fluent软件对直升机多旋翼结构和舰船耦合流场进行数值模拟,分析了不同风向工况下的流场结构、螺旋度分布以及湍动能.结果表明:各旋翼周围的流场参数相互耦合、相互影响;侧风的加入使得流场结构更加紊乱,形成来流、多旋翼与上层建筑之间的混合流场;湍动能超限区域覆盖了整个甲板流场,这对于直升机的起降是非常不利的.     

四通道燃烧器冷态流场优化的PIV测量

利用粒子成像测速仪PIV对水泥生产中回转窑冷态模型内四通道燃烧器出口附近的流场进行测量,考察不同的轴流风、旋流风、煤风和中心风之间的比例关系对流场的影响作用,分析了四种不同工况下的燃烧器出口的流场特性．结果表明轴流风和旋流风速度对燃烧器形成的射流场影响最显著．其中轴流风促进内部回流区的形成,旋流风减弱内回流区的形成,但能够加强流体和煤粉的充分混合,避免煤粉燃烧时局部高温区的形成．因此适当增加轴流风量和旋流风量可以起到降低烟气中的NOx含量的作用．     

采用软测量技术提高变风量空调系统的性能

变风量空调箱是变风量空调系统中最关键的设备,其串级控制系统由内、外环2个回路组成.作为内环的风量控制回路对变风量空调的性能起着重要作用.将高等过程控制中的软测量技术应用于内环回路的风量测量,使用软测量技术得到的测量结果对风量传感器的运行进行动态监测,当风量传感器的测量结果与软测量结果相差达到一定程度时,可以认为风量传感器出现了故障,在报警的同时,使用软测量结果临时替代风量传感器作为风量的测量值,仍可以使变风量系统具有较好的运行性能.     

热线式空气流量计的测量技术

热线式流量计是一种可以直接测量空气质量流量的传感器.介绍了热线式空气流量计的基本原理,分析了恒流和恒温2种工作方式下测量电路的设计方法,推导出了2种工作方式的流量方程.研究了温度补偿方法和测量结果的处理方法,对所设计的热线式空气流量计进行了标定及输出结果的拟合,结果表明热线式空气流量计能够进行空气流量的精确测量.     

复杂公路隧道火灾风网稳态求解模型及应用

为计算火灾情况下复杂公路隧道中风流的温度与流量,分析了以质量流量为未知数、含交通风压的隧道风网稳态分风模型。基于隧道围岩与烟流的稳态换热得到隧道风温的计算式,并用平均风温计算各段隧道的热风压。给出了用网络解算与稳态换热迭代求解热风压的流程。针对此模型,编制了相应计算软件,并对50MW火灾下某平导半横向式通风隧道进行了计算,对隧道有效求援时间以及控风措施进行了分析。结果表明:隧道热风压与隧道分配到的风量存在相互依赖关系,采用迭代求解提高了风量与热风压的计算精度;依据此模型开发的软件可以方便地对任意复杂隧道、在任意位置发生火灾时的通风系统进行计算,有助于隧道设计与运营管理中对火灾应急预案的制定。     

综采工作面采空区漏风规律数值模拟

为得到综采工作面及其采空区的流场分布,基于通风网络理论推算得出采空区漏风阻力系数模型,该模型综合考虑采面的回采速度,顶板岩性,采空区倾向上顶板的沉降量等因素影响,利用FLUENT软件及其自适应网格技术,对国投新集能源股份有限公司刘庄煤矿121103工作面及其采空区漏风流场进行数值模拟,并对模拟结果与现场实测工作面风量分布进行比较,工作面风量分布趋势吻合较好.模拟结果表明:该工作面向采空区漏风主要发生在倾向0～25m区域内,在该区域内,漏入采空区内的风量有部分返回至工作面;在倾向25～215m区域内,工作面风量变化不大;采空区漏风流场等值线在倾向上并不是对称分布的,在采空区走向0～10m及倾向20～30m区域内存在低速区.     

间冷式冰箱冷藏室内流场的粒子图像速度场实验研究

以一台BCD-190W间冷式冰箱为研究对象,制作了间冷式冰箱透明模型,搭建了冰箱模型中空气流场测量的实验系统.采用数字化粒子图像速度场(DPIV)技术测量了间冷式冰箱模型冷藏室内特征平面区域内的平均速度分布.实验测量结果表明:冷藏室顶层间室内送风口流速最大,底层间室送风口流速略小,而中间两层间室送风口流速低于0.1 m/s,不能满足设计功能要求;各间室内对称的2个送风口流速差别明显,必将导致冰箱间室内温度分布不均匀.实验结果验证了DPIV技术用于测量间冷式冰箱内流场的可行性,揭示了冰箱送风口流速和流量设计中存在的不足,并进一步指明了各间室流量分配的关键在于风道的阻力和流量设计,可为改进冰箱结构和性能提供参考.     

钝体回流区二次风掺混实验研究

针对装有钝体燃烧器的燃煤粉锅炉，就其二次风对一次风喷口内回流区的掺混影响进行了一系列冷态实验研究．结果表明，二次风对回流区的影响主要表现在：限制了大空间卷吸进来的质量，加强了一次风内回流作用，使一次风主流轴线向内弯曲，使回流区缩短，同时对回流区尾部产生一定的掺混影响．这些影响的强弱程度与喷口间的相对距离和二次风的流速有关．研究结果将对实际煤粉锅炉一、二次风喷口距离和一次风量的选择有一定参考价值．     

配风方式对四角切圆煤粉锅炉燃烧特性影响数值分析

借助CFD软件平台,利用Fluent对四角切圆煤粉锅炉炉内燃烧过程进行了三维稳态数值模拟,重点研究了二次风配风方式对炉内流动和燃烧过程的影响,探讨了不同配风方式下炉内流场、温度场、组分场的变化规律.结果表明:在均等配风、正宝塔配风、倒宝塔配风三种配风方式中,正宝塔配风为最佳配风方式.它不仅能保证炉内具有较好气流充满度和下二次风风速,利于煤粉与空气的混合与燃烧,减少炉渣中的可燃物含量,而且能够保证高温火焰位于燃烧区的中心位置,延长煤粉到炉膛出口的距离.研究结果对锅炉运行、设计和改造具有理论指导意义.     

发动机排气取热换热器动态特性分析

根据建立仿真模块的研究思路，将整个发动机排气余热取热换热器(板-板换热器)划分为多个小的换热器微元，建立微元模型，利用仿真模块连接的方法，将微元模型连接，求解整个换热器的动态模型并进行计算机仿真。给出了冷边空气出口温度随热边排气温度、排气流量的变化规律。为余热空调系统的研究奠定基础。