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利用进气CFD分析改善活塞顶温度计算精度

内燃机学报 2014年第6期32卷 548-554页

作者：巴林刘月辉李爱红天津大学材料科学与工程学院天津300072 天津大学内燃机燃烧学国家重点实验室天津300072 力源活塞股份有限公司河北沧州061000

采用试验和仿真分析的方法研究了发动机进气冷却作用对汽油机活塞顶温度分布影响.利用硬度塞测温法在发动机台架试验中测量了活塞顶各部位温度,分析比较了活塞顶进气门侧和排气门侧的温度差异.为了考虑冷空气进入气缸时对活塞顶不同部... 详细信息

采用试验和仿真分析的方法研究了发动机进气冷却作用对汽油机活塞顶温度分布影响.利用硬度塞测温法在发动机台架试验中测量了活塞顶各部位温度,分析比较了活塞顶进气门侧和排气门侧的温度差异.为了考虑冷空气进入气缸时对活塞顶不同部位冷却作用的不同,进行了发动机进气过程流体动力学计算(CFD),得到了进气过程中活塞顶不同部位的换热量,并将其用于修正活塞顶的热边界条件,在此基础上计算了活塞顶的温度分布,并和试验结果进行了对比分析.结果表明:进气冷却作用使得活塞顶进气门侧的温度明显低于排气门侧;利用进气过程CFD分析结果对活塞顶热边界条件进行修正后提高了计算精度,计算结果能够反映活塞顶进、排气门侧的温度差异.

关键词：活塞温度换热流体动力学计算

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渤海海冰动力学的质点网格法数值模拟

水动力学研究与进展（A辑） 2003年第6期18卷 748-760页

作者：季顺迎岳前进赵凯大连理工大学工业装备结构分析国家重点实验室大连116023

　为准确计算渤海海冰的动力过程,本文将质点网格方法(Particle in cell,简称PIC),引入到渤海海冰数值模拟中。该方法首先在欧拉坐标系下对海冰动力方程和连续方程进行差分求解,并插值出各网格内海冰质点的速度和密集度,然后在拉格朗日... 详细信息

　为准确计算渤海海冰的动力过程,本文将质点网格方法(Particle in cell,简称PIC),引入到渤海海冰数值模拟中。该方法首先在欧拉坐标系下对海冰动力方程和连续方程进行差分求解,并插值出各网格内海冰质点的速度和密集度,然后在拉格朗日坐标系下对海冰质点的位移和各网格的平均冰厚进行确定。PIC方法将欧拉法与拉格朗日法相结合,避免了欧拉坐标下有限差分法的数值扩散和拉格朗日坐标下光滑质点流体动力学计算量大的缺点。在对渤海海冰动力过程的数值模拟中采用了Hibler的粘塑性本构模型,并考虑了海冰热力作用过程。利用PIC方法对辽东湾海冰进行了48h数值模拟,结果表明:该方法可成功地处理海冰流变过程,精确计算出冰缘线位置和海冰分布状况,对海冰厚度和密集度的计算精度均优于有限差分法。PIC方法在精确模拟海冰的重叠和堆积过程,以及为冰区油气作业提供详实的海冰信息方面都有良好的应用前景。

关键词：海冰动力学中国渤海质点网格法数值模拟有限差分法流体动力学计算

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叶轮与盖板间隙fluent流体动力学验证

煤矿机械 2013年第3期34卷 75-76页

作者：段于雷朱金波王萌萌黄龙安徽理工大学机械学院安徽淮南232001

以机械搅拌式浮选机的最佳间距数据验证有压矿浆冲击式浮选机叶轮与盖板的最佳间距,对其叶轮和盖板间隙流场进行动力学计算,确定它们的最佳间距,以提高浮选机的整体性能。以间隙之间形成的气穴多少来断定浮选机充气量的大小,以气矿量的... 详细信息

以机械搅拌式浮选机的最佳间距数据验证有压矿浆冲击式浮选机叶轮与盖板的最佳间距,对其叶轮和盖板间隙流场进行动力学计算,确定它们的最佳间距,以提高浮选机的整体性能。以间隙之间形成的气穴多少来断定浮选机充气量的大小,以气矿量的多少来确定浮选的优越程度。

