用于高压无气喷涂原子灰的扇形喷嘴内部流场的数值仿真

利用计算流体软件ANSYS Fluent构建固瑞克645扇形喷嘴三维有限元模型,然后用Laminar层流模型对高压无气喷涂原子灰扇形喷嘴内的压力、速度流场以及入口压力对压力、速度流场和出口流量的影响进行数值模拟.结果表明:压力和速度场云图呈层状分布、梯度变化;在喷嘴的锥形前段和圆柱部分,压力和速度随距离的变化平缓;在圆锥向圆柱过渡段和出口段压力和速度变化剧烈;总体来看,入口压力越大,出口速度和流量越大;在出口段,入口压力对压力流场和速度流场影响尤为明显.根据结果综合分析,入口压力在15~20 MPa比较合理.     

压力螺旋型喷嘴雾化特性及灭火有效性实验

为了优化压力螺旋型喷嘴参数,设计了压力螺旋型细水雾灭火喷嘴并进行了实验,分析了压力螺旋型喷嘴设计参数、系统压力和添加剂对雾化特性的影响.结果表明:当系统压力从0.5 MPa增加到1.5 MPa时,细水雾的索太尔直径减少8%;水中的添加剂可以降低雾的索太尔直径1.3%~15%;雾场中雾的索太尔直径越大,粒径分布越宽;粒径体积分数分布曲线有向大粒径方向移动的趋势;雾的速度与系统压力成近似线性增大关系;当喷嘴结构设计不合理时,喷嘴下游平面上的雾通量分布会不均匀,对熄灭火灾不利.     

空间润滑装置高压雾化喷嘴的喷雾特性

为解决航天器在空间轨道运行时润滑失效的问题,将高压直射式雾化喷嘴应用到空间润滑领域,利用流体动力学软件CFD-ACE+2009,建立了直射式雾化喷嘴气液两相流模型,在此基础上,对润滑油喷雾流的生成过程进行数值模拟,并考察了喷嘴处液体流动速度及压力的分布情况.通过2种高粘度液体NYE 2001、Krytox 143AB与柴油的对比,分析了液体物理参数对液体内部压力传递及流速变化的影响.数值模拟结果表明:航空润滑油NYE 2001的高粘度严重阻碍入口压力的传递,当入口压力为15 MPa时,1 mm长的喷嘴末端压力下降到0.42 MPa,降幅达到97.2%;过高的液体粘度和过长的喷嘴,对液体喷雾流的形成产生不利影响.     

基于AMESim的电控天然气喷嘴模拟分析

为研究电控天然气喷射器特性参数对其喷射效果的影响,采用工程系统仿真软件AMESim建立了电控天然气针口阀喷射器仿真系统模型,并模拟了一个完整的喷射过程,得到了该喷嘴喷射特性曲线和阀门运动的相关参数,对其进行分析研究,得出其复位弹簧的最佳预紧力,并在该预紧力下验证了系统模型的准确性,可为电控天然气喷嘴的设计提供优化依据。     

阵列式等离子体射流特性的研究

研究了大气压下阵列式等离子体射流特性,以实现和完善大气压下大面积的低温等离子体灭菌技术.采用MAXWELL 3D软件仿真及实验的手段,研究相关因素对各种阵列式等离子体射流特性的影响.包括在单管等离子体喷射中的一些基本影响因素（电压、气体流速等）和阵列式等离子体喷射实验中所特有的一些因素（气流均匀度、电极单元间距及电极布置方式）.实验在大气压氦气环境下进行,然后通过专门研发的高频高压等离子体放电电源进行了介质阻挡放电.实验结果实现了大气压下阵列式等离子体喷射,证明了通过阵列式等离子体喷射方式来实现大面积等离子体灭菌技术的可行性.除此之外还得出了各种相关因素对阵列式等离子体射流特性的具体影响,用以完善阵列式等离子体射流技术,进行更大面积的灭菌处理.     

带储能弹簧自由活塞发动机运行特性研究

为进一步提高自由活塞发动机(FPE)运行频率、指示效率及稳定性等性能指标,提出了一种带有储能弹簧的FPE内燃发电系统设计方案.对其工作原理进行了分析,建立了系统动力学-缸内热力学耦合计算模型,并试验验证了模型有效性.通过数值仿真研究了储能弹簧对FPE系统运行特性的影响,结果表明:随储能弹簧刚度增大,FPE活塞位移与速度趋于正弦变化曲线,进气口与排气口打开时刻推后;储能弹簧刚度越大,缸内峰值压力与机械效率越低,活塞速度峰值、系统运行频率及输出功率越高,储能弹簧刚度在100～200 kN/m时指示效率较高;此外,设置储能弹簧可降低FPE缸内峰值压力与压缩比波动幅度,有效抑制燃烧循环波动与偶发性失火对系统运行稳定性影响.     

