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.     

高速列车侧风效应的数值模拟

在侧风作用下,高速列车的空气动力学性能发生显著改变.基于三维定常可压缩流动的N-S方程,采用SSTk-ω两方程湍流模型和有限体积法,对某型高速列车以350 km/h的速度在25 m/s侧风环境中运行的流场结构和气动力进行了数值模拟计算,分析了不同风向角的侧风对列车全车,以及受电弓、转向架和风挡等局部区域的作用.结果表明:在侧风作用下,列车的周围包括转向架处均产生复杂的涡流,压力分布十分复杂,转向架对流场的影响不容忽视;随着风向角(0~90°)的增大,侧向力系数及倾覆力矩系数也增大,列车倾覆及脱轨的风险性增加,且头车的倾覆力矩系数远大于中间车和尾车的倾覆力矩系数,应注重对头车的气动性能研究.     

高速列车行驶速度对隧道壁面气动压力影响的数值模拟

壁面气动压力长期循环作用是高速铁路隧道衬砌掉块的重要诱因，为研究高速列车行驶速度对壁面气动压力基本特征的影响规律，采用三维数值仿真模拟对隧道典型位置(入口段、洞身段以及出口段)壁面气动压力进行研究。结果表明:列车车头经过使得监测横断面气动压力差异性增强，表现出显著的三维特征。隧道入口段气动压力三维特征主要受压缩空气所占体积大小以及与隧道入口之间距离的影响，气动压力三维特征随着进入隧道入口距离的增加而减弱，并逐渐向一维特征转变。列车车头驶入隧道入口后，车尾驶出隧道出口前，洞身段不同测点位置的气动压力正峰值主要受车头进入隧道入口诱发压缩波的影响，纵轴中断面测点气动压力负峰值与峰峰值大于洞口段。车尾驶出隧道出口后，出口段测点气动压力负峰值大于入口段，正峰值小于入口段。隧道出口段气动压力三维特征与入口段相似，但列车行驶速度以及测点与隧道出口之间距离对气动压力三维特征的影响机制更为复杂。     

高速列车塞拉门瞬态动力学分析

建立了高速列车塞拉门等效分析模型,设定了高速列车交会时动力学栽荷,对高速列车塞拉门进行了模态分析并数值模拟其在动栽荷下的瞬态响应．     

列车隧道交会最不利长度数值模拟研究

通过计算流体力学方法,采用动态分层模型,对二维列车隧道交会问题进行数值模拟并结合图表探讨了最不利隧道长度问题.结果表明,相应于瞬变压力急剧程度,车头、车尾测点的最不利压力叠加分别发生在隧道列车长度比为3和4.5时.不同隧道长度下,测点压力最大值的变化不如测点压力最小值的变化明显,隧道交会过程中通常是负压起主导作用.     

地铁列车高速过站风环境数值模拟研究

基于 CFD 数值模拟方法, 采用“动网格”技术, 对列车高速过站(80 km/h)风环境进行数值模拟, 给出高速列车开始驶入、完全驶入和驶离车站时, 站台区域行人高度风速变化情况。在站台行人区域布置63 个风速测点, 对列车风的影响进行定量评估, 并结合评定人员活动的风环境舒适度评估标准, 划定站台区域人员活动安全和舒适范围, 为站台区域设计提供建议。     

转笼生物反应器流场的滑移网格与动网格计算比较

转笼生物反应器是利用动态流化床的理念研制的一种新型反应器,其内部流场直接影响反应器的污水处理效果,采用计算流体力学方法(CFD)模拟其内部流场,对于优化转笼结构,提高污水处理效率有着重要作用.通过采用滑移网格与动网格两种方法对转笼内部流场进行计算比较,分析表明:滑移网格在模型处理、复杂运动边界模拟和计算结果连续性方面不及动网格模型;滑移网格在计算耗费方面优于动网格模型.     