关键词：叶轮和盖板间隙流体动力学计算 fluent软件模拟

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高能炸药的磁驱动准等熵压缩特性研究

高能炸药的磁驱动准等熵压缩特性研究

作者：蔡进涛中国工程物理研究院

学位级别：硕士

动载荷下未反应炸药的动力学响应特性对于研究炸药的起爆机理和化爆安全性具有重要意义。固体炸药是一种蕴含高能量的亚稳态物质,遇外界刺激达到一定阈值就会发生强烈化学反应。磁驱动准等熵压缩加载技术作为介于准静态压缩与冲击压缩... 详细信息

动载荷下未反应炸药的动力学响应特性对于研究炸药的起爆机理和化爆安全性具有重要意义。固体炸药是一种蕴含高能量的亚稳态物质,遇外界刺激达到一定阈值就会发生强烈化学反应。磁驱动准等熵压缩加载技术作为介于准静态压缩与冲击压缩之间的新颖的加载技术,由于加载压力平滑,加载过程熵增小、温升低等优点,能在比冲击压力更高的载荷范围内,研究未反应炸药的动力学特性。本文基于磁驱动准等熵压缩实验技术,利用激光位移干涉测量技术,结合加载区电极和样品的优化设计,实现了较宽压力范围内未反应固体炸药的准等熵压缩加载。具体研究内容和结果如下：1、基于简单波的特征线分析方法,计算得到了准等熵压缩下1.5mm和2mm厚炸药样品中不形成冲击波的最优化加载压力波形,结合实验装置CQ-1.5的放电波形,研究了实现未反应炸药准等熵压缩加载的驱动电极和样品的尺寸参数。2、基于磁驱动实验装置CQ-1.5和激光干涉测速装置DPS,实现了未反应炸药JO-9159和JOB-9003的准等熵压缩加载,获得了不同厚度样品和LiF窗口之间的粒子速度曲线,利用反积分数据处理方法和一维Lagrange方法对实验数据处理,计算获得了5GPa压力范围内JO-9159和JOB-9003炸药的实验等熵压缩线；3、利用一维流体动力学编码SSS,对JO-9159和JOB-9003炸药的准等熵压缩过程进行了数值模拟计算,计算得到的粒子速度曲线与实验测得的粒子速度曲线符合较好。模拟结果表明,厚度大于1.3mm样品中开始形成冲击波。不同厚度样品加载过程中应变率变化曲线表明,实验样品应变率在105-106/s量级,随着样品厚度的增加,应变率尖峰变窄、峰值增加。

关键词：准等熵压缩实验电磁力驱动固体炸药准等熵压缩线流体动力学计算

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超临界二氧化碳并联通道流动不稳定性研究

超临界二氧化碳并联通道流动不稳定性研究

作者：黄家坚四川大学

学位级别：硕士

超临界二氧化碳布雷顿动力循环系统是一种革新性的动力转换技术,利用二氧化碳在拟临界线附近密度大、易压缩,高于拟临界点的区域无相变等特点,实现了系统结构简单、压缩机功耗低、体积小等优势,有望应用到核能、太阳能和地热能等能源领... 详细信息

