湍流模型对离心风机数值模拟的影响分析及试验验证

分别使用Baldwin-Lomax(BL)、Spalart-Allmaras(SA)和k-ε湍流模型对离心风机进行了数值模拟,并将数值计算结果与试验数据进行了对比。结果表明:三种湍流模型都能预测离心风机总性能的变化趋势。从具体数值来看,使用k-ε模型模拟得到的总性能计算数值与试验数据更为接近;从流动细节特征来看,使用k-ε模型模拟得到的结果也比其他两种模型模拟得到的结果更符合流动规律。因此,在上述三种模型中,k-ε模型最适合应用于离心风机的数值模拟,因此将在后续工作中主要使用k-ε模型。     

离心风机管道中三维精细速度场的数值预报与验证

离心风机在某转速运行时,进风口、出风口均与大气直接相通,本文用自由入口、自由出口作为计算时的边界条件以模拟实际情况;根据风机几何拓扑特征,划分高质量的结构化网格;数值计算时,外域静止、包含叶轮的内域以离心风机实际转速旋转,以交界面进行数据传递,湍流模型采用RNG k-ε,计算得到的管道中流速与测量结果十分吻合。预报方法可用于复杂风管设计、风机选型等。     

网格划分方式及密度对有限元模型计算结果的影响

针对某大坝建立部分坝体及基础的有限元模型,通过对比不同网格划分方式和网格密度的数值解。探讨了在有限元模拟计算中网格划分方式和密度对计算结果的影响。     

离心风机的内部流场数值模拟及噪声预估

建立后向板型叶片离心风机的流场模型,运用非结构化网格对流场模型进行网格划分,流场模拟的湍流模型采用标准k-ε模型,风机旋转区与非旋转区的耦合采用移动参考坐标系模型MRF,利用Fluent流体分析软件对离心风机的三维流场进行模拟仿真,得出叶轮、蜗壳的速度、压力等分布云图,在此基础上,运用数值计算方法对所研究的离心风机进行噪声预算,结果表明：考虑蜗壳与叶轮之间的区域计算所得流场更加符合实际工况;叶轮对气流做功,叶片根部气体的速度最小,叶片边缘处速度最大;蜗壳内侧的静压与全压均偏低;蜗壳的静压与动压在蜗舌区域均发生突变。研究结果有助于了解风机内部流场的运动规律,为风机结构优化及噪声优化研究提供参考。     

湍流入口条件对CFD计算结果影响的数值分析

在计算流体力学软件FLUENT中,包含有很多计算模型,对于不同的问题需要采用一种较好的模型进行解决,目前较为广泛使用的湍流模型是k-ε二方程模型.本文基于CFD软件,应用k-ε二方程湍流模型对细长体绕流问题进行数值模拟计算,进而比较湍流模型中湍流参数的设置对计算结果的影响.通过模拟计算得到的湍流强度(%)Ⅰ及粘性比的取值范围有较好的适应性;水下片体间存在有利干扰和不利干扰,采用k-ε二方程湍流模型计算双体的互相干扰是可行的.     

边界层网格尺度对高效舵水动力数值计算的影响

体现边界层网格尺度的主要参数为壁面y~+值。为了研究边界层网格尺度在高效舵水动力计算中的影响,在网格数量无关性检查的基础上,针对几种典型的y~+值,应用Standard k-ε湍流模型对一种新型随边扭曲高效舵进行水动力计算,将预报值与模型试验结果进行对比分析。结果表明,不同的壁面初始y~+值得到的结果有一定差异,综合来看,当壁面初始y~+值取在30时得到的计算结果与模型试验吻合度最好。     

一种新型一体化船用离心通风机的设计计算和试验验证

针对实船通风机尺寸大、安装困难的问题,本文提出了一种新型离心通风机结构。通过叶片、蜗壳和电机等通风机关键部件的一体化融合设计,大大降低了设备尺寸。数值计算和样机试验结果表明,在尺寸优化的情况下,新研离心通风机的性能达到了使用要求。该型一体化离心通风机结构能很好地解决船用电动离心通风机性能需求与尺寸要求之间的矛盾。     

一种新型一体化船用离心通风机的设计计算和试验验证

针对实船通风机尺寸较大、安装较困难的问题,提出一种新型离心通风机结构。通过对叶片、蜗壳和电机等通风机关键部件进行一体化融合设计,大大减小设备的尺寸。数值计算和样机试验结果表明,在对尺寸进行优化的情况下,该新型一体化离心通风机的性能满足使用要求,其结构能很好地解决船用电动离心通风机性能需求与尺寸要求之间的矛盾。     

基于混合法的船用离心风机气动噪声数值预报

针对船用离心风机气动噪声源复杂,不易被快速、准确地进行噪声预报的问题,对某型船用离心风机采用混合法进行风机流场特性分析和其气动噪声源预报,建立气动噪声预报方法。对比试验与仿真结果,在100～5 000 Hz频域内两者相差3 dB,说明该方法具有可行性。     

开槽蜗舌对离心风机流场特性的影响

针对风机叶轮射流尾迹与蜗舌产生的动静干涉流场的特性,研究风机内部动静干涉流场的相互作用机制.以某离心风机为研究对象,通过对传统蜗舌的结构进行改进,在叶轮出口长度对应的蜗舌展向长度范围内开槽,采用数值计算的方法分析开槽结构的槽宽、槽深和间距等参数对离心风机的气动特性和风机内部流场分布的影响规律.计算结果表明:开槽蜗舌有助于改善风机的运行效率,减小尾迹对蜗舌前缘的冲击,延缓蜗舌下游边界层的流动分离,削弱叶轮与蜗舌之间的动静干涉作用,抑制蜗壳壁面的非定常压力脉动.     

