復(fù)合角度氣膜孔的透平葉片冷卻流場大渦模擬

旋流自吸泵蝸殼結(jié)構(gòu)不同于普通泵,具有特殊的流場結(jié)構(gòu)。采用大渦模擬方法和滑移網(wǎng)格技術(shù),通過對設(shè)計(jì)工況下旋流自吸泵三維非定常湍流場的數(shù)值計(jì)算,捕捉到泵葉輪和蝸殼內(nèi)的壓力分布、速度分布和尾跡區(qū)內(nèi)旋渦的結(jié)構(gòu)與演化特征等重要流動信息,結(jié)果表明葉輪內(nèi)部靜壓具有一定的非對稱性。分析了分離室內(nèi)漩渦形成的原因。對含氣率分布的分析表明,葉輪中氣相主要集中于葉片的吸力面區(qū)域。對旋流自吸泵的性能進(jìn)行預(yù)測,得到了預(yù)測性能曲線,并將預(yù)測結(jié)果與性能試驗(yàn)結(jié)果作了對比,證明了大渦模擬法能夠較準(zhǔn)確地預(yù)測旋流自吸泵內(nèi)部流動特性和性能。

用數(shù)值方法模擬了透平進(jìn)氣閥箱的內(nèi)部流動。為了改善計(jì)算的收斂性和提高計(jì)算精度，程序采用了ｓｉｍｐｌｅｓｔ迭代求解方法，并引入ｋ－ε湍流模型、壁面函數(shù)法和空度的概念進(jìn)行了數(shù)值計(jì)算。計(jì)算結(jié)果表明，本文的方法能夠較好的模擬進(jìn)氣閥箱內(nèi)部復(fù)雜的流動，并與已有的一些實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合良好。

針對現(xiàn)有蝶閥存在易磨損、使用壽命短等問題,研制出一種對稱多葉片式耐磨風(fēng)量調(diào)節(jié)閥。利用標(biāo)準(zhǔn)κ-ε模型對該閥的流場進(jìn)行了數(shù)值模擬,并與蝶閥進(jìn)行了對比研究,結(jié)果表明,該閥流場分布比較均勻,無偏流現(xiàn)象,閥體邊壁處流體速度較小,結(jié)構(gòu)合理,具有較好的耐磨性能。

采用大渦模擬方法,運(yùn)用cfd軟件cfx對設(shè)計(jì)工況下的立式導(dǎo)葉自吸泵內(nèi)部三維不可壓縮湍流流場進(jìn)行數(shù)值模擬,得到了其內(nèi)部流場的壓力分布和速度分布情況。對立式導(dǎo)葉自吸泵內(nèi)部流場的相對速度分布和壓力分布進(jìn)行分析,對模型泵進(jìn)行性能預(yù)測,得到了性能預(yù)測曲線,并進(jìn)行了性能試驗(yàn)。將預(yù)測結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對比,說明大渦模擬法能夠較準(zhǔn)確地預(yù)測立式導(dǎo)葉自吸泵性能和內(nèi)部流動特性,為立式導(dǎo)葉自吸泵的設(shè)計(jì)研究提供參考。

入口風(fēng)門是風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)的重要部件,入口風(fēng)門葉片安裝正確與否直接關(guān)系到風(fēng)機(jī)的性能,甚至影響除塵系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

為研究潛水?dāng)嚢铏C(jī)性能,應(yīng)用三維造型軟件pro/e建立攪拌機(jī)葉片的三維實(shí)體模型,利用gambit軟件對污水處理水池進(jìn)行非結(jié)構(gòu)化四面體網(wǎng)格劃分,在計(jì)算流體動力學(xué)軟件fluent6.3平臺上,采用動坐標(biāo)系、rngk-ε湍流模型和simple算法,對潛水?dāng)嚢铏C(jī)攪拌的污水處理池進(jìn)行數(shù)值模擬,計(jì)算全池內(nèi)流體的宏觀流場與各個截面的速度分布,分析潛水?dāng)嚢铏C(jī)的軸向有效推進(jìn)距離與水體截面有效擾動半徑,同時對潛水?dāng)嚢铏C(jī)的功率進(jìn)行了研究.計(jì)算結(jié)果表明:潛水?dāng)嚢铏C(jī)能使污水處理池內(nèi)流體形成連續(xù)循環(huán)水流,流體軸向推進(jìn),徑向擴(kuò)散;池內(nèi)流體充分?jǐn)嚢?池內(nèi)流體流速基本都在0.3m/s以上,符合潛水?dāng)嚢铏C(jī)工作要求,故潛水?dāng)嚢铏C(jī)與該污水處理池相匹配;同時確定該潛水?dāng)嚢铏C(jī)可選取功率為3.0kw的電動機(jī).利用此方法,可為潛水?dāng)嚢铏C(jī)的實(shí)際工程應(yīng)用提供一定參考依據(jù).

