基于CFD混流泵内流场数值分析

以混流泵为研究对象,运用CFD软件采用基于非结构网格的SIMPLE算法和标准的k-ε湍流模型对混流泵内的流场进行数值模拟.结果表明：运用CFD软件进行数值模拟的结果与试验结果是一致的,说明数值分析的结果是正确可靠的;通过对混流泵内部的流动速度、压力分布等分析揭示了混流泵内部的流动特性,并为混流泵的性能预测、优化设计提供理论依据.     

质子交换膜燃料电池水管理研究

水管理是质子交换膜燃料电池（PEMFC）可靠运行的关键，既维持适当的膜的水合程度，又不致水淹电极，是水管理的理想状况．燃料电池作为一个多相、多尺度、多物理场、动态复杂系统，其中的流动、传热、传质、相变、多相流和电化学过程相互影响、相互联系、相互制约．就PEMFC内流体流动，物质的传输，热量生成和传递，水的相变及两相流，电化学反应等方面综述了目前的研究进展，权衡利弊，以期达到最佳的燃料电池电化学性能．     

Experimental investigation of a cryogenic filter for separating solid carbon dioxide particles from liquid nitrogen

This paper presents an investigation of a new method of purifying cryogenic liquid using sintered metallic wire-mesh filter, which has the advantages of high purifying efficiency and preferred strength at absolutely low temperature. Experiments are conducted to purify solid CO2 particles from liquid nitrogen. Temperature and pressure in the upstream and downstream of the filter, and the flow rate of carbon dioxide (CO2) gas and liquid nitrogen are measured, with the gas content of filtrate analyzed using a CO2 concentration detector. It is illustrated that after filtration, the purity of liquid nitrogen (volume fraction) is higher than 99.99%, which means that the volume fraction of CO2 is less than 0.01%. Effects of operation parameters on the performance of the filter, such as pressure drop △p and filtration efficiency E are analyzed quantitatively. The present conclusions will provide a guideline to the optimumal design and operation of sintered metallic wire-mesh filter in cryogenic application.     

泥石流龙头压胀机理探析

目前国内外尚无一种理论可以同时合理地解释泥石流阵性流动、沉积相逆序结构及粗大颗粒在泥石流体表层上下浮动等现象。假定在泥石流龙头内部因固液分相流速差异孕发的压胀核,其内部压力逐渐增大至某一临界值时突然爆炸溃灭,此过程称为泥石流龙头压胀机理。压胀核形成与爆炸溃灭产生的颗粒浮力、碰撞力和超孔隙压力可以同时合理地解释泥石流阵流等现象。进一步研究中,应通过实验观测压胀核的形成演化过程,并建立压胀机理力学过程。     

网联环境下混合交通流偶发拥堵演化机理研究

针对混合交通流中智能网联车辆(Connected and Autonomous Vehicles, CAVs)和人工驾驶车辆的交织干涉问题,本文在传统交通流统计理论模型和一阶连续介质模型的基础上,通过引入智能驾驶员跟驰模型(Intelligent driver model, IDM)和协同自适应巡航控制模型(Cooperative Adaptive Cruise Control, CACC),构建人工驾驶车辆和CAVs的混合交通流偶发拥堵演化模型,探索CAVs混入和诱导干涉措施对混合交通流偶发性拥堵传播规律的影响。实验选取重庆市华陶立交至巴南立交路段为路网原型,对CAVs不同渗透率( Pc )下的路段拥堵演化情况进行仿真。实验结果表明：CAVs渗透率越高,混合流流量、占有率和速度的改善情况越显著,但只有当 Pc ≥ 0.2 时,网联车辆对拥堵消散的改善效果才较为明显;Pc ≤ 0.8 时,干涉措施下,拥堵消散状态的持续时间约为不采用干涉措施的 50%;当 Pc = 1.0 时,网联车辆的通行能力是纯人工驾驶交通流的2.34倍;分别在非干涉措施和干涉措施下计算拥堵评价指标,与仿真结果进行对比,最大相对误差在5.38%之内,验证了模型的准确性。研究成果对疏散交通拥堵具有重要意义。     

自行控制出液清洁刷的设计及应用

本文介绍了国家专利自行控制出液清洁刷的设计原理及其应用。清洁刷的设计运用了液压泵的基本原理,控制洗涤液从出液口挤出,将刷头刷体和洗涤液及液压泵组合在一起,实现了洗涤液的取用和洗刷过程同步进行,使得清洁过程方便灵活,操作简单方便,有效地节省了时间,减轻了劳动强度。     

Characteristics of flow field around an underwater projectile with natural and ventilated cavitation

The present simulation investigates the multiphase cavitating flow around an underwater projectile. Based on the homogeneous equilibrium flow assumption, a mixture model is applied to simulate the multiphase cavitating flow including ventilated cavitation caused by air injection as well as natural cavitation. The transport equation cavitating model and a local linear low-Reynolds-number turbulence model are incorporated to the equation system. The calculations are executed based on a suite of computational fluid dynamics code. The hydrodynamics characteristics of flow field under the interaction of natural cavitation and ventilated cavitation are analyzed. The results indicate that the ventilated cavitation numbers and the drag coefficient are relative to the natural cavitation numbers and gas flow rate in the multiphase cavitating flows.     