开槽蜗舌对离心风机流场特性的影响

针对风机叶轮射流尾迹与蜗舌产生的动静干涉流场的特性,研究风机内部动静干涉流场的相互作用机制。以某离心风机为研究对象,通过对传统蜗舌的结构进行改进,在叶轮出口长度对应的蜗舌展向长度范围内开槽,采用数值计算的方法分析开槽结构的槽宽、槽深和间距等参数对离心风机的气动特性和风机内部流场分布的影响规律。计算结果表明:开槽蜗舌有助于改善风机的运行效率,减小尾迹对蜗舌前缘的冲击,延缓蜗舌下游边界层的流动分离,削弱叶轮与蜗舌之间的动静干涉作用,抑制蜗壳壁面的非定常压力脉动。     

湍流模型对二维平板数值计算结果的影响

采用五种不同的湍流模式对二维平板绕流进行数值模拟,并与经验公式相比较,结果显示,S-A模型的计算结果和经验公式结果符合较好。     

影响滑行艇阻力数值计算的网格因素研究

为了获得有效的滑行艇阻力数值计算方法,采用粘性流体力学软件STAR CCM+,根据结构网格特点分别探讨了船体表面第一层网格节点高度、船体表面网格尺度以及流域网格节点分布系数三个因素对滑行艇阻力计算精度、收敛速度以及计算稳定性的影响。通过把不同网格划分方法所得到的数值结果与模型试验结果进行比较,确定了适合滑行艇阻力计算的网格参数。利用得到的网格方案对多种航态滑行艇阻力进行计算,计算结果与试验值的符合情况良好。     

网格因素对水陆两栖飞机着水性能计算结果的影响

为了准确预报水陆两栖飞机着水性能,采用有限体积法和重叠网格技术,根据网格划分特点,分析第一层网格节点高度、船体表面网格尺寸及重叠网格大小等网格因素对水陆两栖飞机着水性能计算结果的影响,将不同网格划分方法得到的垂向加速度、姿态角与模型试验结果进行对比,得出精度较好的着水仿真计算的网格参数.     

离心风机仿生蜗舌降噪效果试验研究

提取长耳鸮羽翼组织降噪特征元素,设计耦合吸声结构蜗舌,降低离心风机的噪声。根据仿生学原理,仿生蜗舌形态单元包括微缝板、穿孔板和空腔,从降噪机理分析后发现三者耦合作用可以吸声降噪,并对离心风机性能参数影响不大。进行对比试验研究,结果表明:在额定工况下,装有仿生蜗舌的离心风机的总声压级LA比原型风机降低0.5 d B,其他工况最高可降低2.5 d B,说明仿生蜗舌是一种有效的降噪方案,其仿生形态单元尺寸与降噪效果的关系有待进一步研究。     

三维水翼云空泡非定常特性数值分析及试验验证

  目的  旨在探究三维扭曲水翼空化数值模拟中网格密度及亚格子模型的适应性问题。  方法  为此,使用大涡模拟（LES）方法和Schnerr-Sauer（S-S）空化模型对Delft Twist11N三维扭曲水翼的非定常空化流场进行数值模拟,重点研究3套不同密度的网格和WMLES,SL,WALE这3种亚格子模型对Delft Twist11N水翼空化演变过程、空化脱落频率及时均升阻力系数等的影响。  结果  结果表明：适当的网格加密形式既能够捕捉到较多的细小空泡脱落、马蹄形云空泡的初生与溃灭等非定常空化演变现象,又能够获得具有较高精度的空泡脱落频率、时均升阻力系数和时均压力分布。相较于WMLES和SL亚格子模型, WALE亚格子模型较好地捕捉到了片空泡及云空泡的演变,在预报空泡脱落频率、时均升阻力系数及压力系数方面精度较优。  结论  因此,推荐采用基于WALE亚格子模型的LES方法进行非定常云状空化的数值模拟。     

船用诱导通风装置流动特性计算分析及试验验证

本文针对某船用反吹风结构形式的诱导通风装置进行了射流特性数值及实验研究。基于诱导射程指标,首先进行了一维性能仿真初估,给出喷嘴的大致直径,并采用CFD技术对有无导流两种结构形式的喷嘴进行了射流特性仿真对比,确定采用有导流的喷嘴结构形式,进而对诱导通风装置的整机进行CFD仿真,确定了整机的压损、气流组织和射流特性,并与后期试验数据进行了对比,验证了设计和数值计算的准确性。本文给出了一种结合一维设计和三维仿真的诱导通风装置前期设计方法,能节省试验成本,可为后续不同性能指标的诱导通风装置提供设计参考。     

离心风机流场大涡模拟与管中噪声数值预报

[目的]为开展离心风机振动噪声预报,[方法]首先,对离心风机整个流域进行结构化网格划分,采用大涡模拟(LES)获得叶轮表面随时间变化的脉动力,以旋转偶极子辐射为模型,采用声学有限元方法计算管道中的辐射声;然后,以蜗壳部分的壁面偶极子为辐射源,计算壁面脉动压力辐射声;最后,将数值计算结果与试验结果进行对比分析。[结果]结果表明,蜗壳壁面脉动压力辐射声在低频段高于叶轮辐射声,而在高频段低于叶轮辐射声;数值计算结果与实验结果具有一致性。[结论]所提叶轮辐射声及蜗壳壁面脉动压力辐射声的预报方法可满足工程应用需求。