以某型發(fā)動機(jī)的復(fù)合材料外涵機(jī)匣為模型,用ls-dyna對平板葉片沖擊碳纖維復(fù)合材料模型機(jī)匣進(jìn)行了數(shù)值模擬。應(yīng)用在ls-dyna中的復(fù)合材料建模方法,分析了模擬沖擊條件下的穿透閾值和復(fù)合材料的吸能特性,鋪層角度、順序?qū)_擊過程的影響,以及在相同沖擊速度下沖擊角度對沖擊過程的影響。最終得到平板葉片沖擊復(fù)合材料機(jī)匣的模擬結(jié)果。

隨著水利建設(shè)的重新興起,大中型泵站項(xiàng)目的建設(shè)也越來越多。根據(jù)實(shí)際需要,全調(diào)節(jié)水泵被大中型泵站廣泛采用。常州市魏村泵站是當(dāng)時太湖湖西地區(qū)建成的第一座大型泵站,由于長江潮位每天有兩次漲落變化,為發(fā)揮水泵效率,選用2m直徑的全調(diào)節(jié)軸流泵,水泵型號2000zlq15-2.8。泵站運(yùn)行20多年來發(fā)揮了水利工程應(yīng)有的作用。期間,技術(shù)管理人員針對水泵葉片調(diào)節(jié)器的缺陷進(jìn)行了更新改造,采用的新式調(diào)節(jié)器運(yùn)行至今,效果良好。

運(yùn)用商用軟件fluent,采用雷諾時均n-s方程、標(biāo)準(zhǔn)k-ε湍流模型、流體機(jī)械模型中的多重參考坐標(biāo)系模型(mrf),對不同安放角的3個高比轉(zhuǎn)速混流泵模型進(jìn)行了數(shù)值模擬與結(jié)果分析.主要分析了設(shè)計(jì)工況下0°安放角的模型葉輪進(jìn)口最高點(diǎn)截面的絕對速度和靜壓分布.詳細(xì)分析和比較了3個模型的葉片壓力面靜壓分布云圖、葉片壓力面相對速度分布云圖、導(dǎo)葉壓力面靜壓分布云圖,捕捉到了安放角為+4°時葉片進(jìn)口接近輪緣處流體撞擊輪緣形成的小回流.簡要分析了安放角為0°的模型泵導(dǎo)葉壓力面相對速度分布,可知導(dǎo)葉充分發(fā)揮了其轉(zhuǎn)能與消除環(huán)量的作用.分析結(jié)果揭示了高比轉(zhuǎn)速混流泵內(nèi)部流動規(guī)律.

為了提升雙吸離心泵的性能,研究其內(nèi)部流動規(guī)律,采用rngk-ε方程湍流模型和標(biāo)準(zhǔn)simple算法對某一扭曲葉片雙吸離心泵全流道進(jìn)行了cfd分析,并與實(shí)驗(yàn)值進(jìn)行比較。結(jié)果表明,該方法能夠較為準(zhǔn)確地預(yù)測出雙吸離心泵葉輪與蝸殼間及內(nèi)部的流動特性,所得結(jié)果對進(jìn)行雙吸離心泵的水力設(shè)計(jì)或改型優(yōu)化設(shè)計(jì)等研究具有重要的指導(dǎo)意義。

利用百葉窗濃縮器實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)研究了5級葉片的轉(zhuǎn)動角度對其性能參數(shù)(濃淡風(fēng)比、阻力損失系數(shù)和平均濃縮率)的影響。通過對各級葉片轉(zhuǎn)動不同角度實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析,得出了其性能參數(shù)隨葉片轉(zhuǎn)動角度改變的變化情況;在各級葉片轉(zhuǎn)角中,阻力系數(shù)最大的工況為5級葉片全部為30°;濃淡風(fēng)比最大的工況是第一級～第四級葉片角度為30°,第五級葉片為20°;濃縮率最大的工況為5級葉片全部為30°。