非对称式凸轮转子型双定子叶片泵及流量特性分析

针对传统液压泵的不足,研制了一种新型非对称式凸轮转子型双定子叶片泵. 该泵将凸轮转子型叶片泵的结构和双定子的思想相结合,在泵的壳体内设置了内外两个定子和一个转子,其中转子内外凸起数不同,使该泵可输出多级定流量,也能够同时对多个系统供油. 阐述了泵的工作原理与特点,通过非对称式凸轮转子型双定子叶片泵内部结构的分析,归纳出凸轮转子在不同转角下内外泵的理论流量,进而得到泵在不同工作方式下的瞬时流量. 搭建了非对称式凸轮转子型双定子叶片泵试验平台,试验结果表明:与传统的对称式双凸起凸轮转子型叶片泵相比,非对称式凸轮转子型叶片泵的流量脉动更小,大约降低了2%左右,试验结果与理论分析基本一致,验证了理论分析的正确性.      

一种基于Rough集的案例推理模型的构建

利用Rough集理论处理案例推理问题具有不需要外界信息和先验知识的优点,对案例库中冗余属性进行简化,能够起到优化案例库的作用,同时能够依赖于统计知识提炼规则并形成多个有效的案例索引,在进行案例检索时可针对不同的检索问题选择恰当的索引快速检索到相似的案例,并进行推理得出相应的问题解决方案.最后,以稀土萃取分离生产过程的产品纯度和料液处理量等生产指标的智能优化设定控制为例,验证了该模型的可行性和精确性.     

液力变矩器性能参数的计算误差及其修正方法

为提高液力变矩器数值模拟的精度,采用CFD(computational fluid dynamics)方法对液力变矩器的变矩比、效率和泵轮容量系数等性能参数进行了计算,对计算误差进行了分析,并提出了相应的误差修正方法.通过分析补偿油液流动对泵轮容量系数计算误差的影响,提出了针对泵轮容量系数误差的修正方法.结果表明:数值计算模型中,忽略摩擦损失和补偿油液流动的影响,将引起变矩器性能参数的计算误差;针对摩擦损失提出的误差修正方法,使算例中变矩器的变矩比和效率的最大相对误差均由16.2%减小到13.9%;按照泵轮容量系数误差的修正方法,泵轮容量系数的最大相对误差由13.9%减小到7.3%.     

回热器对跨临界CO2热泵系统性能的影响

为了研究跨临界CO2热泵热水系统中,回热器传热面积对系统性能的影响,在不同的制冷剂充注量条件下实验研究了CO2热泵系统的性能.实验中,通过调节变频压缩机频率与电子膨胀阀开启度,保持了一定的制热量与蒸发器出口过热度.实验结果表明:在最佳制冷剂充注量条件下,随着回热器传热面积的增加,压缩机的压缩比下降,排气温度与吸气温度上升.采用回热器可以提高系统的最大制热系数,当回热器的无量纲传热面积为0.2时,可使最大制热系数提高约3.2%～5.1%.     

回转椭球体可压缩流动数值计算

基于细长体理论和逐次近似计算方法,对水下运动的回转椭球体可压缩流动进行了数值模拟.通过迭代计算得到流动压缩因子,用于确定可压缩流动流场.分析了相同的回转椭球体在不同介质中的临界马赫数以及相同来流马赫数下不同介质中压缩性影响程度.计算结果与相关资料数据进行比较,具有较好的一致性.     

制造超差对喷水推进器水动力性能影响的CFD分析

采用计算流体力学方法对喷水推进器水力性能进行了预报,以判别制造过程尺寸超差对喷水推进器水动力性能的影响.建立由喷水推进器内流场与船体外流场构成的计算区域,用6面体结构化网格划分泵内流场,采用4面体网格对进水管道和船底区域进行划分.对整个喷水推进系统的三维粘性湍流流场进行了数值计算.计算结果既可用于分析喷水推进器内部流场的流动细节,也可用于推力、功率、效率等外特性参数的预报.     

叶顶间隙对喷水推进水力性能的影响

分别以设计参数相同的混流式喷水推进泵与轴流式喷水推进泵为对象, 基于剪切应力运输湍流模型、隐式多网格耦合算法与全结构化网格, 对4种不同叶顶间隙的水力性能进行数值模拟, 分析了叶顶间隙对喷水推进水力性能的影响, 研究了叶顶间隙影响程度与喷水推进器类型的关系。研究结果表明: 2种喷水推进泵的扬程、效率均随叶顶间隙增大而减小; 随着叶顶间隙的增大, 混流泵消耗功率先增大后减小, 当叶顶间隙为1.3mm时消耗功率最大, 而轴流泵消耗功率单调减小; 混流泵叶顶间隙变化引起的喷泵效率改变量不受流量影响, 而轴流泵效率变化量随流量增大而增大, 以较大叶顶间隙为基准, 且叶顶间隙变化量相同时, 混流泵效率变化较大, 轴流泵效率变化较小; 混流泵与轴流泵性能存在差异的主要原因是外形结构不同导致间隙涡对叶顶间隙泄流的作用大小不同; 当叶顶间隙由0.7mm增大至1.6mm时, 2种喷水推进器推力效率变化量在1%以内; 随着叶顶间隙的增大, 2种喷水推进器消耗功率的变化趋势与喷水推进泵相同, 且轴流式喷水推进器总推力、功率变化幅值大于混流式, 即混流式喷水推进器对叶顶间隙变化的适应性更好。      

