基于地源热泵的高速道岔融雪系统设计研究

道岔融雪系统对于铁路列车运行安全和效率具有重要意义。针对目前我国铁路线路普遍安装使用的电加热道岔融雪设备存在的缺陷和不足,提出一种新型的基于地源热泵技术的高速铁路道岔融雪系统。该系统是将地源热泵和铁路道岔融雪相结合的一种更节能、环保、有效的用能方式。通过对道岔融雪耗能和热流体传热基本性能的分析研究,提出系统设计的常规方法,为铁路道岔融雪新技术的研究与应用提供新思路。     

车用发动机冷却系统工作过程与匹配计算

对一台车用柴油机的冷却系统进行冷却系统水流和热流分布台架试验,利用流体系统仿真分析软件对整个冷却系统工作循环过程、热平衡状态和冷却系统匹配性能进行仿真计算,并依据试验得到的相关结果验证了计算模型,对影响其冷却性能的一些因素进行详细分析,最后指出该冷却系统存在的问题,并提出优化改进方案.     

水下爆炸冲击载荷的一种新型算法研究

近年来,越来越多的研究者都重视使用计算机的数值模拟对水下爆炸进行研究.水下爆炸包含了一系列复杂的物理过程,如大变形、高度非均匀性、可变形边界和自由表面.对于传统的基于网格的数值方法,水下爆炸问题的模拟是一项非常具有挑战性的工作.介绍了无网格光滑粒子流体动力学(SPH)方法在水下爆炸模拟中的应用,并且提出了处理固壁和物质交界面的算法,给出了水下爆炸过程具有代表性瞬间的压力分布、速度分布以及气泡的演变和脉动,为舰船水下爆炸冲击载荷的计算提供了一种新型有效的研究方法.     

船闸闸墙长廊道侧支孔输水系统水力学研究综述

闸墙长廊道侧支孔输水系统结构简单、输水效率高、造价低廉,主要适用于中低水头。发展至今,取得了丰富的研究成果,但仍存在一些技术难题。基于国内外大量研究资料,从输水系统布置、消能设施以及船舶系缆力方面对这种输水形式进行全面的评述,并就不足展开了讨论。同时结合经典射流理论,针对侧支孔出流的消能机理,提出了新的研究课题,即侧支孔相向壁面射流流动结构研究,而且对下阶段的研究方向、研究手段和研究内容作了详细说明,以期为后续工作提供参考。     

孔腔脉动压力及其波数—频率谱的大涡模拟研究

孔腔流动中包含着流动分离和失稳以及涡旋相互干扰等复杂的流动现象。孔腔涡旋流动引起的流体振荡能够引起脉动压力的显著增加从而产生强烈的噪声,在工程实际中备受关注。湍流脉动压力是流激噪声的重要来源,也是湍流研究中的基础性问题,对其进行数值计算研究是流声耦合领域的重要内容,而湍流脉动压力波数—频率谱的构建更是该领域的技术难点。文章采用大涡模拟方法(LES)对孔腔脉动压力进行了数值模拟,考察了四套网格和四种亚格子应力模型对计算结果的影响,并与试验结果进行比较,验证数值计算方法的可靠性。首先采用大涡模拟方法计算了孔腔的脉动压力,并与中国船舶科学研究中心的空泡水筒试验结果进行对比分析。接着详细地分析孔腔脉动压力,研究亚格子应力模型和网格数量对计算结果的影响。最后,对数值计算得到的脉动压力多元阵列结果进行时间/空间Fourier变换,构建了三维脉动压力波数-频率谱。该文工作对今后流激结构振动噪声的预报和流动控制研究奠定了基础。     

海底管道伴热技术研究

通过调研海底管道不同形式的伴热技术,归纳了主要伴热形式,并介绍了对应的工程案例。从设计、伴热能力、操作性、伴热系统风险等方面进行综合对比,提出了不同海底管道伴热技术所适应的条件,为开展海底管道伴热设计提供借鉴。     

复合壁面对内爆冲击波透反射规律的影响

爆炸容器在内爆过程中,其冲击波在复合多层结构的不同结构层间的传播形式与连续单层结构的传播形式不同。针对爆炸容器上述特征,开展复合多层壁面对冲击波透反射特征的影响规律研究。利用Ls-dyna大型有限元软件,基于ALE方法模拟内爆时强冲击作用下的流固耦合过程。在对仿真模型有效性验证的基础上,分别对复合壁面的形状、超弹性层与刚体位移参数对冲击波透反射规律的影响进行研究。研究结果表明,壁面曲率对反射冲击波的聚焦作用和对透射冲击波的发散作用都有明显影响。当结构层中存在刚度较小且带有粘弹性的夹层时,会使壁面的透反射冲击波发生改变。     

舰船燃气涡轮叶片三维热流固耦合应力应变分析及寿命预测

为提高燃气轮机的可靠性、可用性以及可维护性而进行的寿命预估与减损控制研究,需要对燃气轮机的关键零部件进行结构特性分析。对舰船燃气轮机涡轮叶片在紧急升工况载荷谱下的应力应变状态进行了三维热流固耦合有限元分析,针对典型载荷谱计算了涡轮叶片应力应变的变化规律,对涡轮叶片材料进行了控制应变试验,为叶片寿命预测提供了必要的参数。根据应力应变分析结果利用Basquin公式和Manson-Coffin公式计算了2个危险点处的疲劳裂纹起始寿命。并根据分析结果对涡轮叶片进行了寿命预测,预测结果可以作为燃气轮机使用维修的参考依据。     

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.