SCR催化转化器内流场数值模拟与结构优化设计

在ANSYS软件中建立了SCR催化转化器的三维模型和有限元模型,对其内流场进行了三维稳态数值模拟。结果表明该催化转化器载体入口处速度分布不均匀,且其压力损失较大。在此基础上,研究了载体直径、载体长度对催化转化器内部流动特性的影响,分析了载体入口处的速度分布和催化转化器压力损失的变化规律,并基于响应面法对其结构进行了优化设计,从而使载体入口处速度分布更均匀,催化转化器的压力损失下降了12.6%,排气背压的降低,有利于提高发动机的性能。     

非均匀流场中螺旋桨水动力及噪声特性预报研究

根据螺旋桨的型值参数,在Fluent前处理器ICEM中建立流场的网格模型,采用计算流体力学（CFD）理论,结合雷诺平均纳维-斯托克斯（RANS）方程计算了螺旋桨的水动力特性.利用滑移网格技术对非均匀来流下的螺旋桨的水动力进行大涡模拟计算,并结合FW-H噪声模块对螺旋桨的无空泡噪声进行了数值预报.流场预报结果显示,流场的非均匀性导致螺旋桨水动力系数的脉动存在一定的周期性,且整个螺旋桨的水动力系数与单个桨叶之间存在一定的倍数关系;声场结果表明,低频离散噪声远大于高频噪声,噪声衰减速度随频率增大而减小,螺旋桨轴向和径向衰减速度随着距桨盘面中心的距离增大而减小,且轴向声压级低于径向两侧.     

反吹式吸嘴流场数值分析及吸尘效率研究

为提高扫路车的吸尘效率,采用计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)技术对反吹式吸嘴流场进行计算,分析结构参数对吸尘效果的影响规律,并结合气固两相流动模型对优化后模型的吸尘效率进行计算.研究表明:吸尘口的直径不大于反吹式吸嘴宽度的 0.47 倍、倾角不大于105时,分别增大吸尘口直径和倾斜角度,均可提高吸尘效率;反吹式吸嘴近地面气流速度大且方向紧贴地面,不存在气流外泄造成的二次污染;车速由 5 km/h 提高到15 km/h 时,总除尘效率下降了27%,其中 45 m 粒径颗粒的分级除尘效率下降了 9%,152 m 粒径颗粒的分级除尘效率下降了 33%.      

基于FLUENT的汽车出风口和进气格栅对发动机舱温度场分布的影响

为了降低发动机舱内的温度,根据发动机舱内温度场的分布,提出通过改善出风口和进气格栅处的结构来降低发动机舱内的温度。运用PROE软件建立具有导流结构的发动机舱出风口和下进气格栅模型,利用GAMBIT生成计算区域网格、设置边界条件,利用FLUENT软件对各模型进行仿真计算。仿真结果表明:发动机舱出风口处的导流结构可有效降低机舱内的温度;优化下进气格栅导流板安装角度,可使冷却气流得到最有效的利用,其中通过散热器的冷却气流流量较改进前增加了8%。     

负重型外骨骼机器人液压阀块流道的流场分析及优化

为了研究负重型外骨骼液压动力单元温升及噪声过大的问题,利用ANSYS Fluent软件对负重型外骨骼液压阀块内部流道主要组成部分Z型流道和交叉流道进行计算流体动力学仿真,分别设计了5组不同尺寸的仿真试验,分析不同流道尺寸下流体速度稳定性与压力损失变化情况. 仿真试验表明,对于流道直径为5 mm的外骨骼动力单元液压阀块交叉流道压力损失随着进出口流道偏心距的增大而增大,流体速度在偏心距为 1.25 mm时稳定性最好;Z型流道压力损失在进出口流道之间的距离为 17 mm时达到最小,流体速度随着该距离的增大其稳定性上升. 优化过后的样机试验表明,液压阀块最大温度下降了3.3 ℃,最大噪声下降了7.6 dB.      

