流场特性

摘要： 为提升空气压缩机流场特性有限元分析的精度,研究一种基于动态分层的动网格设置方法,通过建立流体区域模型、设置动网格及Scheme文件,实现压缩机工作过程的连续瞬态模拟;建立压缩机工作过程有限元分析模型,获得了在现有某型号产品结构参数下,压缩机气缸内的速度和压力分布规律。结果表明,压缩机在吸气与排气过程中压力分布不均匀;吸气过程中的最大流速为185.4 m/s,排气过程中的为168.1 m/s。研究成果为空气压缩机结构参数的进一步优化提供理论依据。

摘要： 模型试验中监测船舶周围流动特性需要花费较高的成本,基于数值试验水池的虚拟试验模拟方法能够较为方便地捕捉船舶航行过程中其周围的精细流场特征.本研究基于重叠网格方法实现数值试验水池网格与船模网格的嵌入,形成船舶自航数值试验模型.运用粘性流CFD方法开展船舶航行过程中的流场特性数值仿真工作并进行可靠性验证.不同国际标模在数值试验水池中的试验结果表明,数值预报结果与模型试验结果之间的差别小于3%,且数值试验能够捕捉得到自由液面升高与速度分布云图等流动细节的特征.研究表明,基于数值试验水池的虚拟试验方法无论对船舶宏观水动力性能还是精细流场流动特性都能够实现高精度数值预报.

摘要： 为研究船体横倾角对顺倒车工况下船用减速器润滑流场特性及搅油功率损失变化规律的影响,采用移动粒子半隐法(Moving Particle Semi-implicit Method,MPS)对8种工况下的船用减速器内部润滑流场进行数值仿真分析。仿真结果表明:同一转速、初始润滑油量和横倾角下,船用减速器在顺车工况下的润滑性能优于倒车工况下的润滑性能;顺车工况高速飞溅油液主要处于输出齿轮与传动齿轮啮合区,倒车工况高速飞溅油液主要处于溅起液面与输出齿轮周面相交位置。通过分析不同工况下初始液面上粒子数目的变化情况,发现横倾角为30°时箱内溅起润滑油粒子数最多,润滑效果最好;齿轮搅油功率损失随横倾角增大而增大,且在同一横倾角下船用减速器顺倒车工况的搅油功率损失波动幅度均趋于收敛,其均值大致相同。

摘要： 针对滑阀液动力的优化问题,对非全周开口、内流式滑阀流场特性进行了研究,对其阀套结构进行了优化。首先,采用两相流模型,利用动网格技术、UDF功能模拟了阀芯的运动状态,通过仿真计算了阀芯运动状态下的瞬态流场,同时分析了阀芯静止时的稳态流场;然后,研究了滑阀阀芯的运动速度、流量变化、阀口开度对液动力的影响;最后,提出了一种把阀套进油孔由直孔改为斜孔的方法来优化滑阀的液动力,并对不同倾斜角和阀口开度时的滑阀液动力进行了比较。研究结果表明:相较于瞬态液动力,滑阀的稳态液动力更大;在阀芯运动速度快、流量大,且阀口开度小于0.5 mm时,滑阀的瞬态液动力比较大,因而其影响也不可忽视;优化后的阀套结构可以有效减小液动力,倾斜角在15°~20°范围内时其优化效果最好;该研究结果可为滑阀结构的优化设计提供有益的参考。

摘要： 储油罐进油扩散管的结构设计可有效降低油品流速,从而减少静电及降低水击荷载作用。基于Fluent软件采用标准k-ε模型对储油罐内部流动过程进行数值模拟,分析储油罐进油扩散管的流场特性。研究表明:直扩散多孔管能耗大,分液导流能力差,同时还伴有倒流现象;曲面扩散管具有较好分液导流作用,液流运动速度相对较大,且能带动罐内介质运动纵向发展,流场分布均匀,对储油罐起到了很好的稳定作用。建议储油罐进油管选择曲面扩散管。

