深海采矿矿浆泵的设计方法研究

针对深海采矿矿浆泵尚无成熟的设计方法,基于垂直管道水力输送理论,文章提出了矿浆泵设计参数的理论公式,并对不同工作水深及矿石体积分数下的输送系统进行了分析;采用数值模拟方法分析了几何参数对泵性能的影响。分析结果表明:将体积分数为5%~10%的多金属结核从1 000m和6 000m海底提升至海面所需泵的扬程分别为78.04~130.05m和440.63~735.17m,考虑装备制造的技术能力,矿石体积分数宜控制在8%以下;叶轮叶片数推荐值为4~5,以满足扬程和效率的要求;适当增大叶片进口角可改善泵的抗气蚀性能。最后,通过试验验证了数值分析方法的准确性。     

深海采矿提升泵的数值模拟分析

针对深海底矿物粗颗粒浆体在提升泵内的流动问题,提出了一种新型粗颗粒-均质浆体两相流动模型．采用流体动力学软件CFX对两级提升泵内的粗颗粒固-液两相湍流进行了数值模拟.计算获得了粗颗粒在提升泵内的流动特征及其泵工作特性的仿真结果,并与两级提升泵的性能试验结果进行对比,两者能较好地吻合,从而验证了该两相流动模型和数值模拟的有效性和准确性.     

新型氧化铝矿浆烧成炉内热过程的数值模拟

在了解氧化铝矿浆干燥、烧成工艺及设备的基础上,针对中国铝业股份有限公司中州分公司开发的一种新的氧化铝矿浆干燥和烧成炉,建立了矿浆干燥、烧成炉内气固两相流的流动传热以及烧成过程的数学模型,就干燥、烧成炉运行参数及各几何参数进行优化计算,得出了炉内气固两相流动的速度场、温度场、压力场以及颗粒干燥和烧成反应时间,并分析讨论了喷口位置、喷口速度、颗粒雾化粒径等参数对氧化铝矿浆干燥、烧成工艺的影响.     

基于计算流体动力学的汽车外形数值模拟

随着计算机技术的发展和数值模拟的兴起,基于计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics,简称CFD)的数值模拟在汽车空气动力学研究中有越来越重要的作用.应用CAD软件CATIA建立汽车的3D自由曲面模型,以CFD为基础运用流场分析软件FLUENT对汽车自由曲面外形进行数值模拟,获得了汽车外形的空气动力学特性,为汽车设计和选型提供了重要依据.     

弯曲圆管中矿浆湍流场的三维数值模拟及分析

采用三维、定常、不可压缩,时均Ｎ－Ｓ方程和混合长湍流模型,建立了弯曲圆管中矿浆流动的控制方程和模型,使用有限元法对计算区域进行了离散,并对流动方程进行了求解,为减小用有限元法计算三维湍流场的计算量而采用了加罚有限元法。     

微型轴流式血泵的应力场仿真分析

通过CFD仿真软件fluent,对一款微型轴流式血泵的流场进行了数值模拟,并针对模拟的结果,结合人体生理要求,对该血泵进行了优化探讨,重点分析了影响血泵性能的应力场,获得了优化前后的一些相关参数,为今后进一步的血泵实验研究提供了一定的参考依据。     

船舶CFD结构化网格自动生成技术的开发

为提高船舶黏性流场计算流体动力学(CFD)数值计算的效率,开发了带自由面三维船舶黏性流场CFD计算用网格自动生成软件.该软件可实现三维船体曲面模型导入、计算区域划分、结构化网格生成及边界条件设置等操作的自动化完成和参数化控制.以某集装箱船模校验程序,并在阻力性能和自由表面波高分布等多方面将数值计算结果与试验结果作对比.结果表明,该软件所生成网格在保证船舶阻力性能预报足够精确的同时,生成效率得到极大提高.     

迷宫密封三维网格划分方法及数值计算

为了解决迷宫密封三维网格划分难点,本文应用ICEM网格划分软件,以某抽水蓄能电站原型机的迷宫密封为例,分别采用整体关联法和2D转3D法对机组迷宫密封进行三维结构化网格划分,分析2种网格划分方法的各自特点,指出2D转3D法更加简单、快捷.对含迷宫密封的整机全流道进行数值模拟,计算了60%、70%、80%、90%导叶开度下机组的外特性,并与试验数据进行比较,结果的吻合度较高,说明此种方法能够更为精准地预测机组性能,可以比较准确地描述迷宫密封间隙流动,也验证了迷宫密封三维网格划分的准确性.     

