自流喷水冷却装置喷水降温效果计算分析及结构设计

为降低柴油机排气温度,根据流体力学、热力学和喷射器的基本原理对安装在柴油机排气管路上的自流喷水冷却装置降温效果进行理论计算和分析,结合模拟试验完成自流喷水冷却装置结构的方案设计。使用表明,该装置将柴油机排气温度降低至100℃,可有效降低排气红外辐射特征,柴油机的排气背压没有明显增加。     

间冷循环燃气轮机燃烧室火焰筒壁温计算

针对某间冷循环燃气轮机燃烧室薄壁火焰筒,给出了其壁温计算模型和计算方法.应用该方法进行了火焰简壁温计算,并进行了气膜冷却、隔热涂层及壁面厚度对火焰简壁面温度径向和轴向分布的影响分析.     

舰船烟囱热壁面水雾降温的大涡模拟

采用水雾喷射技术冷却舰船烟囱能够有效降低舰船红外辐射强度,对于提高舰船海上生存能力有重要意义。由于水滴蒸发和气流浮升作用相互影响,细水雾和热烟气在烟囱表面的运动是一种复杂的多相湍流流动。建立水雾在烟囱壁面空间中的蒸发和运动方程,应用多相湍流大涡模拟方法对舰船烟囱壁面空间的热烟气-水雾流动进行建模与数值仿真,分析烟囱壁面热气流浮升作用对水滴到达壁面能力和蒸发过程的影响,以及水滴直径与流量对烟囱壁面区域内热烟气下沉区域大小和流场分布参数的影响,得到水流量和水滴直径与烟囱壁面冷却温度之间的关系。研究结果对于舰船烟囱或其他热固表面冷却方案的选择和优化有一定参考价值。     

气冷燃机涡轮叶片的气热耦合数值研究

为了实现燃机涡轮叶片气冷结构的设计和优化,利用绝热和气热耦合方法开展了气膜冷却效果的数值模拟研究;24核并行求解的方法提高了模型网格数目在107量级时的计算效率;对比分析了绝热和耦合计算方法中气膜冷却的效率和均匀性;利用耦合方法进一步研究了叶片尾缘的冷却方案以及冷气进气压力对冷却效率的影响。研究结果对于涡轮叶片气膜孔、尾缘冷却结构的设计以及冷却气体进气压力的选择具有一定的指导意义。     

高速船用汽油机缸盖水套CFD分析及优化

本文以某高速船用汽油机气缸盖做为研究对象,利用CFD软件对气缸盖内冷却液流动及传热过程进行流固耦合模拟,分析并评价了该汽油机气缸盖的冷却性能,并针对冷却水套缸垫上水孔提出优化方案。结果表明：气缸盖温度分布不均匀,最高温差约137K,缸盖水腔局部区域流动分布较差,鉴于此,本文依据正交设计方法提出了9种对缸垫上水孔尺寸及位置的优化方案,对比改进后的气缸盖温度场、流场结果,选择出最佳改进方案;改进后,水套内冷却液流动更好,冷却性能得到了改善,有效的降低了气缸盖壁面的温度。     

船用柴油机排气冷却消声器流体与消声特性

为了降低船用柴油机排气噪声,并对废气进行冷却以降低红外辐射,实现红外隐身目的,要求在排气系统中安装排气冷却消声器。利用数值算法研究排气冷却消声器的气体流动特性、冷却效果、声学性能。首先利用有限体积法计算并分析了排气冷却消声器在冷却与不冷却时的空气动力性能,得到其阻力损失特性、冷却效果和温度场信息。在流体计算的基础上得到消声器温度场,然后采用声学有限元法计算并分析了排气冷却消声器在室温与高温冷却下的声学特性,将排气冷却消声器的左端共振腔体积减小,改变其共振频率从而改变消声器在低频时的声学性能。     

方形锂离子电池热失控情况下的热管理研究

为了研究某种方形锂离子电池中单个电芯发生热失控事故时电池的整体性能,本文利用ANSYS软件进行热仿真分析,同时通过实验对电池中单个电芯进行过充强制其发生热失控分析热失控。模拟过程中根据电池箱中电芯和冷却装置的结构特性对电池三维模型进行简化,通过设置均匀热流密度内热源来模拟电池发热过程。热失控实验时对单个电芯进行强制性的过充使电芯发生热失控至电芯过压保护。结合模拟仿真和热失控实验中电池系统的温度分布情况,模拟结果和实验结果十分接近从而验证了仿真模型的准确性。根据热失控仿真结果中的电池系统温度分布云图,该型电池的冷却装置能够保证在单个电芯发生热失控的情况下整个电池的安全性。     