摘要： 叶片表面特性是农药雾滴在茶树叶面沉积持留的重要变量,将叶片表面特性纳入雾滴沉积特性研究中对全面了解雾滴在茶树叶面撞击机理和运动规律具有重要意义。喷雾场景中茶树叶面受到不同方向雾滴撞击,为探究撞击角、叶片曲率及重力对雾滴流场的影响,同时直观显示运动过程中雾滴的流场特性,文中对茶树叶片进行点云重构,在虚拟叶面上进行雾滴撞击模拟,并借助理论模型和室内试验进行验证。结果表明:撞击角越小,雾滴在叶面上沿运动方向的切向速度分量越大于法向速度分量,且两者差值越大;雾滴斜撞击时,存在滑移现象,撞击角越小,雾滴滑移距离越大,因雾滴滑移易造成雾滴从叶片滑落,建议喷雾时采用90°撞击角;粒径为100~400μm的中小雾滴撞击叶面时,其初始铺展收缩主要受惯性力及表面张力影响,随能量消耗其速度减小,叶片曲率对雾滴运动影响变大,其与雾滴惯性力及表面张力一起决定雾滴的稳定形态;当中小雾滴接触时会发生聚结,因其体积较小,重力对雾滴影响比较小;对于400μm以上大雾滴,其初始铺展收缩主要由惯性力、表面张力和叶片曲率驱动,随雾滴逐渐凝聚变大,重力对雾滴运动的影响逐渐成主导作用。验证发现,雾滴在茶树虚拟叶片上的流场特性与雾滴撞击茶树叶面的理论和试验规律具有一致性,此模拟方法可行。本研究为完善雾滴在茶树叶片上的撞击机理及运动规律提供新的途径。

摘要： 为探究可调式文丘里管内部流场的空化特性,采用k-ε湍流模型和Zwart空化模型,利用FLUENT软件模拟不同参数条件下对空泡分布、流场压力、流速等空化特性的影响规律,并结合高速摄影系统进行试验验证。研究表明:在一定范围内增大流场的入口压力,可以提高空化效果,但会受到结构参数的限制;出口压力主要作用于下游流场,影响空泡发展,出口压力越大,空化程度越弱;增大空化器的喉部直径,流体的扰动强度和变化梯度下降,空泡数量减少。试验与仿真结果表明,当入口压力为0.9 MPa、出口压力为大气压、喉部直径为1.5 mm时,该装置产生空化现象的效率最高。

摘要： 沉降室是余热锅炉中关键的除尘部件,在锅炉运行过程中,进入沉降室的换热烟气会夹杂大量烟气颗粒,高速的烟气颗粒撞击烟道壁面,造成了烟道壁面的磨损。基于EDEM-Fluent耦合计算的方法研究了余热锅炉沉降室内烟道的磨损特性,设置烟气流含尘浓度为55 g/Nm^(3),烟气颗粒粒径为1 mm,密度为2500 kg/m^(3)。对比分析了0.8V_(t)、1.0V_(t)和1.2V_(t)(V_(t)为进气速度)3种不同进气负载下烟道各截面的流场特性与烟道内的颗粒分布,同时引入Archard磨损模型得到烟道各部位的磨损量分布。结果表明:二号灰斗的相对磨损量从28%增加到37%,挡灰板上部的相对磨损量由20%增加到27%,而一号灰斗的相对磨损量从17%下降到9%。磨损量变化的原因可归因于烟气流速和颗粒分布的变化。烟气流从入口处进入沉降室后速度先增加后降低,在二号灰斗以及挡灰板处流速达到最大值,且二号灰斗处形成了纵向的旋流,一部分颗粒随烟气流快速上升与壁面发生碰撞,这使得在各工况下,二号灰斗的处的磨损程度均明显大于其余部位。同时负载的增加还使得颗粒的分布呈现向三号灰斗处积聚的趋势,从一号灰斗处沉降的颗粒减少,磨损量降低。大量积聚的颗粒与三号灰斗壁面的碰撞使得三号灰斗的磨损量增加。

摘要： 针对现有熔融沉积(FDM)技术在耗材选用范围窄、成型分辨率低和喷头易堵塞等方面存在的明显局限性,提出了一种基于双螺杆挤压驱动式的熔融沉积型3D打印新方法。首先,分析新型成型设备的工作机理,提出一种适合桌面级FDM型双螺杆结构设计的方法,构建其参数化设计模型,完成双螺杆结构及打印系统的整体设计;其次,建立挤压系统与打印喷头之间的速度匹配模型;然后,以聚乳酸颗粒料为研究对象,采用有限元软件POLYFLOW,定性并定量分析物料在成型系统内的输送情况及流场分布特性;最后,结合理论分析与模拟研究,验证了速度匹配模型的准确性,实现了物料的定量定压挤出,得到了合理的双螺杆结构参数与最佳的成型工艺参数,即导程选24~36mm,转速为8~15r/min时物料挤压成型效果最好。