基于CFD的公路隧道火灾数值模拟

为了有效控制公路隧道火灾的烟气扩散,基于计算流体动力学理论(computational fluid dynamics,CFD),采用Cfdesign软件进行数值模拟与分析,研究了公路隧道火灾的烟气运动规律,分析了不同火灾条件的温度分布和烟气蔓延规律,研究了射流风机的动力特性及其对火灾的影响.提出了公路隧道顶棚烟雾纵向扩散速度峰值函数模型、射流风机动力长度近似模型以及临界风速近似计算模型.分析表明,在射流风机动力区域的火灾,会产生大量涡流,严重危害下游人员的安全.     

货车转向架清洗机连续射流高压喷嘴设计

分析了高压连续射流工作中的各种射流载荷和影响高压冲洗效果的主要因素,指出了高压清洗中,对污垢的冲刷起主导作用的是动压强和剪切力;影响高压冲洗效果的关键因素是喷嘴射流作用在物体上的冲击力.进而提出了用于货车转向架清洗机的高压喷嘴设计方法,给出了一个设计实例.     

16V240ZJ型柴油机改进缩放喷孔及三维流场分析

基于16V280ZJ型柴油机喷油器喷孔空化,为了得到更快的燃油喷射速度和可控的空化现象.利用计算流体动力学(CFD)方法,采取多相流模型探究影响新型喷孔性能的因素.在进口压力为108 MPa和出口压力0.1 MPa的最大压差工况下,对新型喷孔内部流场进行数值计算分析.结果表明,新型喷孔提升了出口流量,能够缩短喷油持续期.流体通过渐缩渐扩型喷孔的最小截面处附近将产生剧烈压降,其后段产生低压区,空化现象产生的起始端在截面最小处;最小截面的所在位置影响出口速度及质量流率,并且存在一个位置使得出口速度最大;渐扩段比重越大,空化区域越大.渐扩段比重越小,靠近壁面的气相体积分数越大即空化越剧烈.     

柴油溶气喷射雾化粒径特性分析与计算

运用激光粒度分析仪(LDSA)和瞬间高速摄影等装置,就喷射压力对溶解有二氧化碳气体的柴油喷射雾化特性的影响进行研究. 研究结果表明将CO2气体溶解于柴油只能在特定的喷射压力范围内改善喷射雾化. 同时,依据柴油喷射雾化粒径的实验数据,采用曲线拟合的方法建立了计算不同溶气量的柴油在不同喷射压力下喷雾液滴的索特直径(SMD)的经验公式.     

一类摩擦碰撞振动系统的周期振动特性研究

建立了一类两自由度摩擦碰撞振动系统的力学模型,确定Poincare截面,通过数值仿真,分析了系统在简谐激振力作用下的周期碰撞振动特性,并讨论了传动带运动速度、传动带与质量块间的摩擦系数对系统周期碰撞振动特性的影响.研究结果表明系统的周期碰撞运动的形式呈现多样化,且在一定的系统参数下,传动带运行速度和摩擦系数的变化对系统的冲击速度影响不大,但对系统的动力学特性有较大的影响.     

具有柔性衬里的压力脉动衰减器滤波特性

为了改善传统扩张室压力脉动衰减器脉动衰减性能,提出了一种敷设聚氨酯衬里的改进型脉动衰减器. 根据衰减器分布参数与集中参数特性,研究该改进型结构滤波特性. 首先通过一维解析法构建传统扩张室分布参数模型,获得的理论插入损失与实验测量结果吻合良好,证明了该方法用于脉动衰减器建模的可行性;之后利用该一维解析法构建改进型脉动衰减器直通穿孔管段分布参数模型,敷设聚氨酯衬里的阻性部分则构建集中参数模型,最后研究了衬里材料成分、穿孔率以及穿孔直径对衰减器滤波特性的影响. 研究结果表明:在500 Hz频带范围内,液体静压力稳定在2.76、4.14、4.83 MPa时,老化聚氨酯衬里能显著改善脉动衰减器的插入损失;无论聚氨酯材料老化处理与否,不同液体静压力均对插入损失产生影响;穿孔率和穿孔直径对其插入损失影响较小.      

圆筒状褶式机油滤清器的模拟与优化设计

为降低机油滤清器过滤压力损失,通过压力损失试验,确定了压力损失模拟的边界条件,建立了压力损失的二维CFD模拟模型,分析了压力损失特性与影响因素,推导了压力损失与影响因素的多元回归关系式.模拟结果表明:对滤芯压降影响的主次顺序为过滤速度、滤芯折高、流道宽度、折数、滤纸厚度与含尘浓度;滤芯初始压力损失与其结构及运行参数呈非线性关系,并与滤芯褶数存在最佳值;回归关系式的相关系数为0.998,因此,可靠性高.     

