风机流场的数值模拟分析

目前风机流场研究以数学模拟为主，可以利用叶轮机械三元流动等理论，建立相应数学模型，对复杂流场和边界进行数值计算，然后利用MATLAB来实现流场内数据的图形化显示，可以定性、定量地分析数值计算中流场的各个物理量变化．文中针对某类风机进行有限差分数值计算，并图形化显示流场数据，通过分析流场数据对风机结构提出改进．     

混合动力机车冷却间CFD分析及结构优化

以混合动力机车冷却间为研究对象,利用计算流体动力学软件ANSYS-FLUENT对冷却间内部进行仿真分析.研究空气滤清器,通风机和冷却风扇处空气流量以及散热器的通风冷却情况,提出对散热器风扇总成的结构优化方案.经过对比计算结果并分析两种方案可知,改进方案能够在相同条件下达到设计要求,并同时有效降低散热器的温度,缓解初始方案中通风死区的影响以及散热器温度集中的问题.     

磁浮列车明线交会横向振动分析

为了研究气动力对磁浮列车运行稳定性的影响, 以上海磁浮列车为研究对象, 采用动网格技术, 通过求解三维可压缩非定常N S方程对磁悬浮列车在相对速度860 km/h交会时的气动力进行数值模拟; 同时将车体、悬浮架作为弹性体, 悬挂系统作为弹簧阻尼单元, 建立了详细的系统动力学模型, 对考虑列车交会瞬态压力冲击作用下的高速磁浮列车进行了横向振动分析。计算结果表明, 流场数值计算出的最大压力波幅值与实车试验结果两者差距小于6%;仅考虑轨道不平顺时, 磁浮列车的横向振动较小, 而在考虑磁浮列车高速运行时产生的交会压力波的情况下, 车体却产生了较大的横向振动, 底架最大横向加速度达1 5 m/s2, 经过二系悬挂的缓冲作用后振动明显减小, 悬浮架最大横向振动加速度约为0 7 m/s2。     

钣金型液力变矩器外特性计算方法

对原有试验台架的信号处理和液压系统进行改进, 进行了YJH315钣金型液力变矩器的牵引试验。应用三维流场数值计算方法, 提出了YJH315钣金型液力变矩器外特性的动量矩方程、力矩方程与性能参数计算方法。分别通过MATLAB仿真软件和实测试验得到了不同转速比下的效率、变矩系数和公称力矩, 并将仿真结果与试验结果进行对比分析。分析结果表明: 当转速比在0~0.9时, 试验工况下的最大效率为0.82, 仿真工况下的最大效率为0.79, 效率的最大误差约为2%;试验工况下的最大变矩系数为2.41, 仿真工况下的最大变矩系数为2.29, 变矩系数的最大误差约为3%;试验工况下的最大公称力矩为28.7N·m, 仿真工况下的最大公称力矩为27.3N·m, 公称力矩的最大误差约为3%。3个指标的误差均在可接受范围之内, 说明提出的钣金型液力变矩器外特性计算方法可行。     

桥塔遮风效应对风-车-桥耦合振动的影响

为考察横向风作用下桥塔附近风场突变对行车安全性和舒适性的影响,采用计算流体动力学(CFD)数值模拟方法对大跨度悬索桥桥塔区域桥面风场进行了仿真分析.通过组合节段模型风洞试验,测试了车辆沿不同位置的轨道运行时车辆、桥梁的气动力系数.基于不同位置轨道处的风场分布和测试的气动力系数,采用自主研发的桥梁结构分析软件BANSYS,对车辆沿不同位置轨道通过桥塔区域时的动力响应进行了对比分析.研究结果表明,桥塔附近桥面风场变化剧烈,存在局部加速效应;桥塔处风场突变效应对车辆横向响应的影响明显.     

中厚板坯结晶器内钢液非对称流场的数值模拟

以某钢厂中厚板坯连铸结晶器为研究对象,采用Fluent流体力学软件,对水口单侧结瘤、水口两侧不对称结瘤以及水口不对中情况下的结晶器流场进行数值模拟,通过改变水口结瘤程度、水口浸入深度、拉坯速度等条件模拟结晶器流场情况。模拟结果表明:水口结瘤率越大,结晶器内流场不对称情况越严重,结瘤率小的一侧液面流速更大;拉坯速度越快,结晶器流场不对称情况越严重,液面流速更快,甚至发生表面回流卷渣;水口浸入深度越大,结晶器内流场不对称情况未有明显改善,但液面流速随之减小;结晶器宽度的变化对流场的不对称性和液面流速的影响较小;当水口不对中程度为5%时,结晶器流场和钢渣界面处液面流速不对称情况较为明显。     

PEM燃料电池阴极三维数学模型的建立与计算

建立了蛇形流场和点状流场的阴极三维数学模型，通过耦合求解质量守恒方程、动量守恒方程、Darcy方程和多组分气相扩散的Stefan—Maxwell方程，计算出两种不同流场阴极的催化层与扩散层交界面的O2和H2O浓度的分布、扩散层中间的气体速度分布．通过实验比较蛇形流场和点状流场的单电池性能．     

椭球体水动力数值计算

自主开发了数值求解RANS方程的CFD计算软件.采用基于多块结构化同位网格的有限体积方法,各块间采用正接网格对接,并有一层网格的重叠,便于块间的信息交换.采用SIMPLE方法和动量插值法处理速度-压力耦合.对流项采用SMART格式离散,扩散项采用中心差分格式离散,采用SST湍流模式.作为算例之一,给出了6∶1椭球体在不同攻角下定常流场和水动力的数值计算结果,包括物体表面的压强系数、切应力系数的分布及物体所受升力系数、阻力系数和力矩系数随攻角的变化规律,并与国外文献的计算和实验结果进行了比较,符合程度令人满意.     

箱体式活动沙障风沙流场特征

研究在野外调查的基础上, 采用计算流体力学三维数值建模方法并结合室内风洞试验, 分析了箱体式活动沙障在孔隙率与风速变化作用下的控沙特点及其周围风沙流场的演化过程。分析结果表明: 在沙障的控制下, 顺着风向在沙障前后依次出现减速区、减速上扬区、加速区与障后涡流区, 在沙障腔体内形成明显的腔内减速区与涡流区, 过境风沙流在沙障的减速区、障后涡流区与腔体内发生沉落, 可见箱体式活动沙障发挥了控沙作用; 随着风速增大, 障前减速上扬区高度增大, 但沙障迎风侧孔隙率的变化对减速上扬区高度没有影响; 当沙障迎风侧横板孔隙率小于5%时, 对来流的消减效果显著, 积沙在沙障前卸载, 不能充分发挥沙障背风侧涡流区的控沙作用; 当孔隙率大于25%时, 沙障能够充分发挥控沙作用, 在沙障的迎风侧、背风侧与腔体内都有积沙卸载; 当孔隙率继续增大至30%时, 沙障控沙效果没有明显提高; 选定孔隙率为30%条件下, 随着风速的增大, 沙障后积沙增加, 沙障腔体内积沙减少, 而沙障迎风侧积沙出现先增加后减少的变化趋势。