扩压器流场的数值模拟

运用Fluent软件对5种不同结构型式扩压器的流场进行了数值模拟,获得了各流场参数分布,分析了不同结构型式扩压器的流场特点、压力恢复性能;研究了扩压器出口背压对流场参数的影响。结果表明:扩压器采用适当的扩张角和合适的长度时具有较好的压力恢复性能;随着扩压器出口背压的增大,恢复压力提高,但较高的背压会使激波串向扩压器入口移动,从而干扰入口上游的流场。     

脉冲来流和激波作用下的涡轮流场

船用柴油机的工作特点使得废气涡轮增压器的进口气流出现周期性脉动特征，在脉冲来流和激波作用下涡轮的流场呈现复杂的非定常性。采用数值计算方法研究涡轮内激波的发展过程以及脉冲振幅和频率对涡轮性能的影响，结果表明：在脉冲振幅增大时，涡轮转静交界面附近的流动损失经历了尾迹、附面层、激波依次占主导的变化过程；当脉冲系数增大为0.7时，涡轮效率相比均匀来流降低了13.2%；在脉冲频率增大到15Hz时，叶轮叶片50%叶高处的时均载荷分布趋近于均匀来流，涡轮效率下降了7.4%。可见，脉冲振幅和频率的增大加剧了流动损失，进而导致涡轮效率降低。     

加气喷嘴优化设计数值仿真

为了提高管道输送效率,让空气与泥浆在管道内部均匀混合,需要设计能量损失小、混合效果好的加气喷嘴,为此建立喷嘴几何模型,利用CFX软件模拟内部流场,计算不同螺旋管道直径和螺距条件下的混合效率和能量损失,对比分析喷嘴效果,得到喷嘴的最佳螺旋管道直径和螺距。     

叶顶间隙对高压比离心压气机性能的影响机理

为了研究高压比离心压气机叶顶间隙流动损失的产生机理,建立了18个不同叶顶间隙的压气机叶轮模型,采用数值方法对其进行流场求解计算,对比分析有叶顶间隙与无叶顶间隙下压气机叶轮流道内的流场特性,进行不同叶顶间隙下叶轮流动的对比研究.结果表明:在设计转速与流量下,等熵效率与压比随叶顶间隙比率的增加而近似线性减小;叶轮流道内产生的泄漏涡与主叶片前缘激波相互作用造成有叶顶间隙下的流动损失,高速流体与机匣壁面作用产生的壁面涡与主、辅叶片前缘的激波共同造成了无叶顶间隙下的流动损失;随着叶顶间隙的不断增加,泄漏涡与激波相互作用产生的影响力不断向下游移动,导致压气机性能的不断降低.     

潜艇均衡系统自流注水调节阀稳态噪声试验研究

本文模拟建立了潜艇均衡系统自流注水试验系统,对不同假海压力、不同系统流量、不同出口背压及串联2台调节阀时自流注水稳定过程振动噪声进行研究。结果表明:潜艇均衡注水振动噪声随着假海深度的增大而增大;空气噪声随流量调节阀开度的增大而增大,在流量调节阀开度为60°-70°之间,振动加速度及水动力噪声产生峰值;在出口背压为0-0.5 MPa之间时,振动噪声值均大于无背压状态,峰值为0.2 MPa;串联2台流量调节阀可大幅降低自流注水振动噪声。     

潜艇均衡系统自流注水调节阀稳态噪声试验研究

本文模拟建立了潜艇均衡系统自流注水试验系统,对不同假海压力、不同系统流量、不同出口背压及串联2台调节阀时自流注水稳定过程振动噪声进行研究。结果表明:潜艇均衡注水振动噪声随着假海深度的增大而增大;空气噪声随流量调节阀开度的增大而增大,在流量调节阀开度为60°～70°之间,振动加速度及水动力噪声产生峰值;在出口背压为0～0.5 MPa之间时,振动噪声值均大于无背压状态,峰值为0.2 MPa;串联2台流量调节阀可大幅降低自流注水振动噪声。     

扩压叶栅叶尖流场影响因素分析

为实现对压气机叶尖区域流场的系统性认知,选取了对叶尖流场影响较为显著的3种因素,进行叶尖流场涡系结构和叶尖损失的影响研究。采用了数值模拟结合实验的方法对扩压叶栅叶尖流场的旋涡结构和引起的气动损失进行了详细的分析。研究结果表明：当叶尖间隙很小时,叶尖流场不存在叶尖泄漏涡;当叶尖间隙继续增加至最佳间隙(约0.4 mm)时,开始出现叶尖泄漏涡;随着马赫数的增加,叶尖泄漏涡越来越远离叶片吸力面表面,叶尖的掺混损失逐渐增大;进口马赫数的改变不会改变叶尖流场涡旋结构种类;上端壁的相对移动对减少叶栅内的气动损失是有益的。     