摘要： 比例阀是柴油机燃油喷射系统中调节流量的关键部件之一,对比例阀流体性能参数进行优化设计有利于快速建模和实现仿真自动化,缩短研发周期。本研究基于流体性能参数对比例阀模型进行二次开发和试验验证。首先,建立比例阀参数化三维模型,模型所有参数均可自由调控。然后,通过ANSYS Workbench仿真平台实现模型、网格、仿真以及后处理的自动化更新过程。提取参数后在Qt Creator开发环境中利用C++编译器完成程序封装。最后,进行比例阀性能验证试验,研究表明:封装程序能够实现比例阀参数化模型自动更新以及流场仿真自动化计算过程,且三种比例阀的试验流量和仿真流量相对误差小于10%,证明了比例阀模型参数设计的准确性。

摘要： 采用CFD数值模拟对带有反向旋流器、文氏管和套筒的旋流杯在矩形结构火焰筒内的流场进行了数值仿真研究.研究了套筒结构参数出口角和长度的变化对火焰筒头部流场影响.研究结果表明,套筒不同出口角对影响矩形火焰筒的中心回流区和角回流区的大小,其控制着回流区的形状.不同长度套筒结构产生的流场结构基本相同,套筒长度控制流场的发展,随着套筒长度的增加,中心回流区的长度逐渐减小.套筒存在最佳的出口角和长度,设计时应根据具体情况确定.

摘要： 发动机舱作为汽车主要部件的集成区域,其舱内的散热特性将直接影响整车的总体性能,因此对发动机舱散热特性及流场进行准确及深入研究是非常有必要的.应用CFD方法建立了发动机舱各部件与其内外流体之间的网络关系及仿真模型,并进行耦合求解,得到此发动机舱内流场特性及各部件受热温度.根据所得数据对发动机舱内各部件受热后的工作性能进行分析,通过对机舱流场、温度场的优化,减少了热害,使各个部件能够在比较理想的环境下工作.保证了车辆行驶安全性,提高了零部件的可靠性、耐久性,延长了使用寿命,同时降低了用户使用成本.

摘要： 本文研究了三维细长弹体以固定速度垂直入水问题,研究范围被限制在表面闭合优先于深闭合发生情况下的空气腔形成阶段.建立了弹体发射实验装置,通过高速相机拍摄了入水过程的时序图像.还在开源流体力学平台OpenFOAM(R)上开发了基于压力的可压缩多相求解器,用于开展入水流场特性数值模拟研究,采用数值计算得到的空泡形态与实验结果吻合良好.本文讨论了在不同佛汝德数工况下,弹体阻力系数、压力分布、空腔轮廓和流动特性随着无量纲时间的变化规律.分析结果表明,阻力系数在接触水面的瞬间发生突变达到峰值,随后快速下降并达到一个相对稳定的值,空腔入口处和弹体的肩部存在着明显的低压,随着气体侵入的减少和空气腔体积的增大,泡内的整体压力不断降低.

摘要： 消声风洞可用于舰艇流体动力设计和声隐身技术研究,其性能在很大程度上取决于实验段流场特性和消音室背景噪声水平,而流道形式将对其产生重要影响.采用分离涡(DES)方法和声类比FW-H方程,对消声风洞两种不同流道设计方案进行了数值模拟研究.结果表明,拐角流道形式会降低流场的均匀性,但是对实验段中心区域影响不大;拐角流道可降低消音室低频段(＜200Hz)背景噪声,并且随着速度的增加,拐角流道使高频段(＞1000Hz)背景噪声也有所降低.此外,由于拐角流道形式在声传播途径上对消声风洞动力段噪声源有一定的抑制作用,因此,为使消声风洞总体性能更优,应选取有拐角的流道形式.

摘要： 为了研究绕前缘粗糙水翼非定常空化流动的流场特性,以前缘粗糙和光滑的NACA66型水翼为研究对象,基于高速水洞实验平台对不同空化阶段,绕水翼空化流动的流场形态、水动力系数等流动特性进行了实验观测.实验结果表明:由于前缘粗糙度的影响,无空化状态下前缘粗糙水翼的升力系数小于光滑水翼,阻力系数大于光滑水翼;此外,对比发现,采用前缘粗糙水翼有效抑制了水翼的初生空化.

摘要： 在众多新型综合的水处理技术中，光催化氧化技术因其强氧化能力、选择性小、反应速度快、处理效率高等优势在污水处理方面得到了广泛应用。采用计算流体力学(CFD)技术模拟光催化反应器内的流场特性、辐射场分布.选用了RNGκ-ε模型模拟反应器内的流场分布情况,选取DO辐射模型模拟反应器内的辐射场分布.探讨进口流量和紫外灯管的相对位置对反应器性能的影响.

