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生物柴油发动机进气道模拟与优化

科学技术与工程 2024年第14期24卷 6043-6052页

作者：杨瑞曾东建唐华全安俊丞谯晗西华大学流体及动力机械教育部重点实验室成都610039 绵阳新晨动力机械有限公司绵阳621000 重庆小康动力有限公司重庆401220

针对DK4柴油机改为燃用生物柴油后出现混合气均匀度较差等问题,本文通过稳流试验和数值模拟的方式,结合均匀试验设计法,在稳态工况下,在进气道前端加装不同结构参数的导流叶片,研究了其对发动机流量系数和涡流比的影响,选择了最佳模型,... 详细信息

针对DK4柴油机改为燃用生物柴油后出现混合气均匀度较差等问题,本文通过稳流试验和数值模拟的方式,结合均匀试验设计法,在稳态工况下,在进气道前端加装不同结构参数的导流叶片,研究了其对发动机流量系数和涡流比的影响,选择了最佳模型,并对比了瞬态工况下原进气道与优化后的进气道涡流比、累计进气质量和排放特性。结果表明:稳态工况下,优化后的进气道较原进气道平均涡流比增加了24.79%,缸内流量系数提升了1.17%;瞬态工况下,优化后的进气道涡流比整体提高9.46%,累计进气质量增加了7.02%;缸内温度和压力均提高,NOx排放平均升高4.4%,soot排放降低9.9%。可见优化后的进气道有效改善混合气形成,降低生物柴油发动机颗粒排放。

关键词：生物柴油进气道导流叶片涡流比累计进气量

基于鲨鱼背鳍仿生设计的离心泵流致噪声特性研究

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水动力学研究与进展（A辑） 2024年第3期39卷 404-413页

作者：成涛符杰金永鑫潘笑宇杨泷西华大学流体及动力机械教育部重点实验室成都610039

为改善离心泵的噪声特性,该文基于鲨鱼背鳍的特殊结构设计了一种仿生叶片,并在三种流量工况下对仿生泵和原型泵的流场和声场进行数值模拟,以验证离心泵结构改进后的降噪效果。计算结果表明:仿生叶片对泵的外特性无明显影响,但可通过降... 详细信息

为改善离心泵的噪声特性,该文基于鲨鱼背鳍的特殊结构设计了一种仿生叶片,并在三种流量工况下对仿生泵和原型泵的流场和声场进行数值模拟,以验证离心泵结构改进后的降噪效果。计算结果表明:仿生叶片对泵的外特性无明显影响,但可通过降低隔舌处的湍流脉动强度、缩小及控制流场中的涡结构尺度和分布范围以及抑制因动静干涉引起的剧烈压力脉动等因素的共同作用,降低离心泵内的噪声源强度,达到降噪目的;在三种流量工况下,压力脉动和声压级的特征频率均为叶频及其低阶倍频;在设计工况及大流量工况下,仿生叶片有效地抑制了隔舌处的压力脉动及总声压级,设计流量工况下的最大降噪可达6.72 dB;在小流量工况下,因内部流动复杂,仿生叶片对其无抑制作用。

关键词：离心泵数值模拟仿生叶片压力脉动声压级降噪分析

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双磁源磁性液体密封装置的压力特性实验研究

武汉大学学报（工学版） 2024年第2期57卷 254-260页

作者：程杰李正贵李望旭李新锐龚佳成西华大学流体及动力机械教育部重点实验室四川成都610039

密封结构优化设计一直是磁性液体密封的研究热点。首先设计了一种新型双磁源磁性液体密封装置,然后利用电磁学原理构建了该密封装置的磁路模型,得到了该结构的间隙、极齿宽度、极齿高度、极齿槽宽度和永磁体轴向宽度的磁路和耐压方程,... 详细信息