提出了一種交互式的植物葉片運(yùn)動（特別是卷曲和萎蔫）模擬方法。該方法用一個三維骨架結(jié)構(gòu)表示葉片的邊緣輪廓,并通過細(xì)分的方法生成葉片的網(wǎng)格曲面。在此基礎(chǔ)上,構(gòu)建了一個由層次化彈簧構(gòu)成的雙層質(zhì)點(diǎn)-彈簧系統(tǒng),該彈簧系統(tǒng)被用來控制葉片的運(yùn)動,葉片的卷曲通過收縮上層彈簧來實(shí)現(xiàn),而葉片的萎蔫或展開則通過釋放彈簧來驅(qū)動。通過提供的交互式界面,用戶能夠交互地控制該彈簧系統(tǒng)的運(yùn)動,從而生成各種葉片的運(yùn)動動畫。這種方法已被用來交互地模擬番茄葉片的卷曲過程和黃瓜葉片的萎蔫過程,模擬結(jié)果較好地重現(xiàn)了與真實(shí)情況相似的葉片運(yùn)動過程。

燃?xì)廨啓C(jī)葉片氣膜冷卻研究進(jìn)展——文章綜述了近年來燃?xì)廨啓C(jī)渦輪葉片氣膜冷卻技術(shù)的研究成果。介紹了氣膜冷卻的基本原理，總結(jié)了葉片端壁、頂部、前緣及尾緣區(qū)域氣膜冷卻的研究進(jìn)展和氣膜孔流量系數(shù)的研究狀況。闡述了影響氣膜冷卻效果的各種因素及氣膜冷卻...

提出旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)下的單相液體湍流的二階雙系數(shù)動態(tài)亞格子應(yīng)力大渦模擬模型并加以驗(yàn)證?？紤]亞格子應(yīng)力的對稱性和量綱一致性,在基于應(yīng)變率張量和旋轉(zhuǎn)率張量的不可約量及smagorinsky模型和亥姆霍茲定理的基礎(chǔ)上,提出亞格子應(yīng)力應(yīng)表示為可解的應(yīng)變率張量和旋轉(zhuǎn)率張量的函數(shù)。在貼體坐標(biāo)系下,利用交錯網(wǎng)格系統(tǒng)和有限體積法離散湍流控制方程,采用simplec方法求解方程。水泵葉輪中湍流的流速分布規(guī)律和壓力分布等計(jì)算結(jié)果都與試驗(yàn)結(jié)果基本吻合,從而證明了此模型的可行性,以及計(jì)算方法和程序的可靠性

采用有限元軟件procast模擬tial基合金液在金屬型真空吸鑄成形鑄造工藝中的充型凝固過程,分析在充型凝固過程中產(chǎn)生缺陷的原因,并進(jìn)行了相關(guān)的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。在模擬過程中發(fā)現(xiàn)鑄件中確實(shí)存在模擬預(yù)測的缺陷,且缺陷主要集中在葉片隼部,在葉身部位出現(xiàn)少量的縮松缺陷,模擬和實(shí)際相吻合。

為了探討湍流度對一種新型氣膜孔射流氣膜冷卻影響,利用商業(yè)軟件提供的有限體積法求解n-s方程,對湍流度分別為0.4%、10%和20%時的雙出口孔射流冷卻效率進(jìn)行數(shù)值模擬。吹風(fēng)比變化范圍為0.5到2.0。首先將圓柱孔射流冷卻效率計(jì)算結(jié)果和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了對比,二者吻合較好。計(jì)算得到了雙出口孔射流氣膜冷卻下的流場、徑向平均冷卻效率。結(jié)果表明,湍流度和吹風(fēng)比對冷卻效率都有較大影響。湍流度為0.4%和10%時,最高冷卻效率在吹風(fēng)比1.0時獲得;湍流度30%時,最高冷卻效率在吹風(fēng)比2.0時獲得。吹風(fēng)比0.5和1.0時,冷卻效率隨著湍流度的增加而降低;吹風(fēng)比2.0時,冷卻效率隨著湍流度的增加而增加。

通過對鈦合金大斜角安裝板整流葉片頂鍛工藝研究,突破了頂鍛件端頭與桿部r圓轉(zhuǎn)接的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)思路,采用在頂鍛件轉(zhuǎn)接處采用局部錐形與r圓自由轉(zhuǎn)接的創(chuàng)新思維,通過對頂鍛成形工步的陰模進(jìn)行修改,解決了此類大斜角安裝板頂鍛件在預(yù)鍛生產(chǎn)過程中,葉片的安裝板內(nèi)緣面與葉身轉(zhuǎn)接處靠近毛邊橋側(cè)經(jīng)常出現(xiàn)折疊的現(xiàn)象,節(jié)省了打磨時間,降低了工人的勞動強(qiáng)度,縮短了生產(chǎn)周期,同時提高了鍛件的合格率。

