高速列车底部导流板的气动减阻特性研究

为改善列车底部流场结构，进一步减低高速列车的气动阻力，基于底部导流的思想，设计了一种列车底部转向架舱前后位置布置、截面为三角形的导流板并开展其气动减阻特性研究.以300 km/h的速度明线运行的三车编组CRH380B型高速列车为研究对象，采用Realizable k-ε湍流模型，对4种典型的导流板安装位置进行探讨，并选择减阻效果最好的导流板安装位置，分别探究了5种角度和5种高度的不同组合下的导流板减阻特性差异，对比了安装导流板前后车体、转向架以及转向架舱上的阻力变化情况、压力分布变化情况以及转向架区域的流场结构变化情况.结果表明：仅在各转向架舱前双向开行的来流方向安装导流板时的减阻效果最佳；安装导流板后，车体、转向架舱上的气动阻力虽有所增加，但转向架上的阻力明显减少，转向架区域流速降低，前后压差减小，底部流场显著改善.同时发现，15°、100 mm组合的导流板减阻效果最佳，三车减阻率达7.08%.数值仿真证明了底部导流板能有效减小列车运行阻力.     

CO_2再生塔导流筒流场数值模拟及结构优选

为解决某化肥厂因增产扩建导致CO_2再生塔导流筒损坏问题,在对CO_2再生塔导流筒原型数值模拟分析基础上,得到了导流筒易损部位及原因。并针对导流筒结构提出了两种改进方案,一种在导流筒与塔壁之间增加孔板;另一种在导流筒壁面上增加凸起结构。运用Ansys Fluent软件对新结构进行数值模拟,数值模拟分为三组,第一组优选孔板距导流筒的距离;第二组优选在最佳距离上孔板孔径的大小;第三组优选导流筒表面凸起结构的形式。对比改进前后结构中导流筒、塔壁、孔板上压力、速度等大小及分布情况,结合实际结构的加工安装性确定改进方案为孔板式结构。结果表明,新结构减小了导流筒的受力面积,改善入口处流体流动状态,便于制造和安装,达到了保护导流筒的目的。     

缩放型导流筒气升式内环流反应器特性：气液两相牛 …

从气相含率、液体循环速度和体积氧传质系数方面研究气液两相牛顿流体在缩放型导流筒气升式内环流生物反应器内的流体力学与传质特性,内导流筒分别采用传统圆柱型和三种不同结构参数的缩放,实验介质为空气－水两相牛顿流体系。结果表明,与传统圆柱型导流筒比较,缩放型导流筒气相含率提高１０％以上,体积氧传质系数在较大范围内提高,圆柱型导流筒反应器的液体循环量大于各缩放型导流筒反应器的液体循环量,还在Ｈｉｇｂｉｅ穿透     

台阶开孔式缓冲结构对隧道气动效应分析

随着列车速度的不断提升,列车由明线驶入隧道所引发的微气压波问题变得日益突出,有关研究表明：组合型式缓冲结构较单一型式缓冲结构能更好的缓解微气压波的影响,为了进一步减缓微气压波对隧道周边环境的影响,本文提出了台阶开孔式组合型缓冲结构。基于 两方程紊流模型,运用数值模拟的方法,从开孔距离、开孔率、开孔数量、开孔位置四个方面进行研究,对列车驶入隧道所引起的初始压缩波压力和压力梯度值进行具体分析,得出优化设计参数。台阶开孔式缓冲结构对初始压缩波压力最大值的影响较小,最大压力值差值保持在10Pa内,但对初始压缩波压力梯度值影响较大。当开孔距离为4m、开孔率α为36％、开孔数量为2孔、开孔位置为顶部开孔时,为最优工况,对压力梯度的减缓效果达到了60.14％。     