超临界二氧化碳布雷顿动力循环系统是一种革新性的动力转换技术,利用二氧化碳在拟临界线附近密度大、易压缩,高于拟临界点的区域无相变等特点,实现了系统结构简单、压缩机功耗低、体积小等优势,有望应用到核能、太阳能和地热能等能源领域。二氧化碳在拟临界区物性的剧烈变化引发的不稳定流动现象会对系统造成危害,需要进一步研究。本文设计和搭建了双通道实验系统,开展了超临界二氧化碳双通道流动不稳定性实验研究,同时采用三维CFD数值计算方法,分析了超临界二氧化碳流动不稳定性的形成机理,主要成果如下:设计和搭建了超临界二氧化碳双通道实验装置,设计压力30MPa,设计温度500℃,高3000mm,可进行强迫循环和自然循环实验。开展了强迫循环工况下和自然循环工况下超临界二氧化碳双通道流动不稳定性实验研究,获得了20组流动不稳定实验数据。实验结果表明:1.当工质在实验段内跨拟临界运行时易发生流动不稳定性,随着加热功率的增加工质流动状态会经历稳定流动、流动不稳定起始、流动不稳定振幅增大、流动不稳定振幅减小和流动不稳定消失等过程;2.发生双通道振荡时,流量的最大振幅比为14%-40%,壁面温度的最大振幅比为11%-25%,质量流量和壁面温度的振荡导致的绝对值危害不大,但长期振荡运行可能会导致疲劳损伤。3.不稳定起始功率随着系统压力和进口质量流量的增大而线性增大,提高系统压力和进口质量流量可以增强稳定性。进口温度对不稳定起始功率的影响不是线性的,当进口温度较小时,不稳定性起始功率随着进口温度的增加而减小,系统稳定性减弱,当进口温度较高时,不稳定起始功率随着进口温度的增加而增大。利用Fluent17.0对双通道流动不稳定性进行数值模拟,采用超临界二氧化碳的真实物性,选择SST湍流模型,形成超临界二氧碳并联通道流动不稳定性的数值计算模型。数值计算结果同实验数据进行对比,流动不稳定边界功率计算值与实验值偏差在-18.8%以内。在单个不稳定流动周期内,实验段存在壁面温度最低点和表面换热系数最大区域,并随着流动时间沿轴向位置往复移动。密度分布在通道内呈周期性变化,形成了密度波流动不稳定性。本论文研究成果为深入认识超临界二氧化碳流动不稳定性及其形成机理提供了实验数据和数值分析方法,为超临界二氧化碳流动不稳定性的预测和抑制提供了实验数据支撑和有效的分析方法。

关键词：超临界二氧化碳并联通道流动不稳定性流体动力学计算

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水空两用发动机压气机叶轮气动设计研究

水空两用发动机压气机叶轮气动设计研究

作者：张威南昌航空大学

学位级别：硕士

由于“一体”、“联合”、“全维”将成为未来战场的特点，能够多栖作战的武器装备成为战场上的必然产物，对于飞机而言更是首当其冲。只能在天空飞行的飞机已经不能很好的适应与应对未来战争了。如果有既能在空中飞行，又能在水面航行... 详细信息

由于“一体”、“联合”、“全维”将成为未来战场的特点，能够多栖作战的武器装备成为战场上的必然产物，对于飞机而言更是首当其冲。只能在天空飞行的飞机已经不能很好的适应与应对未来战争了。如果有既能在空中飞行，又能在水面航行，必要时也能快速地潜入水下以躲避敌军的雷达搜索及攻击，还能做到出其不意的从水下突然飞出攻击敌方亦或获取珍贵情报的能在水空领域自由航行的水空两用飞机，将会带来特别的作战效能，甚至可能导致作战方式的全新变革，对未来战争的发展具有重大的意义。而要使得这种全新的水空两用飞行器得以实现，就必然需要有一个能够水空两用的动力装置为其提供动力源泉。目前，在水空两用飞机的领域，我国已处于设计实验阶段，但是此项技术的发展一直受到动力系统效率和防水性能的限制。无论军用或民用领域都急需一种能很好适用于两栖飞行器的动力装置。水空两用飞机的特殊性决定了其动力系统必须能够同时在空中和水下工作。根据上述要求，提出了此新概念发动机，其采用水空两用喷射发动机推进，借鉴涡喷发动机技术进行改造，以实现空中喷气推进，水下喷水推进。具体设想是取消涡轮，改用电动压气机（空中模式）或水泵（水中模式），在空中采用高速电动压气燃油推进模式，在水下航行时则用低速电动泵配合燃烧室的钠或者其他金属与水反应进行推进。本文是针对此水空两用发动机，在参考国内外航空发动机压气机以及离心式水泵的基础上，首先设计出了两款叶轮的气动外形，然后根据两种类型的叶轮设计标准，设计出两款为改型叶轮，并应用Fluent软件对这四个叶轮进行空中模式和水中模式的三维流体动力学计算。再根据计算结果，对设计的离心叶轮进行分析与评估。通过比较分析，结果表明改型叶轮虽然在空中的性能比不上压气机叶轮，水中的性能表现也不及离心泵叶轮优越，但各项性能参数基本能满足水空两用的要求，可为类似的水空两用叶轮气动设计提供借鉴，为以后类似的压气机叶轮的优化提供一定的依据。经过对比分析，本文提出的水空两用离心压气机叶轮仅仅只是解决了水空两用发动机动力问题的冰山一角，要真正使水空两用发动机成为可能，在动力系统方面还有很多需要解决的且都是值得我们去继续探讨和研究的问题。