不同端口下单级狭缝引射对冷却气膜影响的数值计算

狭缝引射是气膜冷却结构中比较重要的一个,多用于船体和燃气轮机的尾气排放装置。但现有对该结构的研究多是整体性能方面,对单级引射结构的引射效果则研究较少。通过对直角、45°角和圆角这三种不同端口以及每种端口下,三种不同狭缝宽度进行数值模拟,得出了引射效果最佳的单级结构、宽度尺寸及该结构的研究方向。     

一种射流式冷却挡焰板的气动设计与数值分析

[目的]目前,美、俄两国航空母舰的挡焰板均采用海水冷却系统,虽然水冷效果较好,但存在管路复杂、维修和维护不便等问题。因此,[方法]借鉴涡轮叶片气膜冷却的方式,利用气体射流可以带走和隔离发动机高温尾喷流的特点,提出不依赖冷却水的射流冷却式挡焰板方案。对挡焰板上形成冷却气膜的射流槽位置和开孔数进行研究,运用CFD方法对采用不同射流孔方案的挡焰板温度等指标进行计算,并对其冷却效果进行对比分析,以验证该方案的可行性。[结果]结果表明,射流冷却方式可将挡焰板上95%表面核心区的平均温度降至可接受的范围。[结论]该隔热冷却方式效果显著,可有效实现对挡焰板的热防护。所提设计方案和数值分析方法对新型挡焰板方案及冷却方式设计具有一定的借鉴作用。     

考虑底壁面效应影响的三维扑翼推进特性研究

本文采用重叠网格技术对考虑底壁面效应影响下的三维拍动翼的推进特性进行了数值模拟研究,计算时选取的特征雷诺数为1.0×104.数值模拟结果表明:底壁面的存在对拍动翼的水动力特性以及周围的流场结构都产生了很大影响;与无界流场相比,当拍动翼运动至底壁面附近时,将会产生明显的推力增大(高斯特哈尔数)现象,并且伴随着升力急剧增大;此外,由于拍动翼与壁面之间的相互作用,拍动翼周围的涡环变成了半月牙形.本文研究成果可为今后仿生扑翼的样机研制提供技术依据和参考.     

舰载飞机发动机尾流场数值模拟

  目的   目前,美、俄两国航空母舰的挡焰板均采用海水冷却系统,虽然水冷效果较好,但存在管路复杂、维修和维护不便等问题。因此,  方法   借鉴涡轮叶片气膜冷却的方式,利用气体射流可以带走和隔离发动机高温尾喷流的特点,提出不依赖冷却水的射流冷却式挡焰板方案。对挡焰板上形成冷却气膜的射流槽位置和开孔数进行研究,运用CFD方法对采用不同射流孔方案的挡焰板温度等指标进行计算,并对其冷却效果进行对比分析,以验证该方案的可行性。  结果   结果表明,射流冷却方式可将挡焰板上95%表面核心区的平均温度降至可接受的范围。  结论   该隔热冷却方式效果显著,可有效实现对挡焰板的热防护。所提设计方案和数值分析方法对新型挡焰板方案及冷却方式设计具有一定的借鉴作用。     

槽道式冷却通道壁面二维温度场的计算

本文建立了燃气发生器槽道式再生冷却通道壁面二维温度场的计算模型,并用有限差分法进行了求解,所得结果与文献结果一致,验证了模型的正确性。利用该模型对某燃气发生器槽道式冷却通道壁面的二维温度场进行了计算,结果表明该燃气发生器的热防护设计合理。该模型实现了对燃气发生器传热的快速预测和分析,对燃气发生器的热防护设计具有一定的实际意义和参考价值。     

Computational film cooling effectiveness of dual trench configuration on flat plate at moderate blowing ratios