钻孔喷嘴出口重叠度对船用辅汽轮机通流的影响

以某型船用汽轮货油泵为例,研究高压比大焓降下的钻孔喷嘴设计,针对喷嘴出口重叠度,通过三维有限元分析对钻孔喷嘴内部流场进行分析。同时,对不同重叠度热力方案下的总体参数进行计算分析,得到机组效率较高的重叠度,可为钻孔喷嘴热力优化设计提供重要的参考依据。     

基于喷嘴内部流场的柴油机喷嘴高压喷雾仿真

为探讨对喷嘴内部的喷射流动模拟方法,建立柴油机喷油器有气穴和无气穴两种喷嘴内部CFD流动分析模型,对流动情况进行计算分析,将计算结果作为边界条件,对喷嘴喷雾场进行模拟,与实验结果对比表明,对于喷嘴内部流动,有气穴模型更接近于真实流动状态。     

某船用汽轮机复速级流场特性分析

运用ANSYS CFX软件对某型船用汽轮机复速级进行数值模拟,模拟结果表明：在承担极大焓降的复速级内,钻绞式喷嘴出口的超音速汽流在第一列动叶的前缘背弧区域产生激波,波后汽流温度、压力升高,在背弧前缘区域形成局部附面层卷吸,波后汽流在动叶后部形成的缩放流道内继续加速,在背弧局部区域出现附面层分离,汽流继而在转向导叶内加速,在前缘区域形成普朗特迈耶波,波后的亚音速汽流在中部区域形成较大的涡流分离,分离涡并未向后部扩展而是继续加速;在第二列动叶内加速,前缘继续形成普朗特迈耶波,波后在背弧中部区域出现壁面分离,并在后半区域主流区逐步扩展沿伸,直至叶片尾缘区域,进一步增大了整级的能量损失,严重影响了该级的汽动性能。     

压力式喷嘴在压力脉动下性能的研究

以机械压力喷嘴为研究对象,应用VOF模型对脉动压力下的喷嘴内部流场进行了数值模拟,分析了喷嘴在脉动压力下的流量、雾化角等特性。结果表明：脉动压力下瞬时流量和雾化角呈现相同频率的脉动,且平均流量基本在设计流量附近。流量的振幅随脉动频率的变化,呈现出先增大后减小的趋势,并在400Hz时达到最大值;入口压力与出口流量的相位差随频率的增大而增加,且近乎线性关系,脉动压力的幅值对相位差影响不大。     

轮廓度误差对超声速压气机叶栅气动性能的影响

[目的]旨在评估轮廓度误差对压气机气动性能的影响,并为叶片鲁棒性设计提供参考。[方法]建立单峰值轮廓度误差分布数学模型,采用数值模拟方法,研究压力面和吸力面不同轮廓度组合误差对超声速压气机平面叶栅气动性能的影响。[结果]结果表明：吸力面轮廓度误差分布是影响叶栅总压损失的关键因素,随着吸力面轮廓度峰值误差位置向下游移动,总压损失系数逐渐降低;压力面和吸力面误差分布对气流折转角和静压升系数的影响趋势相反。对较低来流马赫数的叶栅,吸力面误差对气流折转角和静压升均起主导作用;对较高来流马赫数的叶栅,压力面误差对气流折转角和静压升影响明显。激波位置和激波强度、激波后扩张通道的流道型线综合决定了叶片表面和叶栅流道内的流动状态,使得近吸力面侧流动损失增大,近压力面侧流动损失减小,其综合效果决定了叶栅损失、气流折转角和静压升的变化。[结论]结果对指导跨声速压气机设计、加工和超差审理均具有重要意义。     

船用水喷射泵空化现象的CFD模拟

采用计算流体力学的方法对船用水喷射泵内部流场进行了数值模拟,在此基础上分析流场特性。采用混合物空化模型,成功模拟了水喷射泵喷嘴位置的空化现象。本研究内容对水喷射泵的理论研究、结构优化及空蚀的防止有一定的参考价值。     

压力波动对喷嘴内流场及喷油规律影响的仿真研究

采用模糊PID控制策略模拟共轨管内的燃油压力作为边界条件,对不同尺寸喷嘴进行CFD流场计算,研究高压共轨压力波动对喷嘴内部流场及喷油规律的影响,结果可对各孔流量的均匀性和下游的喷雾特性研究提供更真实的边界条件,供喷嘴结构参数的优化设计参考。     

