反渗透海水淡化电机泵冷却流道流场特性分析

针对船舶或海上平台安装空间狭小的问题,基于集成化思想和柱塞泵的基本原理,提出一种集电机、柱塞泵、增压泵和能量回收装置于一体的反渗透海水淡化电机泵,其中自冷却流道作为原海水循环流道,用以带走电机定转子产生的热量,保证电机泵整体的热平衡,突显出电机泵的结构紧凑,节能高效、低噪音等优点.通过流场分析技术,获得冷却流道主要结构参数对其内部低压原海水流动速度及流动均匀性的影响规律.研究表明,自冷却流道腰形孔周向开度角和径向宽度的增加,会导致自冷却流道内低压原海水的流动速度有所下降,但同时会使得自冷却流道的通流面积有所增加,从而在保证电机泵壳体的散热效率不受影响的同时进一步提高自冷却流道内低压原海水流动的均匀性,进而提高电机泵壳体散热的均匀性.     

内倾干舷单体复合船型运动预报

本文所研究的船型是以某圆舭船型为母型,采用低内倾干舷和后倾穿浪首设计,应用减纵向运动组合附体技术生成的新型单体复合船型。本文对该新型单体复合船型开展运动预报研究,应用RANS方法计算船体水动力系数,研究该船型水动力特性。对该船型进行纵向运动性能预报,将预报结果与模型试验结果进行对比分析。结果表明,本文采用的预报方法能够反映出内倾干舷单体复合船型的水动力特征,预报精度达到工程精度要求。     

旅客列车空调硬座车厢内热舒适性研究

空调车内气流组织研究是车厢内环境控制的基础，合理的气流组织可有效地改善乘客的热舒适性。采用k-ε湍流模型，对载客车厢内三维空气流场和温度场进行了数值计算，在此基础上利用PMV（Predicted Mean Vote）指标分析了车厢内人体热舒适性。计算结果表明：在现有的条缝送风条件下，除车厢中部和两端外，车厢内气流分布比较均匀；由于回风口位于车厢两端，车厢中部和端部PMV分布不同，端部人体热舒适感较好，中部较差；座位区由于人员集中和受太阳照射的影响，温度较高，PMV值偏大；过道区温度适中，人体热舒适感较好。研究结果对空调车内气流组织优化设计和改善人体热舒适环境有一定参考价值。     

水下回转体首部流场计算

介绍用势流理论，有限元基本解法、粘性区动量积分法计算水下回转体的首部层流边界层和转捩点，并用圆球的势流场，首部边界层及转捩点，逆压点位置及压力系数的分布进行了验证计算，表明该计算方法合理，可靠。     

新型救生装置流场性能数值模拟研究

海洋事故的频发和传统的救生装置存在不能进行及时救援和易受环境影响的缺陷，使得救援十分困难，因此新型救生装置应运而生。本文通过对三体叉式和整体式两种不同线型的新型救生装置进行阻力性能的数值仿真，分析其在空载、搭载儿童、搭载成人和极限四种载重工况下不同速度（0.5m/s，1m/s，1.5m/s，2m/s）时的流场性能，对比两种救生装置的阻力性能，得出相较于A型三体叉式救生装置，B型整体式救生装置的侧体对装置的阻力性能影响更大，且搭载重量越大，其阻力先增后减；救生装置表面高压的分布区域会随速度变大而发生变化，由前体向侧体后移，高低压差是影响阻力大小的关键因素。本文的研究对新型救生装置的优化提供了一定的数据支撑。     

镍矿运输船沉没机理的数值模拟分析

近几年来,多条装运红土镍矿的船舶在南中国海倾覆沉没,引起业界的震惊。红土镍矿是一种非常特殊的矿物质,在运输过程中,如果船舶遭遇风浪,或船舶本身长时间的振动,都会导致该矿石的表面液化。液化后的混合液体具有较强粘性,可以形成自由液面。但由于现存的用于计算船舶自由液面的方法不适合于具有较大粘性的液体,因而无法解释运输该种货物船舶倾覆沉没的原因。所以,该文采用数学建模的方法,对运输红土镍矿的船舶进行了模拟计算。得出的结论是当流体的惯性力大于流体的粘性剪力时,粘性流体对船舶的作用力矩随时间的变化总趋势是逐渐增大。当流体产生的横向惯性力远大于流体的剪切阻力时,流体将会挣脱剪切阻力的束缚,迅速滑向船舶的一侧,使船舶的横稳性迅速消失,最终导致船舶很快倾覆沉没。     

格子Boltzmann方程模拟高雷诺数三维方腔流

为分析方腔流内部流场的特性和验证格子Boltzmann方法模拟湍流的能力,应用标准Smagorinsky涡粘性模型与多松弛时间格子Boltzmann方程(Multiple Relaxation Time Lattice Boltzmann Equation,MRT-LBE)组合对高雷诺数(Re=10 000)三维方腔流进行数值研究,计算了时间平均量,如速度,均方根速度、雷诺应力以及中心断面(y=W/2)处的流线等高线。模拟结果与已有实验和数值模型结果比较可知,MRT-LBE能够精准地计算剪切驱动方腔内流场的变化。另外,将基于图形处理(graphic processor unit,GPU)的计算统一设备架构(Compute Unified Device Architecture,CUDA)并行技术引入到基于MRT-LBE的Smagorinsky模型以提高计算效率,计算效率提高达200倍。     

三叶片节气门进气系统的 CFD 计算和分析

以一款新型三叶片式节气门为主要研究对象，通过发动机台架试验，获得发动机稳态工况下进气歧管三维C FD计算的边界条件，选取不同转速、不同负荷率的12个有代表性的工况点，建立配置传统的单叶片节气门和三叶片节气门的进气歧管网格模型，并进行C FD计算和流场分析。结果表明：发动机处于中、高负荷时，由三叶片节气门产生的进气涡流比单叶片节气门大，且优势随节气门开度的增加而更加明显，但在低转速、小负荷的工况下，配置三叶片节气门的进气歧管内的涡流强度小于单叶片节气门。     

提高大风条件下动车组运行安全性的防风设施过渡段优化研究

作为穿越大风区的高速铁路,兰新高铁的行车安全受大风环境的影响较为严重。对兰新高铁进行大风环境实车试验后,发现列车在某些位置出现明显晃车现象。结合实地考察和现场实车试验,基于三维、定常、不可压雷诺平均SSTk-ω两方程湍流模型来模拟其中一处典型地段的流场特性,得出线路上方最大速度突变点,并采用局部挡风墙改造和铲土方的方法对原始突变流场进行了优化。结果发现:通过局部挡风墙和地形地貌的优化改造,可以明显改善原始流场的突变。90°风向角作用下,1号过渡段、1号山梁、2号山梁和2号过渡段处,2线上方3 m高度处横向速度峰峰值分别为优化前的56.3%、24.4%、55.8%和67.2%,防风效果改善明显。