新型双作用柱塞泵的设计与特性分析

为改善斜盘式柱塞泵的脉动性能,基于啮合理论和几何学的相关知识,提出了由双端曲面齿轮作为转子、双作用柱塞不间断排油的新型双作用柱塞泵.利用端曲面齿轮副传动原理,建立了双端曲面齿轮啮合坐标系和柱塞运动坐标系,结合柱塞泵的工作特性,进行了柱塞结构的设计,探讨了新型柱塞泵的柱塞分布情况;运用新型双作用柱塞泵的工作原理,推导出了柱塞位移、速度及相应的瞬时流量方程,并分析了柱塞数、偏心率和端曲面齿轮阶数对流量脉动率的影响因素.分析结果表明:相较于现有的斜盘式柱塞泵,新型双作用柱塞泵流量脉动率的变化趋势更为平稳,且流量脉动率随着柱塞数量的增多,偏心率的减小,端曲面齿轮阶数的增大而降低;通过试验,得出柱塞运动速度的最大误差为4.79 mm/s.      

基于日变交通配流的城市道路网络韧性评估

为有效评价重大扰动事件下的路网性能,提出以日变交通配流(day-to-day traffic assignment,DTA)为基础的城市道路网络韧性评估模型.明确考虑重大扰动事件下交通流动态变化特性,构建了综合考虑出行者认知更新、行为惯性等因素影响的DTA模型,设计了启发式求解算法;定义了基于DTA的路网可达性指标,构建了可全面评价扰动事件生命周期内系统性能的韧性指标与评估模型,并在Nguyen&Dupuis网络上进行算例研究.结果表明:在扰动事件后的前10天,路网韧性波动变化,此后随着交通流分布趋于稳定,路网韧性单调上升,从第10天的0.323上升到第50天的0.794,上升了145.77%;与传统随机用户均衡(stochastic user equilibrium,SUE)模型相比,DTA模型获得的路网可达性与韧性指标存在显著差异,SUE模型下路网可达性随时间单调上升,而DTA模型下路网可达性在前15天剧烈波动,随后才单调增加,表明要获得准确的路网韧性指标,必须首先准确假定出行决策行为和相应配流模型;出行者行为惯性、路段通行能力退化程度与恢复速率以及路网拥挤程度等因素均对交...     

应用于质子交换膜燃料电池的数值优化方法

将具有全局搜索能力的遗传算法应用于质子交换膜燃料电池（PEMFC）扩散电极的性能优化,通过对PEMFC单体建立二维稳态数值计算模型,在ISIGHT-FD软件平台上利用径向基函数（RBF）神经网络拟和模型,在相应的设计空间内生成RBF拟和曲面,调用多岛遗传算法（MIGA）对RBF拟和进行遗传搜索,得到了阴极扩散层厚度、孔隙率和渗透率的最优值,通过优化前后的氧气浓度和输出性能比较,表明这些参数可改善气体扩散层的传质性能.     

U型不完全多目标拆卸线平衡问题建模与优化

针对U型布局所具有的生产柔性强、效率高等优点,结合仅需考虑需求零部件和危害性零部件的实际拆卸过程,提出U型不完全拆卸线平衡问题(U-shaped partial disassembly line balance problem,UPDLBP),以最小化工作站数量、空闲时间均衡指标、拆卸深度和拆卸成本为优化目标建立数学模...     

地震作用下水轮机组在水介质中的动态响应计算

水轮机在水中受地震作用而引起的地震响应属于液体－弹性体的耦合振动问题。本文中首先简介求解机组在水中的动力特性的理论背景及计算方法,接着重点讨论在考虑机组－水体系的三维液－固耦合振动影响下,水轮机组受地震作用的动力学支配方程及用时程分析法求解的解法。最后介绍结合贯流式水轮机所得出的计算成果,并将其结果与不考虑水介质影响得出的结果进行了比较。     

A total generalized optimal velocity model and its numerical tests

A car-following model named total generalized optimal velocity model （TGOVM） was developed with a consideration of an arbitrary number of preceding vehicles before current one based on analyzing the previous models such as optimal velocity model （OVM）, generalized OVM （GOVM） and improved GOVM （IGOVM）. This model describes the physical phenomena of traffic flow more exactly and realistically than previous models. Also the performance of this model was checked out by simulating the acceleration and deceleration process for a small delay time. On a single circular lane, the evolution of the traffic congestion was studied for a different number of headways and relative velocities of the preceding vehicles being taken into account. The simulation results show that TGOVM is reasonable and correct.