基于CFD的轴流血泵内部流场的数值分析

运用计算流体动力学（CFD）对轴流血泵的流体动力学特性进行分析,研究血液流经叶轮的速度、压力、剪切变形率等参数的分布以及螺旋叶片对血液的破坏作用。结果表明：血液在叶轮内的流动是一种非常复杂的三维流动,而基于流线型的叶轮设计可以避免血液在流动过程中产生湍流、涡流以及较高的剪切力。血液流经血泵的速度场、压力场及剪切变形率的分布都比较均匀,变化梯度小,从而有效的减少血液破坏。     

基于网格流出修正法的山洪演进数值模拟

为解决山洪泥石流灾害二维数值模拟中,由地形陡峭、水流量急速变化造成的计算数值不稳定甚至计算发散而得不到结果的问题,提出基于leap-frog有限差分格式的网格流出修正法。该方法通过对网格流出率进行循环修正,确保整个计算过程中的质量守恒,提高数值计算的稳定性。在局部溃坝模型下,将网格流出修正法与隐式交替方向算法进行质量守恒对比,模拟结果表明,网格流出修正法能够确保陡峭地形与动边界条件下的模拟精度与数值计算稳定性。基于网格流出修正法,对2010年发生在甘肃省舟曲县的特大山洪灾害过程进行模拟分析,模拟结果与灾后遥测估计值的对比表明,洪水演进时间、速度及流动深的偏差均在±5%以内,演进路径一致性良好。     

基于动网格的滚动活塞压缩机泵腔流动瞬态模拟

基于动网格方法建立了滚动活塞压缩机泵腔流动的三维瞬态数值模拟模型,模拟结果与理论工作循环对比表明该模型反映了滚动活塞压缩机工作的基本过程,可以用于泵腔流场的研究.模拟了气体在泵腔内的流动过程,给出了直观丰富的泵腔流动信息,对泵腔内的流动现象和流场分布进行了分析,指出了压缩机吸气、压缩和排气时流场的主要特征.研究结果为滚...     

基于动网格技术的风挡除霜新方法的数值模拟

运用CFD方法对某车型挡风玻璃除霜过程数值模拟,针对现有国标规定分区中A区除霜过慢的问题,提出了一种除霜新方法,在风口处设计能绕自身轴线回转的导流叶片,结合动网格技术,计算除霜瞬态过程.结果表明:叶片初始偏转角度为42°,A区的除霜效果最好,努赛尔数提高13.7%,270s时刻,令叶片以角速度ω=0.073 3rad/s偏转,280s时刻回转至初始位置.A区霜层除去80%面积所需时间与原模型相比缩短60s,在保证除霜完全的基础上优先除去A区霜层,实现驾驶员视野的快速清晰.     

运用三维动网格技术模拟计算离心泵的非定常流动

 运用三维动网格技术,对离心泵非定常流场进行数值模拟。使用Fluent流动软件的Profile文件定义叶轮计算域边界面的转向和转速,将所有计算域设在同一个惯性系中。采用弹簧光滑法、动态分层法及局部网格重构法3种方式实现计算域网格变形。在同样的计算模型、计算网格、初始条件、边界条件及软件设置条件下,将动网格与传统的滑移网格计算结果进行了对比。计算结果显示:在经历约5个叶轮旋转周期后,两种计算网格数值结果趋于一致,但动网格的迭代速度几乎是滑移网格迭代速度的3倍。原因是动网格计算仅在一个惯性系中进行,新旧网格节点的拓扑关系保证了良好的计算精度和时间上的连惯性;而滑移网格计算因多参考系之间的数据对接影响了时间上的连贯性、降低了迭代速度。研究表明采用动网格技术可实现水泵的三维非定常流场数值模拟,具有较强的通用性和广阔的应用前景。     

喷水推进泵压力脉动特性数值计算及分析

针对喷水推进器装船后不均匀来流对压力脉动特性的影响,以某巡逻艇喷水推进混流泵为研究对象,基于RANS方程和SST湍流模型,通过流体动力学软件CFX稳态计算,进行了巡逻艇航速数值预报,所得计算值与试航值误差为1.8%,从而验证了计算流体动力数值计算的可信性。采用分离涡模拟方法,对敞水泵和装船泵进行了三维非定常数值模拟,计算分析了叶轮进出口、叶轮内部、导叶内部及喷口5个截面和叶轮叶顶间隙处的压力脉动,并对不均匀来流带来的差别进行了研究。结果表明:在敞水泵和船后泵的叶轮出口、导叶内部,水流距叶轮越远,压力脉动影响越小,压力脉动频率取决于叶轮转动频率,压力脉动幅值沿轮毂到轮缘逐渐增大,船后泵压力脉动幅值整体高于敞水泵;对于均匀来流,敞水泵旋转域叶轮室的压力脉动频率主要受导叶的影响,船后泵则受轴频的影响,二者压力脉动幅值在叶顶间隙处均从叶顶沿导边到随边逐渐增大;对于敞水泵,流道出口压力脉动频率主要受叶频控制,对于船后泵,压力脉动频率为轴频。     