摘要： 在当前航运市场中,考虑低风阻设计的船型,因为实际营运节能效果显著而备受船东青睐.本研究对9000TEU船在考虑航速和迎风角度影响下进行黏流CFD数值模拟,分析比较流场特性和风阻系数,从而可为减少风阻的合理化建议提供支撑数据.数值技术采用全尺度叠模基于RANS求解器求解,通过半经验方法的对比分析,探讨了数值方法的可靠性和适用性.

摘要： 本研究描述了一种由重力驱使的直立式肥皂膜水洞装置,提供了一种模拟较高雷诺数下的二维水动力实验研究方法.此装置通过使用液体流量计,能够提供不同的稳定流速的实验条件.采用了几种典型钝体模型放置在水洞装置平行实验段,利用低压钠灯干涉法显示流场以及钝体尾流基本特征,并通过激光反射法测定模型所受的阻力大小.结果显示,实验能很清楚地揭示不同形状钝体尾流旋涡特征,并较好地实现对二维流场中钝体实际受力情况的实验测量.

摘要： 本研究描述了一种由重力驱使的直立式肥皂膜水洞装置,提供了一种模拟较高雷诺数下的二维水动力实验研究方法.此装置通过使用液体流量计,能够提供不同的稳定流速的实验条件.采用了几种典型钝体模型放置在水洞装置平行实验段,利用低压钠灯干涉法显示流场以及钝体尾流基本特征,并通过激光反射法测定模型所受的阻力大小.结果显示,实验能很清楚地揭示不同形状钝体尾流旋涡特征,并较好地实现对二维流场中钝体实际受力情况的实验测量.

摘要： 本研究描述了一种由重力驱使的直立式肥皂膜水洞装置,提供了一种模拟较高雷诺数下的二维水动力实验研究方法.此装置通过使用液体流量计,能够提供不同的稳定流速的实验条件.采用了几种典型钝体模型放置在水洞装置平行实验段,利用低压钠灯干涉法显示流场以及钝体尾流基本特征,并通过激光反射法测定模型所受的阻力大小.结果显示,实验能很清楚地揭示不同形状钝体尾流旋涡特征,并较好地实现对二维流场中钝体实际受力情况的实验测量.

摘要： 本发明涉及一种提高燃料电池双极板波浪形流道流场有效面积的流场结构，通过在分布于波浪形流道流场两侧的电化学反应弱化区设置与波浪形流道仿形的类半月形凸台及其周围的流道，使电化学反应弱化区具有与燃料电池主体流场相同程度的电化学反应。通过本发明可以提高双极板波浪形流道流场的有效面积，通过每个燃料电池电化学反应弱化区的减少来提高有效电化学反应面积。虽然电化学反应弱化区在燃料电池流场中的占比是比较低的，但是由于燃料电池电堆动辄是几十甚至几百个燃料电池堆叠而成的，对于一个燃料电池电堆而言，燃料电池电化学反应有效面积的增加是非常可观的。

摘要： 本发明涉及一种离子流场中悬浮液滴荷电特性测量装置及方法。该方法包括：确定计算区域并对计算区域进行剖分；给定各节点电荷密度初值和荷电因子初值；计算悬浮液滴空间电荷密度和各节点总空间电荷密度；使用有限元法求解泊松方程，得到节点电位分布，计算空间电场；使用上流元法求解电流连续性方程，计算各节点空间电荷密度；若满足误差限定条件，则计算误差函数值，若不满足误差限定条件，则更新表面电荷密度初值，重复上述步骤，直到满足误差限定条件为止。本发明能够准确计算得到离子流场中悬浮液滴的荷电因子。

摘要： 本发明提供了一种高焓流场光电特性辨识装置及方法，装置包括模型、高焓激波风洞、测试光路系统及数据处理系统；高焓激波风洞用于产生高焓气流；模型内部不同位置安装多个光电探头，用于采集模型表面的光谱信息；测试光路系统布置在试验段外，包括光电探头II、光栅和光谱仪，光电探头II透过试验段的光学窗口采集模型表面的光谱信息，其采集光路与光电探头I的采集光路在模型表面相交；光电探头II采集的光谱信息经光栅处理后发送至光谱仪，光电探头I将采集的光谱信息传送光谱仪，随后光谱仪将光谱信息传送到至数据处理系统，根据光谱分析方法和原理提取光谱信息，结合多组分多温度模型的非平衡数值模拟技术，获得模型表面高焓流场的光电特性。