动态流量平衡阀启闭过程中的线弹性不等值力

为了解决动态流量平衡阀流量控制精度无法达到要求的问题,建立了动态流量平衡阀动力学模型以及阀芯运动方程,数值模拟了相同口径和不同口径平衡阀阀芯处于不同位移下的三维流场模型,对比试验与数值模拟的阀芯位移误差和压差位移流量特性曲线,获得了线弹性不等值力变化规律,确定了不等值力修正系数,并优化了开孔型线.研究结果表明:通过引入线弹性不等值力修正系数,优化阀芯可变开孔后,减小了阀芯实际位移与理论位移间的误差,使试验与数值模拟的流量特性曲线趋于一致,并使流量控制精度满足5%的误差要求.      

高速列车空调系统及车内流场分析

为检验高速列车空调系统设计的合理性,针对高速列车新风入口负压大、空调管路系统复杂、密封性好 的特点,建立了车厢内部与空调系统的整体模型.用有限体积法求解计算流体力学的控制微分方程,对整体流场 进行数值模拟,得到了风速、温度、湿度和CO2 体积浓度在客室内的分布,并用流场指标和热舒适性指标对客室 内的热舒适性进行了评价.结果表明:夏季列车以350km/h的速度行驶时,车厢内温度场分布比较均匀,CO2 体积浓度平均值为0.07%,满足不大于0.15%的舒适性要求;过道处风速高,导致有效温度差最大为-4.5C, 低于舒适指标标准值2.8C;送、回风方式是保证流场参数均匀分布及热舒适性的关键.      

基于CFX的方程式赛车绕流场分析与优化

针对某型大学生方程式（FSC）赛车的整车绕流场展开计算流体力学（CFD）分析与优化。利用三维建模软件CATIA对车身、车架、发动机总成、车轮及舱内模型进行建模、装配并生成风洞分析模型。采用集成于ANSYS Workbench环境下的流体分析软件CFX对此模型进行仿真分析,着重分析了赛车在正面风向状态下的受力情况及气流流态。仿真计算结果显示,原型车风阻较大,多处流场存在明显的紊流,影响了气动性能及赛车的速度性;气动升力及纵倾力矩偏大,影响赛车的驾驶稳定性。根据原型车的仿真结果,对车身及其他部件的优化改进提出几种策略,通过CFX仿真计算得出其优化效果。在对各项策略的优化效果进行详细分析后,通过选择优化效果好的策略、剔除无作用甚至反作用的策略以及多策略组合的办法,完成对原型车的优化设计。优化后赛车的气动性能得到提升,整车的气动阻力、气动升力及纵倾力矩均得到改善。     

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.     

高速列车受电弓杆件减阻降噪研究分析

高速列车受电弓是列车高速运行时气动阻力和气动噪声的主要来源之一。为探索受电弓杆件的减阻降噪方法,基于仿生学思想将高速列车受电弓光滑表面设计成螺纹型非光滑结构,同时研究在螺距和螺纹直径参数下对气动阻力和气动噪声的影响。选取高速列车受电弓杆件的典型尺寸建立流体仿真分析模型,采用非结构化混合网格,利用Standard k-ε湍流模型及宽频噪声模型,通过数值方法计算流场的分布特征和气动噪声大小。计算结果表明:螺纹型非光滑结构能更好地影响圆柱体尾涡区的形成,是有效降低高速列车受电弓杆件气动阻力和气动噪声的关键。为了进一步探究螺纹型非光滑结构杆件对高速列车受电弓减阻降噪的影响,设计了凹槽螺纹型和凸陷螺纹型两种不同结构杆件,分别在不同的螺距和螺纹直径参数下进行流场计算结果分析。结果表明,在350 km/h的风速下,螺距和螺纹直径参数一定时,凸陷螺纹型杆件的减阻降噪效果要优于凹槽螺纹型结构;其中,螺距PPD=60 mm,螺纹直径d=1 mm的凹槽螺纹型杆件具有最优减阻降噪效果,单个杆件的减阻率达3%;而对于凹槽螺纹型杆件类型,螺距PPD一定时,d/D的比值在0.017～0.067范围内,随着螺纹直径d的增大气动阻力和气动噪声均升高,当d/D数值超过0.067之后有显著降低气动阻力和气动噪声的趋势。