结冰数值模拟中网格收敛性验证

对任何基于网格的数值模拟而言,获得网格收敛的解是结果可信的必要条件,结冰模拟也是如此。为充分、完整地考察目前普遍使用的结冰数值模拟算法的网格收敛性情况,详细定量地验证了其在霜冰、混合冰、明冰等诸多工况下的网格收敛情况。结果表明:当前普遍使用的算法基本上可以获得网格收敛的结果。其中霜冰的收敛规律较好,角状冰收敛的规律性不如霜冰情况。目前常用算法的可靠性基本上满足工程需求,但对于有角冰的情况,在实际应用中需要进行详细谨慎的网格收敛性验证。     

汽车空调系统蒸发器总成数值仿真

根据计算流体力学原理(简称CFD),对一种典型的汽车空调系统蒸发器总成进行了数值模拟仿真.通过应用CFD技术对蒸发器总成进行数值仿真设计,并改进设计结构上的不合理部分,可以达到使总成内空气的速度、温度得到均匀的分布,得到适当的速度值以及降低噪声的目的.计算结果可知,仿真后的蒸发器总成数值计算模型得到了优化改进,提高了空调性能.把CFD技术应用到蒸发器总成的设计,缩短了蒸发器总成系统的研发周期,降低了成本及试验费用.     

基于正交试验设计的水合物浆液流动特性数值模拟

 针对竖直管道内水合物浆液输送过程中的流动问题,以浆液流速、水合物颗粒粒径和水合物颗粒体积分数作为影响浆液流动特性的主要因素,以水合物浆液在管道输送过程中的压降为评价指标,对水合物浆液在竖直弯管中的流动进行了正交试验设计,并在正交试验设计的基础上运用CFD软件模拟了浆液在管道中的流动情况。结果表明,在浆液输送过程中,输送速度对压降的影响最大,随着输送速度的增加,压降损失也随之增大;颗粒的粒径对压降的影响次之,水合物颗粒的粒径越小对压降的影响越大,随着粒径的增大,压降损失趋于平缓;水合物颗粒体积分数对压降的影响最小,随着水合物颗粒体积分数的增加,压降逐渐减小。通过对试验结果的进一步分析,给出了该试验条件下水合物浆液在管道输送较优的方案。     

网格对混凝土侵彻数值模拟的影响

研究动能弹侵彻混凝土类问题的数值模拟计算中,网格单元尺寸的划分对计算结果的影响规律,找出合理的网格尺寸取值范围.应用非线性动力学分析软件AUTODYN-2D,对57 mm口径尖头弹丸以300 m/s着速垂直侵彻直径1.6 m,厚1 m的混凝土靶板进行仿真计算,得到了靶板不同计算网格尺寸条件下的侵彻深度、侵彻过载以及损伤区数据.通过对比分析确定,为得到比较理想的计算结果,弹丸半径和网格边长的比值λ应该在6.0左右取值.     

发动机减压制动性能的仿真与实验研究

为研究发动机减压制动性能,在分析其工作过程的基础上,利用计算流体力学软件建立三维网格模型,采用动网格技术对发动机减压制动工作过程进行了三维瞬态数值仿真分析,并对仿真结果进行实验验证.结果表明:发动机转速越高,制动性能越好;减压气门开度越大,制动功率峰值越高,但减压气门最大开度受到压缩间隙和活塞运动规律的限制;转速一定时,每个减压气门开度都对应一个最佳减压气门提前角,使得发动机的减压制动性能最佳,并且最佳气门提前角随减压气门开度的增大而减小.     

基于有限元网格重构的降落伞工作过程数值研究

以经典的C9圆伞为研究对象,用有限元模型描述该伞结构,定义其周围有限空间作为流场计算域,将全局坐标下载荷位移定义为流场域位移,实现有限流场域的运动。采用运动空间域代替固定的欧式空间域,并与降落伞结构实现了流固耦合计算。得到了丰富的流场、结构场信息及伞载系统的动力学响应曲线。将计算结果与试验数据进行比对发现二者基本一致,验证了此计算方法的可行性,为降落伞的设计提供参考依据。