连续高速分散混合器流体流动的数值模拟

采用计算流体力学（CFD）软件FLUENT6.1的标准k-ε双方程湍流模型及多重参考系（MRF）法对连续高速分散混合器内的流场进行了数值模拟，得到了不同操作转速下的压力场和速度场。所得压力模拟结果与实验数据相符，表明压力与转速成反比关系；速度场的模拟计算结果与文献值相符；同时研究了不同转速下混合器内的最大剪切速率、最大湍流动能及最大能量耗散速率随操作转速的变化规律。     

基于压力分布的高速列车气动力计算方法

基于径向基函数的气动压力插值方法和摩擦力计算模型,提出了一种可用于高速列车线路试验的气动力快速计算方法。该方法只需测得车体表面若干测点的压力,然后基于这些测点的压力值,使用径向基函数插值方法得到车体表面压力分布;并采用数值积分方法与平板边界层摩擦力计算模型能够快速得到气动压差力和气动摩擦力。列车附属部件几何外形复杂,难以通过插值方法获取表面压力分布;为此,基于八辆编组真实外形,给出了各附属部件对列车气动力贡献度,从而使本文提出的方法能够应用于线路试验和动模型试验。为验证计算方法的有效性,针对高速列车三辆编组简化外形头尾车流线型部分,采用数值计算方法对比分析了气动阻力和气动升力计算结果与计算结果;针对三辆编组风洞试验外形分析了气动阻力试验值和计算值。结果表明:提出的计算方法能够满足工程精度要求。     

焊接数值模拟中网格重划分法的最优划分研究

为提高焊接数值模拟中网格重划分法的计算效率和精度,对重划分区域的大小和细密网格尺寸这两个关键因素展开研究.以典型的平板焊接为例,通过数值模拟分别讨论了细密网格尺寸、区域宽度和区域长度三个变量对计算效率和精度的影响,归纳了三个变量最优取值的经验公式.研究结果表明:在保持一定精度前提下,使用最优划分的计算效率比不采用重划分的传统数值模拟效率可提高61%,可以为其他动载荷作用下的大型结构局部非线性响应分析提供参考.     

计算网格与湍流模型对柴油喷雾多维数值模拟结果的影响

为探明柴油喷雾数值模拟的影响因素，用CFD多维数值分析软件研究了柴油喷雾的油束特性．计算结果表明，网格的划分直接影响计算结果的正确性和油束的几何形状．建立计算网格时，要注意网格均匀一致，避免网格密度突变；特殊几何形状壁面附近局部贴体坐标网格的范围不宜太大，否则会引起计算结果的畸变．对不同湍流模型的计算试验发现，RNG κ-ε湍流模型计算精度高、成本低，适合于柴油机缸内喷雾的数值模拟。     

隧道结构对高速列车穿行过程气动特性的影响

以CRH2型高速列车穿行隧道过程的气动特性为研究对象,建立了列车模型及具有不同缓冲结构、不同阻塞比的隧道计算模型,并与相同工况下的模型实验进行对比,验证了仿真模型的可行性.以kε-湍流模型为基础,对高速列车以不同速度进入具有不同缓冲结构、不同阻塞比的隧道时的外流场进行了仿真模拟.分析了列车在进入隧道时压缩波的产生机理,得到了列车表面风口在车体进入隧道过程中的压力波动情况.仿真结果表明:隧道缓冲结构的缓冲性能按抛物线型、线性、不连续性的顺序依次减小;压力值随阻塞比增大而线性减小.由此提出了减小列车进入隧道时表面压力波动的方法.     

静水中高速艇纵向运动数值模拟

为准确估算高速艇在静水中航行的水动力性能,以某高速艇为研究对象,基于CFD（Computational Fluid Dynamics）技术,应用切割体网格和重叠网格、两相流、VOF模型、6-DOF模型等物理模型和k－ε湍流模型,对静水中高速艇升沉、纵摇耦合运动进行数值模拟,分析了高速艇阻力随航速变化及运动过程中纵倾角度和重心位置的变化情况,并将计算结果与船模实验值进行了比较,以证明高速艇纵向运动水动力性能数值模拟方法的可行性和准确性.     