密封结构优化设计一直是磁性液体密封的研究热点。首先设计了一种新型双磁源磁性液体密封装置,然后利用电磁学原理构建了该密封装置的磁路模型,得到了该结构的间隙、极齿宽度、极齿高度、极齿槽宽度和永磁体轴向宽度的磁路和耐压方程,接着进行试验验证。研究结果表明:随着间隙的增加,密封压力呈递减的指数变化;随着极齿宽度和极齿槽宽度的增加,密封压力都呈开口向下的抛物线变化,分别在1.5、4.5 mm处取得极大值;随着极齿高度的增加,密封压力呈线性递减变化,但是极齿高度较小时,理论密封压力较大,极齿处存在漏磁,实际密封效果可能不佳,所以建议极齿高度不能取值太小。本装置的总压力相对于仅有轴向极齿的装置增大了约50%,密封能力显著提高。

关键词：磁性液体密封双磁源结构压力特性优化设计

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黏度对油气混输泵内气相和泄漏涡分布的影响

排灌机械工程学报 2024年第2期42卷 133-138,146页

作者：孙国栋史广泰文海罡黄宗柳西华大学流体及动力机械教育部重点实验室四川成都610039 西华大学能源与动力工程学院四川成都610039

为了更准确地探究油气混输泵在高黏度条件下输送介质时,其流道内常常存在的泄漏涡、分离涡等这些涡流的特性,文中选用欧拉-欧拉非均相流模型对油气混输泵内气相分布以及涡分布进行分析,并使用刚性旋转涡量表征涡旋强度.研究表明:在混输... 详细信息

为了更准确地探究油气混输泵在高黏度条件下输送介质时,其流道内常常存在的泄漏涡、分离涡等这些涡流的特性,文中选用欧拉-欧拉非均相流模型对油气混输泵内气相分布以及涡分布进行分析,并使用刚性旋转涡量表征涡旋强度.研究表明:在混输泵叶轮流道内,气相的存在较大地影响了叶片表面流线的分布规律.偏设计工况下,当黏度较小时气相主要集中分布在压力面后半段,当黏度较大时气相在压力面后段分布较少.不同工况下泄漏涡的分布规律都与气相分布吻合度较高,在偏设计工况下,其气相在流道尾部的聚集度和黏度成正比,但是在大流量工况下流道内局部的气相聚集得到了改善.此外,由于高黏度条件下流道内湍流黏度较低以及剪切涡较多,所以在考虑刚性旋转时的涡量分布更为准确.研究结果可为油气混输泵的优化设计等提供理论参考.

关键词：油气混输泵黏性涡流刚性旋转涡量气相聚集

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DPF和CDPF主动再生排放特性对比分析

内燃机学报 2024年第1期42卷 35-43页

作者：孟忠伟曾渤淞冉格萌陈钊西华大学流体及动力机械教育部重点实验室四川成都610039 西华大学汽车测控与安全四川省重点实验室四川成都610039

基于外加热源再生台架和颗粒物加载装置,探究了不同再生温度和碳载量下柴油机颗粒捕集器(DPF)和催化型DPF(CDPF)主动再生时出口气体和颗粒物排放特性.结果表明:催化剂铂(Pt)的涂敷有利于碳黑(PU)的氧化,在相同碳载量条件下,CDPF更易产... 详细信息

基于外加热源再生台架和颗粒物加载装置,探究了不同再生温度和碳载量下柴油机颗粒捕集器(DPF)和催化型DPF(CDPF)主动再生时出口气体和颗粒物排放特性.结果表明:催化剂铂(Pt)的涂敷有利于碳黑(PU)的氧化,在相同碳载量条件下,CDPF更易产生温度波峰,且再生效率略高于DPF;DPF再生过程中伴随着较高体积分数的CO排放,且升温阶段会出现一个低浓度的核模态颗粒排放窗口,后续再生阶段几乎无颗粒物释放;CDPF再生过程中几乎没有CO生成,但在再生阶段会伴随着大量的30 nm以下的小颗粒释放,且随着再生温度和碳载量的升高,CDPF出口颗粒物浓度逐渐升高.DPF和CDPF再生时分别具有不同优化窗口,既有利于减少颗粒物排放同时又保持较高的再生效率.