In the present work, computational simulations was made using ANSYS CFX to predict the improvements in film cooling performance with dual trench. Dual-trench configuration consists of two trenches together, one wider trench and the other is narrow trench that extruded from the wider one. Several blowing ratios in the range (0.5:5) were investigated. The pitch-to-diameter ratio of 2.775 is used. By using the dual trench configuration, the coolant jet impacted the trench wall two times allowing increasing the spreading of coolant laterally in the trench, reducing jet velocity and jet completely covered on the surface. The results indicate that this configuration increased adiabatic effectiveness as blowing ratio increased. The spatially averaged adiabatic effectiveness reached 57.6% for at M= 2. No observed film blow-off at all blowing ratios. The adiabatic film effectiveness of dual trench case outperformed the narrow trench case, laidback fan-shaped hole, fan-shaped hole and cylinder hole at different blowing ratios.     

计及频率约束的潜艇环肋圆柱壳优化设计研究

基于多岛遗传算法,研究了环肋圆柱壳静水压力作用下,考虑强度和稳定性约束和频率约束时质量最轻的优化设计问题,讨论了强度约束和稳定性与频率约束以及材料、几何参数对优化结果的影响.环肋圆柱壳经优化后,壳板的质量比例大约是70%,肋骨质量占30%,并且随壳体的长径比(L/R)变化不大.环肋圆柱壳的优化中,肋骨的应力约束是主要约束,肋骨应力已经非常接近许用应力标准,其他应力、局部和总体失稳压力还有一定的储备.提高材料的屈服极限,可以显著降低总质量,但是肋骨也很接近许用应力标准.     

基于分枝定界法的环肋圆柱壳优化研究

基于分枝定界方法,研究了环肋圆柱壳静水压力作用下,考虑强度和稳定性约束时重量最轻的混合变量优化设计问题,讨论了强度约束和稳定性约束以及材料、几何参数对优化结果的影响.该方法能够有效求解环肋圆柱壳的混合优化问题,计算量小,精度高;环肋圆柱壳经优化后,壳板的重量比例大约是70%,肋骨重量占30%.并且随壳体的长径比(L/R)变化不大.环肋圆柱壳的优化中,肋骨的应力约束是主要约束,肋骨应力已经非常接近许用应力标准,其他应力、局部和总体失稳压力还有一定的储备.     

应用ANSYS/FLOTRAN对电机冷却风道进行分析研究

通过对电机冷却风道进行分析研究,得到电机在额定工况下,电机内部风量分布、风速值和压差。计算出的数值可作为电机通风冷却系统设计的依据,同时可作为温度场计算的边界条件来进行电机温度场计算。     

导弹舱室固体火箭发动机意外点火的喷雾降温数值模拟

为防止舰船导弹舱室内固体火箭发动机发生意外点火,避免出现火灾事故,对导弹舱室内固体火箭发动机意外点火的燃气流场进行数值模拟,并基于组分输运和DPM离散相喷雾模型对导弹舱室内的喷雾降温效率进行耦合计算。然后,通过改变喷嘴组合位置、喷嘴数量、喷雾强度、雾锥角和水温研究相关因素对导弹舱室喷雾降温效率的影响。结果显示：在喷雾降温作用下,导弹舱室内的温度快速下降,温度在3s内可下降至400K以下。但是,射流冲击区的降温却不理想,且导弹舱室的底板还需要特殊的热防护措施。同时,考虑到火源的随机性,喷嘴应尽可能均匀布置,数量不宜过少且雾锥角应较大,以提高降温效率。然而,当喷雾强度增大至一定程度后,若再继续增大,降温效率的提高却不明显。研究表明,采用所提喷雾降温数值模拟方法对导弹舱室内固体火箭发动机的意外点火情况进行降温和防控均有效可行。     

对红外热象仪所测两相流动壁面温度数据的标定

采用红外热像仪来较精确、非接触、连续地测定了管内气-水两相流温度分布.在实际测温中发现:影响红外热像仪测下精度的因素很多.为了获得满足实验要求的温度数据,用精度为0.5%的热电偶测得管外擘若干点的温度,并依据热电偶的测温标定相同表面辐射条件下红外热像仪对应点的温度值,这样可拟合出二者的函数关系,文中用经验证后的关系式,较准确而连续地测定出管道外壁的温度值,据此得到了管内两相流的起沸点及温度分布.