工程车辆散热器的传热特性分析与结构优化

为提高某工程车辆用管片式散热器性能,提出在散热器热管外壁增加导流结构作为改进方案。首先,采用Fluent15.0对原始散热器单元体进行仿真,对比试验数据验证仿真的准确性;其次,在原始散热器单元体的热管外壁增加导流结构作为改进模型,对比改进前后散热器的综合性能;最后,分析导流结构各参数的传热特性并优化导流结构。仿真结果表明:在入口风速为2～12 m/s时,仿真结果与试验数据的压力损失和换热系数的最大偏差在5%以内;入口风速为12 m/s时,改进模型的综合评价因子高出原始模型约6.73%;导流结构的长度、半径与散热器的压力损失和换热系数成正比,而安装位置则与之成反比,结合正交试验与信噪比分析得出的最优导流结构参数为半径r=0.5 mm,长度h=3.0 mm,位置p=5.8 mm。该研究为导流结构在散热器中的应用提供了新的经验认知。     

废气燃烧器结构对流动和排放物浓度的影响

为了提高废气处理燃烧器喷嘴的使用寿命、降低排放物中NOx的浓度,采用Realizablek-ε模型对废气处理燃烧器三维流动和燃烧进行了数值模拟.结果显示燃烧室内的流动、燃烧、化学反应以及排放物中NOx的浓度与燃烧器的导流片角度和燃烧器结构密切相关,包括内部流道的形状和面积.据此提出了燃烧器的两种结构修改方案.数值模拟结果表明当去掉导流片从而增大空气流通截面积并减小流动阻力后,燃烧器内的速度和压力分布合理,高温区位置后移,燃烧和化学反应效率提高,排放物NOx的浓度明显降低.其中一种结构改进的燃烧器投入使用后,经检测NOx的浓度减少9.5%.     

准流线型动车组列车头型优化设计与气动性能分析

在分析准流线型动车组列车头部外形特点的基础上,对其进行了改型优化设计,措施包括加大列车细长比以及改变外部形状等.应用CATIA软件通过创建列车头部曲面的主型线、中间控制线等步骤,完成了列车流线型头部的三维曲面模型设计,同时应用曲线曲率梳工具,通过调整控制点的位置,完成了控制线的位置调整.流线型列车头部曲面的静态光顺性评价表明被测区域达到了曲面光顺的要求.应用CFD技术,采用三辆编组形式,模拟计算了两种列车在6种不同速度时的空气阻力.结果表明:与准流线列车相比,流线型列车在降低列车运行空气阻力方面效果明显.     

大跨度桥梁中央开槽断面的涡振控制试验

以青岛海湾大桥大沽河航道桥中央开槽主梁断面为研究对象,采用大尺度节段模型风洞试验方法,研究了不同阻尼比下两种导流板设置方案的涡振控制效果,分析了不同导流板特征尺寸和位置对随风速变化的涡振振幅的影响.试验结果表明:中央开槽断面的涡振性能较差,对导流板设置的变化比较敏感,涡振控制效果除了与原断面气动外形和槽宽有关之外,还与导流板本身的高度、长度和倾角密切相关,建议导流板高度设置需不受桥梁断面底部附属设施的阻碍,长度应适宜,倾角135°.     

Savonius后置导流板的数值仿真

设计了一种自动对流装置,通过后置导流板在来流的作用下自动对准来流,使前置导流板能够处在最佳工作位置.这种系统不仅能够高效发电,而且制造成本低.基于这种设计,数值仿真研究了后置导流板对叶轮的影响.结果表明:叶轮长度越低、距离旋转中心越远,对叶轮的功率系数影响越小.由于发电装置稳定性和工程技术的限制,提出叶轮的最佳布放位置在距离旋转中心2.64D(D为叶轮直径)位置处,此处导流板对叶轮的功率系数影响小于2.6%.     

气升式环流反应器内气液两相流动计算流体力学的模拟

采用欧拉-欧拉两流体模型模拟了气升式环流反应器内部气液两相流动过程,考察了液相速度和气含率随表观气速的变化,液相速度和气含率模拟值的关系与两种经验关系式的计算值进行了比较,两者取得了很好的一致,证明了模型的正确性。在此基础上,使用计算流体力学模拟的方法考查了反应器内的导流筒直径和导流筒高度对反应器内两相流动的影响,导流筒直径增大,液相循环量增大,上升段气含率增大;导流筒位置升高,液相循环速度和循环量均增大,上升段气含率减小。所获得的结果对气升式反应器的设计优化具有指导意义。     