关键词：柴油机颗粒捕集器主动再生气体排放颗粒物排放

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深埋大理岩三轴压缩渐进破坏裂纹扩展特征

工程科学与技术 2024年第3期56卷 21-31页

作者：王悠刘晓辉胡安奎李泓颖邱薛西华大学能源与动力工程学院四川成都610039 西华大学流体及动力机械教育部重点实验室四川成都610039 西华大学流体机械及工程四川省重点实验室四川成都610039

为深入研究深埋大理岩渐进变形破坏过程中的裂纹扩展特征,基于常规三轴室内试验完成数值模拟参数标定,利用PFC3D颗粒流模型对深埋大理岩开展25、50、80 MPa 3种不同围压下的裂纹扩展数值模拟试验,根据大理岩加载过程中微裂纹演化状态参... 详细信息

为深入研究深埋大理岩渐进变形破坏过程中的裂纹扩展特征,基于常规三轴室内试验完成数值模拟参数标定,利用PFC3D颗粒流模型对深埋大理岩开展25、50、80 MPa 3种不同围压下的裂纹扩展数值模拟试验,根据大理岩加载过程中微裂纹演化状态参数定义3种特征应力,并据此开展深埋大理岩渐进破坏过程中的宏、细观破坏特征及其对应裂纹扩展特征的规律研究。结果表明:1)室内试验与数值模拟的应力-应变曲线吻合较好,峰值应力相差较小,破坏形式与室内试验一致,故数值模拟参数标定合理。2)依据总裂纹、张拉裂纹和剪切裂纹扩展数量演化曲线斜率变化规律,将深埋大理岩渐进破坏过程划分为弹性压缩阶段、裂纹稳定扩展阶段、裂纹加速扩展阶段和峰后残余阶段4个阶段,并根据裂纹数量定义3个特征应力点。3)随着围压的增加,深埋大理岩达到起裂应力σci时,裂纹从两端开始萌发;加载至损伤应力σcd点时,裂纹向中间扩展;达到峰值应力σc点时,在宏观破坏面附近扩展、增生;加载至峰值点后70%峰值应力点时,最终形成以剪切破坏为主的贯通宏观破坏面。4)随着围压的增加,裂纹出现的范围更广,贯通性减弱,峰值应力σc点处产生的裂纹对宏观破坏产生的影响更为剧烈,峰后残余阶段张拉裂纹发育更明显。5)加载前期,围压的增长对裂纹数量增长促进作用更强;加载后期促进作用减弱;最终裂纹扩展形成的实际宏观破坏角度大约为210°。

关键词：深埋大理岩围压裂纹扩展渐进破坏细观破坏特征

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离心式铁磁流体微泵的设计及流动特性分析

哈尔滨工业大学学报 2024年第4期56卷 137-147页

作者：李望旭李正贵韩伟行怡帆谭善文司国雷陈君辉兰州理工大学能源与动力工程学院兰州730050 流体及动力机械教育部重点实验室(西华大学) 成都610039 四川航天烽火伺服控制技术有限公司成都611130

铁磁流体微泵由于其自润滑性和自密封性,使其更加符合微流控技术应用在生物医学、生命科学、化学分析、航空航天等领域的需求,而在目前的结构设计中无法同时满足加工简单、可靠性高、流动稳定等优势,因此限制其应用及发展。为提高铁磁... 详细信息

