復(fù)合角度氣膜孔的透平葉片冷卻流場(chǎng)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(chǎng)結(jié)構(gòu)。采用大渦模擬方法和滑移網(wǎng)格技術(shù),通過(guò)對(duì)設(shè)計(jì)工況下旋流自吸泵三維非定常湍流場(chǎng)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(dòng)信息,結(jié)果表明葉輪內(nèi)部靜壓具有一定的非對(duì)稱性。分析了分離室內(nèi)漩渦形成的原因。對(duì)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(duì)旋流自吸泵的性能進(jìn)行預(yù)測(cè),得到了預(yù)測(cè)性能曲線,并將預(yù)測(cè)結(jié)果與性能試驗(yàn)結(jié)果作了對(duì)比,證明了大渦模擬法能夠較準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)旋流自吸泵內(nèi)部流動(dòng)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(dòng)。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(dòng)，并與已有的一些實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合良好。

針對(duì)現(xiàn)有蝶閥存在易磨損、使用壽命短等問(wèn)題,研制出一種對(duì)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(duì)該閥的流場(chǎng)進(jìn)行了數(shù)值模擬,并與蝶閥進(jìn)行了對(duì)比研究,結(jié)果表明,該閥流場(chǎng)分布比較均勻,無(wú)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(duì)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(chǎng)進(jìn)行數(shù)值模擬,得到了其內(nèi)部流場(chǎng)的壓力分布和速度分布情況。對(duì)立式導(dǎo)葉自吸泵內(nèi)部流場(chǎng)的相對(duì)速度分布和壓力分布進(jìn)行分析,對(duì)模型泵進(jìn)行性能預(yù)測(cè),得到了性能預(yù)測(cè)曲線,并進(jìn)行了性能試驗(yàn)。將預(yù)測(cè)結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,說(shuō)明大渦模擬法能夠較準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)立式導(dǎo)葉自吸泵性能和內(nèi)部流動(dòng)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(duì)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(dòng)力學(xué)軟件fluent6.3平臺(tái)上,采用動(dòng)坐標(biāo)系、rngk-ε湍流模型和simple算法,對(duì)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(chǎng)與各個(gè)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(dòng)半徑,同時(shí)對(duì)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(shí)確定該潛水?dāng)嚢铏C(jī)可選取功率為3.0kw的電動(dòng)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(dòng)機(jī)的復(fù)合材料外涵機(jī)匣為模型,用ls-dyna對(duì)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(guò)程的影響,以及在相同沖擊速度下沖擊角度對(duì)沖擊過(guò)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(lái)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(shí)太湖湖西地區(qū)建成的第一座大型泵站,由于長(zhǎng)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(hào)2000zlq15-2.8。泵站運(yùn)行20多年來(lái)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(duì)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(shí)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(duì)不同安放角的3個(gè)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(duì)速度和靜壓分布.詳細(xì)分析和比較了3個(gè)模型的葉片壓力面靜壓分布云圖、葉片壓力面相對(duì)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(shí)葉片進(jìn)口接近輪緣處流體撞擊輪緣形成的小回流.簡(jiǎn)要分析了安放角為0°的模型泵導(dǎo)葉壓力面相對(duì)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(dòng)規(guī)律.

為了提升雙吸離心泵的性能,研究其內(nèi)部流動(dòng)規(guī)律,采用rngk-ε方程湍流模型和標(biāo)準(zhǔn)simple算法對(duì)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(cè)出雙吸離心泵葉輪與蝸殼間及內(nèi)部的流動(dòng)特性,所得結(jié)果對(duì)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(jí)葉片的轉(zhuǎn)動(dòng)角度對(duì)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(guò)對(duì)各級(jí)葉片轉(zhuǎn)動(dòng)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(dòng)角度改變的變化情況;在各級(jí)葉片轉(zhuǎn)角中,阻力系數(shù)最大的工況為5級(jí)葉片全部為30°;濃淡風(fēng)比最大的工況是第一級(jí)～第四級(jí)葉片角度為30°,第五級(jí)葉片為20°;濃縮率最大的工況為5級(jí)葉片全部為30°。

提出了一種交互式的植物葉片運(yùn)動(dòng)（特別是卷曲和萎蔫）模擬方法。該方法用一個(gè)三維骨架結(jié)構(gòu)表示葉片的邊緣輪廓,并通過(guò)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(gè)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(lái)控制葉片的運(yùn)動(dòng),葉片的卷曲通過(guò)收縮上層彈簧來(lái)實(shí)現(xiàn),而葉片的萎蔫或展開(kāi)則通過(guò)釋放彈簧來(lái)驅(qū)動(dòng)。通過(guò)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(dòng),從而生成各種葉片的運(yùn)動(dòng)動(dòng)畫。這種方法已被用來(lái)交互地模擬番茄葉片的卷曲過(guò)程和黃瓜葉片的萎蔫過(guò)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(dòng)過(guò)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(lái)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(dòng)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(duì)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(cuò)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(guò)程,分析在充型凝固過(guò)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(guò)程中發(fā)現(xiàn)鑄件中確實(shí)存在模擬預(yù)測(cè)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(duì)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(duì)湍流度分別為0.4%、10%和20%時(shí)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(duì)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(chǎng)、徑向平均冷卻效率。結(jié)果表明,湍流度和吹風(fēng)比對(duì)冷卻效率都有較大影響。湍流度為0.4%和10%時(shí),最高冷卻效率在吹風(fēng)比1.0時(shí)獲得;湍流度30%時(shí),最高冷卻效率在吹風(fēng)比2.0時(shí)獲得。吹風(fēng)比0.5和1.0時(shí),冷卻效率隨著湍流度的增加而降低;吹風(fēng)比2.0時(shí),冷卻效率隨著湍流度的增加而增加。