地面列车动荷载对下穿隧道影响的动力学响应分析

以青岛地铁下穿胶济铁路为研究背景,应用隧道结构的动力有限元数值分析方法,对列车动荷载作用下隧道结构-地层体系的动力响应进行三维数值模拟。分析了单列列车动荷载、两列列车动荷载同向及相向三种工况下,隧道结构-地层体系的应力及位移曲线。研究表明,在列车动荷载作用下,隧道结构-地层体系的动力响应呈现近似简谐波变化;从地表到隧道拱顶的动力响应不断衰减,且衰减速度从地表到隧道拱顶不断减小;两列列车动荷载作用下,隧道结构-地层体系的动力响应值较单列列车动荷载作用下的动力响应值有明显增加,但并未达到单列列车动荷载的两倍。     

受电弓设备对列车气动特性影响的风洞试验

为了充分了解和掌握在强侧风作用下受电弓设备(受电弓和导流罩)对高速列车气动性能的影响,通过风洞试验对强侧风下高速列车运行时的气动性能进行测量和分析.实验结果表明:当侧滑角小于15°时,列车模型阻力系数随着侧滑角的增大而增加,当侧滑角为15°时,阻力系数出现拐点,拐点后阻力系数开始下降,其侧向力系数的绝对值和升力系数随着侧滑角的增大而增加;受电弓设备对头车的影响较小,但可使中车侧向力系数的绝对值及阻力系数明显增加,使尾车的阻力系数明显减小,而侧向力系数明显增加;受电弓设备中“浴盆”式导流罩对高速列车阻力系数的影响强于“挡板”式导流罩的影响,但对升力系数及侧向力系数的影响弱于“挡板”式导流罩的影响.     

带凹腔稳焰器的导流片式旋流燃烧器流场特性分析

为提高微粒捕集器喷油助燃再生用燃烧器的点火和稳焰能力,基于课题组前期设计的轴流式直叶片旋流器供风系统,引入凹腔稳焰器、导流片、尾气双圆管等典型结构,提出两种燃烧器模型,并采用冷态流场数值计算对两种燃烧器模型进行分析,以中心回流区和尾气燃烧室的回流为依据,研究模型内旋涡位置和大小的流场特性。对比分析得出:带凹腔稳焰器的导流片式旋流燃烧器的点火和稳焰性能优越,其中尾气管为双圆管对称射流的模型A比尾气管为双圆管切向旋流的模型B更适用于微粒捕集器再生用燃烧室的设计需求。     

缩放型导流筒气升式内环流生物反应器气相含率研究

研究了传统圆柱型和三种不同结构缩放型导流筒升式人环流生物反应器的气相含率,用排液体积法和压差法分别测定了总气相含率,下降区气相含率及分离区气相含率,并通过质量衡算求得上升区气相含率,实验结果表明,气相含率通气速率提高而增大,三种不同缩放结构参数导流筒的气相含率较接近,且均高于传统圆柱型导流筒气相含率;对于空气－ＣＭＣ溶液系统,随着介质粘度增加,气相含率下降２％～５％,对于三相系统,随着固含率增加,     

缩放型导流筒气升式内环流反应器特性——气液两相牛顿流

从气相含率、液体循环速度和体积氧传质系数方面研究气液两相牛顿流体在缩放型导流筒气升式内环流生物反应器内的流体力学与传质特性.内导流筒分别采用传统圆柱型和三种不同结构参数的缩放型,实验介质为空气—水两相牛顿流体系.结果表明,与传统圆柱型导流筒比较,缩放型导流筒气相含率提高10%以上,体积氧传质系数在较大范围内提高.圆柱型导流筒反应器的液体循环量(Ar·ULr)大于各缩放型导流筒反应器的液体循环量.还在Higbie穿透理论和Kolomogoroff各向同性理论的基础上建立了体积氧传质系数与操作条件管结构参数间的关联式.     