铁磁流体微泵由于其自润滑性和自密封性,使其更加符合微流控技术应用在生物医学、生命科学、化学分析、航空航天等领域的需求,而在目前的结构设计中无法同时满足加工简单、可靠性高、流动稳定等优势,因此限制其应用及发展。为提高铁磁流体微泵的可靠性和稳定性,促进其发展和应用,本研究基于铁磁流体的外场控制原理、磁流变效应及介质流体的流体力学行为设计了一种离心式的新型铁磁流体微泵,并应用数值计算分析了介质流体流动特性。结果表明:该微泵可以有效实现泵送过程,当转速为10 r/min时,一个周期内的泵送净流量可达0.07 kg/T,且在两股铁磁流体的交替作用下可以阻断泵腔进口与出口的介质流体质量交换;由于铁磁流体与泵腔结构的动静干涉作用,导致出口流量存在轻微脉动(数量级为10^(-5)),但仍处于层流状态(Re动力对出口尺寸长度非常敏感,在转速4 r/min、出口段长度9 mm时无法实现有效泵送。同时对铁磁流体与泵送介质流体之间的相界面压力波动和自密封性能进行分析,得到相界面上的压力波动峰值远小于铁磁流体自密封性能,相差3个数量级,从铁磁流体的密封稳定性和界面稳定性角度验证了离心式铁磁流体微泵的可行性。

关键词：铁磁流体微泵惯性驱动泵送过程重叠网格

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不同入流气泡直径下圆盘泵气液两相流模拟

水动力学研究与进展（A辑） 2024年第3期39卷 320-329页

作者：夏毅帆崔清清邱壤稼江启峰张惟斌衡亚光熊平西华大学流体及动力机械教育部重点实验室成都610039 西华大学能源与动力工程学院成都610039

为研究气液两相流圆盘泵内部流型转换及气泡直径的变化规律,该文采用可视化研究并结合数值模拟进行分析。结果表明:当进口含气率从1.12%增至27.67%时,吸水室内流型由均匀泡状流向聚集泡状流、弹状流和分层流依次过渡。低含气率下的气泡... 详细信息

为研究气液两相流圆盘泵内部流型转换及气泡直径的变化规律,该文采用可视化研究并结合数值模拟进行分析。结果表明:当进口含气率从1.12%增至27.67%时,吸水室内流型由均匀泡状流向聚集泡状流、弹状流和分层流依次过渡。低含气率下的气泡直径较小,吸水室内气液混合均匀且流动顺畅;随着含气率的升高,气泡直径逐渐增大,且吸水室内气液两相间分离程度增大。由于圆盘泵叶轮结构的特殊性,前后盖板有叶区内叶片起到阻隔作用,在有叶区叶片边缘处,气相聚集最为剧烈,而中间无叶区流道较为宽阔,具有较高的通透性。在转速1500 r/min,入口体积含气率7.11%工况下,前盖板有叶区叶片前边缘的局部含气率极值增至初始含气率的3倍,后盖板有叶区叶片边缘的局部含气率极值增至初始含气率的2倍,无叶区中间截面含气率极值跌至初始含气率的2/3。该研究可为分析圆盘泵叶轮内气相分布及运移规律提供参考。

关键词：气液两相流圆盘泵进口气泡直径高速摄像数值模拟

大口径异型方管风量测量数值仿真分析及试验验证

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计量学报 2024年第2期45卷 199-206页

作者：贾露曾永忠刘小兵余志顺肖文卓西华大学流体及动力机械教育部重点实验室四川成都610097 四川西南航空职业学院四川成都610039

针对1 m以上大口径异型方管转弯部分长度较短、前后段没有较长的直管,管道内部流场复杂、需准确测量管道流量的问题,进行了数值模拟分析。提出了一种基于变差系数的平均速度评价方法,选出多点最接近管道平均流速的位置,明确传感器插入... 详细信息

针对1 m以上大口径异型方管转弯部分长度较短、前后段没有较长的直管,管道内部流场复杂、需准确测量管道流量的问题,进行了数值模拟分析。提出了一种基于变差系数的平均速度评价方法,选出多点最接近管道平均流速的位置,明确传感器插入深度和多个测量点的权重系数,拟合出1个以截面平均速度为函数,流场中多点的流速值为自变量的计算公式。在风洞实验台进行流量测量试验,并与数值分析拟合的公式计算值进行比较,满量程相对误差小于0.54%。

关键词：流量测量风洞实验数值模拟变差系数法热质流量计异型方管