舰载蒸汽弹射系统建模与仿真研究

针对舰用蒸汽弹射器的基本工作原理,在一定的假设条件下建立其动态仿真数学模型.通过模型对舰用蒸汽弹射系统的动力学和热力过程特性进行了研究,给出了其在各种运行工况下的仿真结果,并进行了仿真试验,得到了不同条件下活塞速度、加速度、位移以及汽缸压力的变化规律;分析了漏汽对弹射系统的影响,获得了不同漏汽情况下弹射末速度和过载的变化.     

临时变向车道的交通流速度及冲突特性分析

为了揭示临时变向车道所存在的交通运行问题,针对其方向变更时段的交通流速度特性与交通冲突特性进行分析.选择具有代表性意义的黄浦路为调查对象,分别对其方向变更前后的交通流特性参数进行调查.采用数理统计的方法,对比分析方向变更前后的交通流速度特性与交通冲突特性.采用回归分析的方法,构建该类车道的密度与速度关系模型及交通冲突预测模型.研究表明,临时变向车道在方向变更前后的交通流速度及交通冲突方面具有明显的规律性差异,速度与密度之间及冲突数与流量、密度之间存在定量关系.     

一种高强化柴油机排放和燃油经济性的数值模拟计算分析

以某型柴油机为对象,开展了缸内燃烧过程三维模拟计算,对其排放特性,包括碳烟分布、碳烟生成总量变化、Nox分布、Nox生成总量变化,以及燃油经济性进行了数值模拟计算和分析,研究了燃烧室结构和喷嘴参数对柴油机性能的影响.计算结果表明;挤压面积更大的燃烧室更有助于改善燃油经济性和排放;采用适当增加喷孔数、增大孔径等方法,尽可能缩短燃油喷射持续期,有助于降低油耗,改善排放.     

喷射压力对生物柴油掺混燃料喷雾特性的影响

基于自行设计的定容弹和高压共轨喷油试验台,通过高速相机对不同掺混比的柴油‐生物柴油混合燃料的喷雾过程进行瞬时拍摄,并运用图像后处理技术量化分析喷射压力对掺混燃料的喷雾锥角和喷雾贯穿距离等宏观喷雾特性的参数影响。结果表明：喷射压力从75 M Pa提高到135 M Pa时,喷射压力对喷雾锥角的影响在4°～5°左右;喷雾锥角和喷雾贯穿距离均逐渐增大,混合燃料的雾化质量有所改善。     

重载列车纵向冲动机理及参数影响

利用重载列车空气制动与纵向动力学联合仿真系统,仿真计算列车制动过程中的冲动过程,发现纵向冲动是由冲击作用和挤压作用共同形成,最大车钩力就是这两者中力较大的一个.如果最大车钩力是由冲击力产生,则最大车钩力发生在列车尾部,反之最大车钩力是挤压力时,最大车钩力发生在列车中部.车钩间隙对列车纵向冲击力和挤压力都有影响,车钩间隙对冲击力的影响比对挤压力影响更大,对后部车辆的影响更显著;车钩间隙越大,最大车钩力越大.闸瓦摩擦系数对挤压力影响较大,对冲击力影响较小;摩擦系数越大,挤压力越大,发生车位越向前移.     

喷射系统计算机模拟及运用

机车用大功率中高速柴油机向高强度、低油耗方向不断发展，其燃油喷射系统的强化强度也越来越高，使燃油喷射系统的穴蚀、二次喷和零部件可靠性等问题日益突出。通过计算机模拟，讨论了各种喷射条件对喷雾性能的影响，这样不仅可以验证已有喷射系统的工作特性，而且将大大提高新内燃机喷射系统的研制速度。     

隧道内时速160公里货运列车交会压力波数值模拟

高速是我国铁路货运列车发展的主要目标之一,货运列车快速通过既有普速线隧道时,会诱发车外压力波动并可能引起车体疲劳破坏等问题.应用一维可压缩非定常不等熵流动模型和广义黎曼变量特征线法,研究了我国新研发的时速160公里货运列车隧道交会压力波的形成机理和沿列车运行方向车外压力的分布特性,分析列车速度和车型对隧道压力波的影响.研究结果表明:两列车隧道中央等速交会时,车外的压力由于受到对向列车的气动作用、以及隧道内压缩波和膨胀波的反复作用,导致车外的压力不断波动;沿着列车运行方向,越接近车尾,车厢外的最大正压值和最大压力峰峰值越小,最大负压值越大.车速越大,压力波动幅度越大.不同车型下,对于头车、中间车和尾车的最大正压值,全侧开式快捷棚车比塞拉式快捷棚车分别大22.05%、12.33%和67.74%;对于最大负压值,其值分别大4.58%、14.56%和13.29%;对于最大压力峰峰值,其值分别大15.40%、13.63%和16.84%.