基于KIVA的发动机进气道稳流模拟计算

利用KIVA对发动机进气道的流量、流动状态和缸内的流动状态进行模拟计算和分析.在此基础上,对比不同升程下流动状态,得出相关结论.通过模拟可以在较短的时间内获得关于流动的详细信息,从而降低了新产品开发和试验周期.     

二郎山隧道通风系统局部影响数值模拟研究

二郎山隧道具有特长、高海拔、气候多变、双向交通、洞内汽流复杂等特点,所采用的平导送风半横向通风方式在我国是首次应用。运用CFD软件模拟该隧道半横向通风系统的局部空气流动状态、隧道及竖井和联接风道的局部阻力特性,得出各种几何结构型式和不同通风流量条件下,用于一元流模拟模型计算的局部阻力系数。     

基于Swift的汽车外流场三维数值模拟

利用计算流体力学（CFD）方法,借助仿真模拟软件Swift对高速轿车外流场进行数值计算,得到轿车三维速度矢量分布图和纵向对称面内的压力系数分布图,并将计算结果与其他软件的计算结果进行对比,结果吻合较好。     

车用空调平行流冷凝器空气侧稳态流动与传热数值模拟

建立了某车用空调多元平行流冷凝器三维模型,利用CFD方法对典型工况下该冷凝器空气侧百叶窗翅片的流动和传热性能进行了数值模拟,计算结果显示数值模拟与试验测试及常用关联式的计算结果具有较好的一致性,验证了计算模型和方法的正确性,为进一步研究翅片结构参数对平行流冷凝器性能的影响及性能优化提供了理论参考。     

MATLAB在CFD计算结果可视化方面的应用

目前，计算结果的可视化后处理成为数据模拟的重要组成部分．笔者认为在计算流体动力学(CFD)领域中的计算结果分析方面，利用MATLAB来构造具有图形用户界面(GUI)的可视化工具，可以有效地缩短开发时间、提高工作效率．文中以二维粘性不可压Navier—Stokes方程控制的Poieuille流(渠道流)为例，采用Lattice Boltzmann方法求解，最后数值模拟的结果运用自行设计的CUI界面进行显示及分析．     

计算区域尺寸对列车绕流数值模拟的影响

对于列车绕流数值模拟而言,其计算区域越大,边界条件对计算结果的影响越小,但过大的计算区域会导致计算工作量和计算时间的增加,因此,计算区域尺寸的选取是列车绕流数值模拟的关键之一。通过建立12种不同尺寸的计算区域模型,结合数值模拟方法,研究其对列车压力分布特征及气动性能的影响。研究结果表明:数值计算仿真得到的气动力系数与风洞试验得到的气动力系数的误差4%;当计算区域上游高度≥8倍特征高度时,头车鼻尖驻点压力系数基本稳定在1.0左右。通过对比不同大小计算区域的计算结果可知,流线型高速列车绕流数值仿真的推荐采用最小计算区域尺寸为:高度方向为12倍特征高度,宽度方向为24倍特征高度,长度方向上游为12倍特征高度,下游方向为24倍特征高度。     

基于时变边界屋面积雪分布数值模拟

为了预测风作用下屋面积雪的分布,采用Euler-Euler两相流混合模型,结合最新改进的k-ω模型等数值方法开发分析程序,对风致屋面积雪分布进行了数值模拟.模拟中为考虑积雪对屋面绕流的影响,计算区域边界根据雪深变化采用时变边界.对一典型阶梯形屋面积雪分布进行数值模拟,获得了几种不同状态下屋面积雪分布的时间历程.模拟结果表明:随着时间的发展,屋面积雪分布对屋面绕流产生较大影响,屋面积雪沉积率随之发生变化;模拟时长22 h的计算结果与实测结果基本一致,不考虑积雪对屋面绕流的影响将产生较大误差;不同风速比下模拟的屋面雪深分布形态基本一致,但入流风速比越小,雪深分布系数相对越大,达到近似分布的模拟时间就越短.      

发动机螺旋进气道气流模拟

在采用分层充气稀薄燃烧技术的汽油机设计中,螺旋气道的设计关键工作,本文提出了一种利用CFD技术进行气道气流模拟的方法,以供同行参考.     

进气预热对柴油机低温启动性能影响的试验研究

为了研究进气预热对柴油机低温启动性能的影响,进行柴油机有、无进气预热及使用不同功率格栅预热下的低温启动性能试验。结果表明:柴油机低温启动采用进气预热时,第2个工作循环缸内开始着火且燃烧能自持;无进气加热时,柴油机启动前8个工作循环内无明显燃烧迹象,第9个工作循环着火后燃烧仍无法自持,缸内失火现象严重,直到第45个工作循环才能自持燃烧。试验样机预热60 s后,温度变化试验表明:采用1.8 kW的格栅预热进气比采用1.2 kW的格栅预热启动前和启动过程中气流最高温度分别提高90.2℃和77.8℃,缸内第1个工作循环温度提升约70℃,起始着火提前角提前2.26°。     

发动机螺旋进气道气流模拟

在采用分层充气稀薄燃烧技术的汽油机设计中，螺旋气道的设计关键工作，本文提出了一种利用CFD技术进行气道气流模拟的方法，以供同行参考。     

缸内气体流动的模拟分析

应用自编ＦＬＯＷ软件，对缸内气体流动进行计算，并分析了挤流面积、初始涡流比、燃烧室形状对缸内气体流动的影响。     

潜水器水动力系数计算方法研究

为了保证潜水器具有良好的操纵性能,构建操纵运动方程的水动力系数必须具有相当的准确性.文中以某长航程潜水器为研究对象求解其水动力系数,分别采用了近似公式估算、基于势流理论的面元法和提出的应用FLUENT模拟循环水槽试验3种方法.通过计算结果与模型循环水槽操纵性能试验结果的对比分析,总结了上述三种计算方法的适用范围和效果评价.     