基于序列二次规划算法的射孔水平井孔眼分布优化

基于Landman稳态渗流模型和Su井筒压降模型,考虑射孔密度对水平井产能的影响,建立以水平井产能为目标函数、孔眼位置分布为优化设计变量的两类产能优化模型.采用序列二次规划算法求解优化模型,并对无限导流和有限导流水平井的射孔密度分布进行优化.结果表明:优化射孔能有效地改善沿井筒入流剖面;射孔水平井存在最佳的射孔密度分布;为得到最大产量,无限导流井的射孔密度呈"U"型分布,有限导流水平井的射孔密度沿跟部到趾部方向逐渐降低,约在井筒长度的3/4位置处取得最小值;若要使沿井筒入流剖面尽可能均匀,则无限导流井的射孔密度呈"∩"型分布,有限导流井的射孔密度沿跟部到趾部方向逐渐升高,约在井筒长度的3/4位置处取得最大值,但最大产量略有降低.     

高速列车受电弓气动噪声特性分析

以某高速列车受电弓为研究对象, 探讨其在350 km/h速度下的气动噪声特性。采用延迟脱体涡模拟(DDES)和声学有限元(FEM)相结合的方法, 分析带导流罩受电弓在升起和下降状态下, 近场和远场气动噪声空间分布规律和频谱特性, 研究流场计算时不同建模方式对诱发噪声幅值和指向性的影响以及壁板的反射和散射作用对噪声频谱特性的影响。结果表明: 1) 在本文选取的受电弓外形和开口方向下, 降弓和导流罩诱发噪声略大于升弓和导流罩诱发噪声; 2) 导流罩在低于300 Hz的低频区诱发噪声比例较大, 而受电弓在300 Hz后诱发噪声影响较大; 导流罩诱发噪声在升弓情形时所占比例相对较大; 3) 在指向性上, 导流罩诱发噪声在受电弓前部贡献较大, 受电弓诱发噪声在后部区域贡献较大; 在列车正上方区域, 弓体诱发噪声大于导流罩诱发噪声, 是主要的气动噪声源。     

柔性轮对高速列车通过道岔的动力学响应

为研究高速列车在柔性轮对条件下通过道岔时的动力响应,采用刚柔耦合动力学仿真方法,基于CRH380高速列车模型建立柔性轮对结构条件下的车辆—道岔刚柔耦合动力学模型。以柔性轮对高速列车模型为研究对象,通过18号高速道岔,分析轮对柔性与全刚体结构条件下的车辆模型的安全性、轮轨动态相互作用、车体振动加速度及轮轨接触位置分布指标。仿真结果表明,柔性轮对高速列车模型对车辆的轮轨动态相互作用影响较大,对安全性、车体振动加速度及轮轨接触位置分布等动力学指标影响较小。     

缩放型导流筒气升式内环流反应器特性——气液两相非牛顿流

主要从气相含率,液体循环速度和体积氧传质系数方面,研究气液两相非牛顿流体在缩放型导流筒气升式内环流反应器的流体力学与传质特性。内导流筒分别采用一种传统圆柱型和三种不同结构参数的缩放型,实验条件为空气－ＣＭＣ两相非牛顿流系统。实验结果表明,与传统圆柱型导流筒相比较,缩放型导流筒气相含率和体积氧传质系数均显著提高。在ＣＭＣ浓度分别为０ｍｇ／Ｌ,１００ｍｇ／Ｌ,１５０ｍｇ／Ｌ及２００ｍｇ／Ｌ的情况下,同     

轴向轮缘密封导流段几何结构对涡轮级气动冷却特性影响的数值研究

以轴向轮缘密封为研究对象,在传统直缝密封间隙结构的基础上,通过改变轴向外齿间隙区域的几何型线,设计了双曲线、椭圆及圆型密封导流段结构,数值求解了三维RANS方程组和SST湍流模型,并且系统深入研究了这4种不同导流段几何结构下轮缘密封射流对涡轮级的气动性能,以及对下游动叶端壁冷却性能的影响规律。研究结果表明:所设计圆型、椭圆型以及双曲型导流段结构均可提高涡轮级整体气动性能;圆型密封导流段结构具有最佳的气动性能以及端壁气膜冷却效果。相比于直缝型导流段结构,采用圆型导流段结构在相同的冷气流量下,涡轮级效率可提高约0.23%;在动叶前缘轮缘密封射流所覆盖的冷却区域,采用圆型导流段结构时冷却效率可提高约20%。