基于熵产理论的不同斜航角下的喷水推进器能量损失

为研究高速进流状态、不同斜航角下的喷水推进器内部流动损失特性，采用SSTk-ε湍流模型对喷水推进器内部流场进行定常计算，并根据熵产理论对不同斜航角下喷水推进器各部件的流动损失特性进行定量分析。研究结果表明，喷水推进器内部能量损失的主要来源是湍流耗散，其熵产比率最高可达91%。斜航角越大，喷水推进器内部流动损失越大，进水流道出口处流动的不均匀度越高，叶轮段高熵产区域越大，且分布不均匀；导叶段能量损失在各斜航角下均较大，导叶各流道轮毂处存在大量紊乱的流线，随着斜航角的增大，形成大面积的分离涡团。     

泡状流中空化与激波相互作用的数值模拟

文章针对定常可压缩泡状流中回转体的空化绕流进行了数值模拟,在给定来流速度和环境压力的条件下,对不同含气率下的空化与激波的相互作用进行了研究。首先,对含气率为0的情形进行计算并同试验数据进行对比,证明所采用的计算模型是可信的。其次,改变流场含气率从0至0.5进行计算,结果表明,随着含气率的增大,流场的可压缩性随之增强,体现为数值模拟得到了回转体绕流流场的3种波系,包括回转体头部处的脱体激波、分离面处的膨胀波和空泡尾端的斜激波。而空化与激波的相互作用则体现为:头激波削弱了空化效应,使得空化区域减小;由于空泡外形的影响,使得空泡尾端出现了斜激波;含气率超过一定值,空泡已经无法闭合在物面上,而是闭合在空泡尾端的激波面上,体现为空泡尾端壁面逆压梯度趋于平缓。计算结果揭示了泡状流中空化与激波相互作用的新的物理现象。     

船用柴油机余热发电透平内部流场分析

针对船用柴油机在船舶节能减排方面的重要作用,提出通过余热发电透平回收船用中速柴油机的废气余热。采用数值模拟方法对动力涡轮进行内部流场分析,为余热发电透平的设计优化和应用提供参考。透平流场数值模拟结果表明:蜗壳和叶轮的整体流动状态良好,但动叶入口处存在较大的攻角,出现小范围的流动分离;在动叶与静叶相对运动的影响下,不可避免地在部分动叶流道中出现涡流,导致压力和温度增大、流速下降。根据数值模拟结果对叶轮叶型进行优化,有助于进一步改善内部流场,提高余热发电透平的工作效率。     

船用汽轮机组超音速喷嘴设计研究

针对某船用汽轮机组调节级需承担较大的焓降,在理论计算的基础上对超音速喷嘴进行了三维实体建模,并运用金三维黏性数值模拟方法详细研究了超音速喷嘴内的流场特性,旨在揭示超音速喷嘴的设计在膨胀比和效率上是否满足调节级的设计需求.计算结果表明:理论计算与数值模拟结果吻合良好,超音速喷嘴内静压分布合理,型面损失较小,满足调节级的设计需求.     

叶片不同弯折角对高速斜流风机气动性能的影响

叶片弯折角作为风机的重要设计参数,能否合理选择弯折角对风机整体性能影响明显。针对8°、18°、28°、38°、48°5种不同叶型弯折角进行CFD数值模拟,研究表明：弯折角增大,最高效率点向大流量工况偏移;当弯折角超过一定值后,流道扩压度过大,小流量工况流动分离明显,压力迅速下降,风机高效区范围变窄。弯折角变化对效率影响不大,但弯折角变小则压力降低。内部流场分析表明,弯折角过小将不利于叶片加载,弯折角过大则有利于高效工况区间的拓宽。     

船用蒸馏海水淡化装置二级引射器数值模拟与试验

船用蒸馏海水淡化系统常因蒸馏器内压力不均匀造成产水率下降,二级双吸口引射器可通过调节吸口之间真空度来平衡蒸馏器内部的压力,以消除这种影响。引射器内真空度的直接影响因素为喷嘴尺寸与工作流体入口压力。本文通过引射器的两级喷嘴尺寸对引射真空度的影响试验,得到最佳喷嘴尺寸组合为一级喷嘴直径15mm、二级喷嘴直径18mm。在最佳喷嘴组合下,运用Fluent软件对不同工作流体入口压力下引射器内的速度场和压力场进行数值模拟,结果表明当工作流体压力为0.14MPa时,引射器效率最高、节能性最好,验证试验与模拟结果吻合较好。