独塔斜拉桥静风稳定性分析

以某独塔钢箱梁斜拉桥为背景,进行抗风性能分析。采用计算流体动力学（CFD）数值模拟技术计算得到主梁断面的静力三分力系数,分析静风扭转发散机理。对桥梁结构进行自振特性分析,为进一步研究风致振动提供依据。最后,进行了风载响应计算,评估该桥的抗风性能。     

16V265H油机喷孔结构对内部流场的影响

针对16V265H柴油机喷油器,以三维CFD软件FIRE为平台,对喷孔内部空化流动进行了数值模拟.结果发现空化现象十分明显,特别是超空化流动在整个喷油过程中高达90%.另外,从空化分布、速度分布以及流量系数这三个角度分析了入口圆角半径、喷孔夹角以及喷孔长度等几何结构对喷孔内部流动情况的影响.     

灌区无喉堰的水力特性研究

针对灌区无喉堰的量水问题，通过模型试验观测水流从自由出流到淹没出流的全过程，确定了淹没的临界条件，淹没的临界条件与堰渠宽度比和上下游水深的比值有关；从理论上推导出了自由出流和淹没出流两种情况的流量计算公式，在自由出流情况下，流量系数与堰上水头、堰高、堰渠宽度比有关，在淹没出流情况下，流量系数与堰上下游水深、堰高、堰渠宽度比有关；根据实测数据得到了自由出流和淹没出流情况下流量系数的经验公式，并进一步分析了计算误差。上述结论进一步拓展和完善了前人的研究工作，对于指导实际应用具有重大意义。     

流固耦合作用对螺旋桨强度影响的数值计算

为研究流固耦合作用对船舶螺旋桨强度的影响,并分析采用不同流固耦合方法所得计算结果的差异,结合实际工程,使用CFX对某船螺旋桨在特定工况进行CFD计算,并在ANSYS WORKBENCH中分别运用单向流固耦合和双向流固耦合方法对螺旋桨静应力及总变形量进行计算分析和比较,给出螺旋桨表面压力分布图,以及等效应力和总变形量随螺旋桨桨叶半径变化的关系曲线,并将二者计算结果进行对比.结果表明,采用不同流固耦合方法所得应力应变分布基本一致,最大等效应力出现在桨叶随边靠近桨毂处,叶梢位置变形最大.两种方法中采用双向流固耦合方法所得等效应力和总变形量峰值较大,且随着进速系数的增大,二者计算结果差距逐渐明显.     

基于Kriging算法的压气机健康参数主从式插值建模

针对航空燃气轮机压气机数字化建模过程中由于缺少压气机流量系数导致模型精度偏低的问题,基于Kriging插值算法构造了面向压气机流量系数估计的主从式建模方法,分析了高维空间下对应于不同压气机换算转速的流量系数分布特征;基于流量系数的特征提取方法探索了流量系数、换算转速、增压比之间的映射关系,并提出了关于这三类参数的多维样本向量构造方法;基于Kriging算法建立了适用于燃气轮机过渡工况下压气机流量系数主从式插值模型. 研究结果表明:与传统的Kriging插值方法及牛顿插值法相比,基于主从式模型的流量系数计算结果更接近实际值,计算精度提高了近10%;主模型可输出流量系数的估值向量,插值效率相比传统Kriging模型提高了近15%.      

喷水推进器推进性能优化研究

为了提高某摩托艇用喷水推进器的推进性能,文中对其流道和导叶进行了优化,运用CFD方法对改进的效果进行分析.以某混流泵为例,对其轴功率进行了CFD计算,不同转速时CFD计算误差在1%以内.进而运用CFD方法分析了某摩托艇用SHS1100喷水推进器的水力性能,发现其流道和第二级导叶内存在漩涡、喷口出流存在较大的旋转能量.从减小流道过流面积,以及流道背部曲率、改变第二级导叶形状等方面对其进行了优化.使喷水推进器的推力效率提高了7%,流道效率提高了5.7%,喷泵效率提高了3.3%,第二级导叶出流不均匀度降低了7.3%、出流周向动能降低了17%,并消除了流道和第二级导叶内的涡流.     

隧道火灾不同CFD模型的对比分析及试验验证

为筛选出适用于隧道火灾模拟、科学经济的CFD(Computational Fluid Dynamics,计算流体动力学)模型,为复杂结构的隧道内发生火灾时的数值模拟提供科学参考,基于Heskestad羽流理论,提出传质体热源模型。使用FLUENT软件对比不同物理模型、燃烧模型等的计算结果,并开展缩尺试验进行验证。结果表明,不扩大计算域可能造成顶棚下方温度的不对称分布,而隧道两端扩大的计算域能够消除不合理的边界条件对隧道内温度场的影响。布辛涅斯克(Boussinesq)近似理论假设空气物性不变,但实际上空气的热扩散系数会随着温度的升高而提高,因此使用布辛涅斯克近似的原则得到的温度与实际差异较大。提出的传质体热源模型能够较准确地预测隧道顶棚下方的最大温度,案例的计算误差在10%以内。然而,该模型没有考虑壁面对流散热和空气卷吸的情况,因此在一定程度上高估了纵向温度分布。     

CNG发动机工作过程的三维数值模拟

对一台CNG发动机，包括气相流动、燃烧过程在内的发动机工作循环进行了三维模拟计算．用移动网格来模拟气门和活塞的运动，采用分块划分技术形成计算域的整体网格，微分方程的求解基于AVL FIRE程序．根据计算结果，分析了进气道及缸内流场的演变规律、缸内温度场及NOx的形成情况．