摘要： 本发明公开了一种平行流场与蛇形流场自动切换的燃料电池自适应流场板，流场板的结构包括：反应物进口和出口，进口总管和出口总管，流场板上设有若干条脊、流道和四周的流场板壁，总管两侧壁面上的凹槽以及布置的自适应结构。当总管中有积存的液态水时，流场中的自适应结构吸水膨胀，总管局部横截面积逐渐变小，甚至堵住总管，使流场板局部或全部从平行状流场变为蛇形流场；当总管中不再有积存的液态水时，在电池运行温度下受到气流吹扫，内部水分蒸发，自适应结构脱水收缩，变为平行流场。本发明能够根据总管中液态水含量发生自适应变化，适应不同的工况，加快液态水的移出，避免水淹现象，并减小泵功消耗，提升电池净功率的效果。

摘要： 本公开提供了一种流场板及流场板的流道，属于燃料电池领域。该流道为波浪形，流道包括进口端、出口端和中间段，进口端位于中间段的一端，出口端位于中间段的另一端，中间段包括两个相对的内侧壁，中间段的内侧壁上设置有对流凸起，对流凸起由所处的一个内侧壁朝向相对的另一个内侧壁凸出形成，且对流凸起与相对的另一个内侧壁之间具有过流间隙。本公开可以提高气体的利用率。

摘要： 本发明涉及一种提高燃料电池双极板波浪形流道流场有效面积的流场结构，通过在分布于波浪形流道流场两侧的电化学反应弱化区设置与波浪形流道仿形的类半月形凸台及其周围的流道，使电化学反应弱化区具有与燃料电池主体流场相同程度的电化学反应。通过本发明可以提高双极板波浪形流道流场的有效面积，通过每个燃料电池电化学反应弱化区的减少来提高有效电化学反应面积。虽然电化学反应弱化区在燃料电池流场中的占比是比较低的，但是由于燃料电池电堆动辄是几十甚至几百个燃料电池堆叠而成的，对于一个燃料电池电堆而言，燃料电池电化学反应有效面积的增加是非常可观的。

摘要： 本发明提供了一种高焓流场光电特性辨识装置及方法，装置包括模型、高焓激波风洞、测试光路系统及数据处理系统；高焓激波风洞用于产生高焓气流；模型内部不同位置安装多个光电探头，用于采集模型表面的光谱信息；测试光路系统布置在试验段外，包括光电探头II、光栅和光谱仪，光电探头II透过试验段的光学窗口采集模型表面的光谱信息，其采集光路与光电探头I的采集光路在模型表面相交；光电探头II采集的光谱信息经光栅处理后发送至光谱仪，光电探头I将采集的光谱信息传送光谱仪，随后光谱仪将光谱信息传送到至数据处理系统，根据光谱分析方法和原理提取光谱信息，结合多组分多温度模型的非平衡数值模拟技术，获得模型表面高焓流场的光电特性。

摘要： 本公开提供了一种流场板及流场板的流道，属于燃料电池领域。该流道为波浪形，流道包括进口端、出口端和中间段，进口端位于中间段的一端，出口端位于中间段的另一端，中间段包括两个相对的内侧壁，中间段的内侧壁上设置有对流凸起，对流凸起由所处的一个内侧壁朝向相对的另一个内侧壁凸出形成，且对流凸起与相对的另一个内侧壁之间具有过流间隙。本公开可以提高气体的利用率。

摘要： 本说明书实施例提供一种基于PIV的环空流场特性测量系统及方法。所述系统包括环空管路和PIV测量装置；所述环空管路包括外管和内管；所述外管上设置有出水口和入水口，用于向所述外管和内管所构成的环空中输入测试液体；所述测试液体中需加入示踪粒子；所述PIV测量装置用于获取对应于环空管路流场中示踪粒子的互相关图像，并基于所述互相关图像计算出环空流场速度，进而根据所述环空流场速度计算环空流场参数。上述系统使得所获取的环空流场参数能够与不同类型的环空流场相对应，保证了对于环空流场的研究的全面性，有利于后续研究中基于所述环空流场参数进行进一步的机理研究。

摘要： 本发明一种电磁流动控制流场特性实验PIV装置及方法，属于电磁流动控制流场测试领域；包括控制台、水槽、驱动装置、电磁流动控制模型和PIV系统，所述水槽用于提供流体实验环境；由所述驱动装置控制电磁流动控制模型在水槽中运动，控制PIV系统跟随电磁流动控制模型运动，对电磁流动控制模型周围流场细节和湍流结构进行精确捕捉；控制台用于驱动装置和PIV系统的信号接收、处理及控制。相较于传统的染色线实验测试装置，PIV法可对滑翔机周围流场细节和湍流结构进行精确捕捉，所有测量装置不进入流体，不会对流场结构产生干扰，是一种小体积、高精度、非接触、响应速度快的水下滑翔机电磁流动控制流场特性实验的实验装置。