利用大渦模式對大空間建筑物室內(nèi)氣流進(jìn)行模擬研究,并取得了良好的效果。模擬的內(nèi)容包括:(1)在機(jī)械通風(fēng)情況下,當(dāng)存儲貨物的倉庫發(fā)生火災(zāi)時,將會改變室內(nèi)的溫度場和流場的分布;(2)在自然通風(fēng)情況下,簡單方形鈍體建筑物以及大型體育館室內(nèi)的流場狀況。對以上模擬結(jié)果的分析表明,發(fā)生火災(zāi)時,室內(nèi)流場主要是由熱力作用支配,通風(fēng)口的位置、通風(fēng)氣流的熱力性質(zhì)、室內(nèi)物品的堆放方式以及室內(nèi)物品的熱力屬性都會在很大程度上影響室內(nèi)的流場和溫度場。在自然通風(fēng)情況下,室外的氣流狀況和通風(fēng)口的位置對室內(nèi)的氣流都有很大的影響,室外的風(fēng)速大小和風(fēng)向分別對室內(nèi)風(fēng)速的大小和流場分布有重要影響,而通風(fēng)口的位置主要影響室內(nèi)氣流分布狀況。由于決定室內(nèi)氣流的因素很多,所以像體育館這種對室內(nèi)氣流和空氣質(zhì)量要求比較高的建筑物,要評價以及設(shè)計(jì)其通風(fēng)效果及室內(nèi)空氣品質(zhì)必須針對具體情況從多個方面作具體分析。

三門核電循環(huán)水泵葉片角度可調(diào),可使循環(huán)水泵在各種運(yùn)行工況下均能獲得最大的效率,而葉片角度變送器在調(diào)整循環(huán)水泵葉片過程中起到至關(guān)重要的作用,本文介紹了循環(huán)水泵葉片角度調(diào)節(jié)的原理,并結(jié)合葉片角度變送器在調(diào)試過程中遇到的問題和解決方案,為同行提供借鑒。

采用弱可壓縮流體理論、大渦模擬數(shù)值方法、有限體積離散法、貼體坐標(biāo)變換等理論和方法,研究了噴射泵內(nèi)部流動狀態(tài)。通過數(shù)值仿真,分別計(jì)算了具有不同喉管長度的噴射泵內(nèi)部流場,并經(jīng)過分析確定了噴射泵的最優(yōu)喉管尺寸,計(jì)算數(shù)據(jù)和試驗(yàn)數(shù)據(jù)對比非常接近,證明了數(shù)值仿真結(jié)果是合理的、可信的。

掌握結(jié)構(gòu)周圍風(fēng)場及其特性,是開展建筑結(jié)構(gòu)抗風(fēng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。結(jié)合流線迎風(fēng)petrov-galerkin(supg)穩(wěn)定化方法和三步流體有限元方法,提出一種適用于模擬結(jié)構(gòu)周圍風(fēng)場的高雷諾數(shù)風(fēng)流動的大渦模擬方法(les)。將亞格子運(yùn)動方程弱解形式與supg穩(wěn)定項(xiàng)相結(jié)合進(jìn)行有限元空間離散,對時間離散采用高精度的顯式三步有限元方法,壓力場通過求解泊松方程得到。結(jié)合節(jié)點(diǎn)濾波函數(shù)和廣義箱式濾波函數(shù),發(fā)展了一種基于非結(jié)構(gòu)化有限元網(wǎng)格的簡潔、快速的空間濾波技術(shù),該技術(shù)可使動態(tài)亞格子模型(dsgs)計(jì)算時儲存量低且計(jì)算量小。所提方法可對建筑結(jié)構(gòu)周圍風(fēng)場進(jìn)行穩(wěn)定、快速和精確的數(shù)值模擬,是分析結(jié)構(gòu)周圍風(fēng)場特性和結(jié)構(gòu)風(fēng)荷載的有效工具。算例中,應(yīng)用建設(shè)的動態(tài)亞格子模型(dsgs)模擬立方體建筑周圍風(fēng)場(雷諾數(shù)為420000),并對平均風(fēng)場和瞬時風(fēng)場在流線、速度場、壓力場和渦量場等方面進(jìn)行了分析,詳細(xì)闡明了建筑物表面(三維)大尺度渦結(jié)構(gòu)并實(shí)現(xiàn)數(shù)值可視化。

利用剛粘塑性有限元法,對某重型燃機(jī)壓氣機(jī)葉片的多工步鍛造過程進(jìn)行了三維有限元模擬。通過有限元數(shù)值模擬,得到了多工步鍛造過程中坯料的幾何形狀變化、溫度場和應(yīng)變場的分布規(guī)律以及載荷變化曲線。模擬工藝實(shí)驗(yàn)表明,壓氣機(jī)葉片鍛造工藝和模具設(shè)計(jì)合理,數(shù)值模擬結(jié)果準(zhǔn)確可靠。