通過(guò)對(duì)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(guò)對(duì)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(guò)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(shí)間,降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度,縮短了生產(chǎn)周期,同時(shí)提高了鍛件的合格率。

利用有限元耦合場(chǎng)數(shù)值模擬計(jì)算方法對(duì)熱軋鋼板霧化冷卻進(jìn)行模擬,在固定噴嘴到熱軋鋼板距離h的情況下,得出噴嘴噴射角度對(duì)熱軋鋼板霧化冷卻的影響,并對(duì)在有重力作用下的霧化冷卻影響進(jìn)行了分析研究。

利用大渦模式對(duì)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(chǔ)貨物的倉(cāng)庫(kù)發(fā)生火災(zāi)時(shí),將會(huì)改變室內(nèi)的溫度場(chǎng)和流場(chǎng)的分布;(2)在自然通風(fēng)情況下,簡(jiǎn)單方形鈍體建筑物以及大型體育館室內(nèi)的流場(chǎng)狀況。對(duì)以上模擬結(jié)果的分析表明,發(fā)生火災(zāi)時(shí),室內(nèi)流場(chǎng)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(huì)在很大程度上影響室內(nèi)的流場(chǎng)和溫度場(chǎng)。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(duì)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(duì)室內(nèi)風(fēng)速的大小和流場(chǎng)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(duì)室內(nèi)氣流和空氣質(zhì)量要求比較高的建筑物,要評(píng)價(jià)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(duì)具體情況從多個(gè)方面作具體分析。

編制開(kāi)發(fā)的適用于大中型泵站確定水泵葉片最佳運(yùn)行角度的電算程序，可以方便、快速、準(zhǔn)確地根據(jù)泵站的實(shí)際情況及需要，確定水泵葉片的最佳運(yùn)行角度，并計(jì)算出泵站的其他參數(shù)及評(píng)價(jià)指標(biāo)。這些計(jì)算結(jié)果對(duì)于提高泵站運(yùn)行管理水平、泵站的經(jīng)濟(jì)效益具有指導(dǎo)意義，并為泵站工程的優(yōu)化設(shè)計(jì)及水泵的優(yōu)化選型提供了有價(jià)值的結(jié)論和建議。

為研究湍流積分尺度對(duì)高層建筑風(fēng)荷載大小和分布的影響,研究其合理取值,基于大渦模擬開(kāi)展了b類地貌不同湍流積分尺度下caarc(commonwealthadvisoryaeronauticalresearchcouncil)標(biāo)準(zhǔn)高層建筑模型繞流模擬,并將模擬結(jié)果與風(fēng)洞試驗(yàn)進(jìn)行了比較.研究結(jié)果表明:大渦模擬能較好地反映高層建筑周圍風(fēng)場(chǎng)繞流特性和表面風(fēng)壓分布.隨著湍流積分尺度的增大,平均運(yùn)動(dòng)的變形率向湍流脈動(dòng)輸入能量,以致平均風(fēng)速降低、湍流強(qiáng)度增大；側(cè)面風(fēng)壓脈動(dòng)性降低15%、分離流附著提前出現(xiàn)；基底扭矩譜和彎矩譜的峰值及高頻段幅值均減??；層斯托羅哈數(shù)在0.4倍建筑高度以下基本相同,隨高度的增加其值下降20%~30%；層平均阻力系數(shù)下降5%~10%；迎風(fēng)面風(fēng)壓系數(shù)平均值下降2%~5%,側(cè)面和背面下降12%~17%.湍流積分尺度對(duì)迎風(fēng)面和側(cè)面上風(fēng)向的風(fēng)壓水平相關(guān)性、層升力和0.8倍建筑高度以下的層阻力相關(guān)性的影響可以忽略.隨湍流積分尺度的增大,風(fēng)壓水平相關(guān)系數(shù)增大,背風(fēng)面增大5%~10%,側(cè)面下風(fēng)向增大15%~25%,0.8倍建筑高度以上層阻力相關(guān)性系數(shù)增大25%~50%.b類地貌湍流積分尺度的調(diào)整系數(shù)為0.4時(shí),計(jì)算得到的風(fēng)荷載與試驗(yàn)結(jié)果趨于一致.

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(guò)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(guò)程中遇到的問(wèn)題和解決方案,為同行提供借鑒。