流线型部位风阻制动板对高速列车气动特性的影响分析

针对高速列车运行速度提升导致制动动能骤增、紧急制动距离延长的问题,采用基于Realizable k-ε湍流模型的雷诺时均法(RANS)研究高速列车流线型部位增设风阻制动板对列车周围空气流动特性及气动载荷的影响。研究结果表明：风阻制动板能够显著改变高速列车周围流场,在制动板上游造成明显气流冲击并在其下游诱发强剪切分离流动,大幅度增加高速列车整车压差阻力。相比于等截面车身位置布置风阻制动板,在列车流线型部位布置风阻制动板能够有效减弱风阻制动板间的干涉效应。对于风阻制动板而言,处于气流直接冲击区域和存在高度梯度分布特性的风阻制动板受力相对较大,受板间干涉作用影响较大的风阻制动板受力相对较小。相比于原始无风阻制动高速列车,本文提出的风阻制动装置最高可将三车编组高速列车气动阻力提升约517%。     

不同通风模式下地铁车站内列车火灾的数值模拟

发生火灾时为乘客营造安全的撤离路径是地铁车站环控系统的重要任务.针对地铁车站环境控制系统设计中常用的两种紧急通风模式,使用计算流体力学(CFD)的方法,采用重正化群(RNG)k-ε双方程湍流模型,分别对地铁车站内列车头部、中部和尾部3个不同火源位置的列车火灾进行了三维数值模拟,得到了不同通风模式下的烟气浓度分布.通过分析和比较,认为在列车头部发生火灾时,仅依靠事故风机难以提供足够的能见度,应同时打开站台下排风系统和车行顶道排风系统辅助排烟,其效果在列车中部火灾模拟中得到了验证.列车尾部发生火灾时,推挽式通风模式的效果稍好于全排风通风模式,但也不够理想.文章为地铁车站环控设计中紧急通风模式的选型提供了参考,并对数值模拟方法在地铁车站环控系统设计中的应用进行了探讨.     

高速列车车顶受电弓气动噪声仿真研究

随着我国高速动车组运行速度的不断提升,其产生的噪声对乘客舒适度及周边环境的影响也日愈严重。列车运行时,其噪声源主要包括振动噪声、气动噪声和牵引电机等设备产生的噪声。利用ANSYS的FLUENT流体力学分析模块,建立了350 km/h下受电弓三维有限元仿真分析模型,求解了列车不同运行速度下受电弓表面脉动压力及环境中的噪音强度。研究成果为抑制列车高速运行时受电弓的产生的噪音污染提供了一定的理论基础。     

YW25G型空调硬卧列车车厢内气流数值计算

以YW25G型空调硬卧列车车厢为研究对象建立物理模型. 物理模型中考虑了车厢内各障碍物, 包括边桌、行李架、床铺、折座等的影响, 采用K-ε湍流模型对车厢内三维湍流流动和传热进行数值模拟, 研究车厢内流场及温度场的分布变化规律. 研究结果表明: 下铺区域的气流组织及温度分布较好, 其次是中铺, 上铺区域的气流组织及温度分布较差;距车门越近, 气流组织越好, 车厢中部区域的气流组织最差;床铺区域的空气温度较走廊区域的空气温度低.     

网格计算中的简单任务划分方法

网格计算是新型的分布式计算技术,针对网格计算所需要的任务划分技术,有很多划分任务的方法,但这些方法过于复杂.提出了一种简单的基于无向带权图的矩阵子任务合并方法,通过矩阵的输出结果,进而选择合适的计算方式,并且根据网格的构成情况进行高效的子任务分配.     

我国高速列车展望

通过对磁浮列车、轮轨高速列车以及轮轨摆式列车的优缺点比较,简要论述了各种高速列车在我国的使用条件、范围和发展前景。