关键词：水空两用发动机离心压气机叶轮流体动力学计算气动设计

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某轿车空调制冷效果提升方法研究

某轿车空调制冷效果提升方法研究

作者：牟文成吉林大学

学位级别：硕士

随着汽车工业的不断发展,人们对于汽车的舒适性性能的关注度也不断提高。汽车空调系统作为汽车的几个主要舒适性指标之一,已成为当前汽车舒适性提升不可忽略的研究内容。本文正是以某轿车空调制冷效果提升为研究对象,通过数字化仿真以... 详细信息

随着汽车工业的不断发展,人们对于汽车的舒适性性能的关注度也不断提高。汽车空调系统作为汽车的几个主要舒适性指标之一,已成为当前汽车舒适性提升不可忽略的研究内容。本文正是以某轿车空调制冷效果提升为研究对象,通过数字化仿真以及环境、实车试验,对空调系统制冷性能进行改进设计,并取得满意结果。本文以作者所在单位研发的某款新型轿车的空调系统制冷性能提升为研究对象,通过空调理论的介绍,并结合对标车型整车空调环境模拟试验结论以及所在单位空调系统整体车期望值,通过公司内部的整车热负荷计算方法,计算得出制冷系统中各单体所需达成的目标值,初步设计和选用单体零部件,在进行CFD仿真分析的同时进行单体性能实验得出能力数据,利用环境模拟实验对整车制冷效果进行初步评估。利用CFD软件仿真与整车环境模拟验证相结合的方法分析得出,虽单体满足目标但制冷效果不符整体目标。在优化前先进行了充分的理论分析,再根据CFD软件分析HVAC内流量、气流分布、表面速度分布、压力分布、压损、流动迹线等得出的预测传递损失进行有针对性HVCA的优化,再根据整车环境模拟试验中各时间段温升情况,初步判定对原型阶段制冷系统的相关部件提升方案。故提出对冷凝器、蒸发器、鼓风机、压缩机等主要空调制冷单件进行结构优化、目标提升。对各单体进行有针对性的优化后,再对优化后单件模型进行CFD分析、单体能力测试,以确保各单件满足提升期望,并且涉及优化部位全部达成所需。最终确保整车环境下制冷系统单体表现出了预期的制冷效果。通过仿真及单体测试后,对优化后的系统各单体进行序列组合装车,并采用作者所在公司试验方法进行环境模拟试验,依据实际测得的8组乘客舱温度数据,确定最优提升方案即为文中所提各项,最终实现整车怠速情况下温度降低7.7摄氏度的显著成果,从而达到提升空调制冷效果的目的。

关键词：空调系统数字化仿真流体动力学计算

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预测叶片颤振发作的计算流体力学方法

华电技术 1992年第6期25卷 58-63,41页

作者：周盛北京航空航天大学

针对叶轮机械气动弹性力学中的叶片失速颤振问题,利用计算流体动力学方法来求解,对其在工程中的重要性和机理上的复杂性进行了探讨,该种数值解法在解决叶轮机械某些关键问题以及预测叶片颤振发作方面具有实际意义。

关键词：叶轮机械颤振气动弹性力学流体动力学计算跨音流范畴

空调室外机轴流风机内部流动特性的仿真模拟研究

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攀枝花学院学报 2021年第5期38卷 76-81页

作者：张洁安徽矿业职业技术学院安徽淮北235000 安徽淮北煤电技师学院安徽淮北235000

为了获得高性能、低噪音空调用轴流风机,提高前缘弯掠叶片在动力和空调用轴流风机中的应用。本文采用三维Navier-Stokes方程和K-e标准两方程模型,对顶吹式空调室用室外机轴流风机进行了数值分析,分析计算域内流场的压力与速度,初步揭示... 详细信息

为了获得高性能、低噪音空调用轴流风机,提高前缘弯掠叶片在动力和空调用轴流风机中的应用。本文采用三维Navier-Stokes方程和K-e标准两方程模型,对顶吹式空调室用室外机轴流风机进行了数值分析,分析计算域内流场的压力与速度,初步揭示了风机内部区域界面流动特性与压力变化,为风扇系统提高流量、降低噪声提供依据。

关键词：顶吹式空调轴流风扇数值模拟流体动力学计算气动噪声