“四新”建设下《燃料电池动力系统》课程建设的改革与探索

《燃料电池动力系统》是一门面向新能源汽车工程专业本科生开设的专业选修课。本文针对该课程在教学过程中遇到的问题和挑战,结合“四新”建设在人才培养方面的需求,提出了建设虚拟仿真实验教学平台,基于CDIO理念的项目教学法,行业专家进课堂和融入思政元素的系统方案。该课程建设的改革与探索将增强学生分析和解决问题的能力,为新能源汽车和燃料电池领域的快速发展注入新鲜血液,为国家发展所需的高质量复合型人才培养奠定坚实基础。

基于液滴定向反弹的混合润湿性表面设计准则

液滴撞击固体表面的定向反弹在防结冰/起雾、自清洁等工程应用中具有重要意义。混合润湿性表面已被证明是一种有效的液滴操纵方法。本文对液滴撞击构筑有亲水条纹的疏水基底进行数值模拟研究,采用已验证的扩散界面法来捕获界面演化。首先,研究卫星液滴在撞击过程中的形成过程,通过分析液滴的垂直速度和横向速度,明确混合润湿性表面在液滴扩散、收缩和反弹阶段中的作用。然后,系统探究条纹宽度对液滴反弹形式和接触时间的影响,重点关注液膜演化和液滴弹跳过程中的动力学和能量传递机制。所得结果可以指导混合润湿性表面的优化设计和液滴定向回弹的控制。

直筒笼式阀门流噪声数值模拟

根据LES和Lighthill声类比理论,采用流体力学软件Fluent和声学仿真软件ACTRAN,研究计算了直筒笼式阀门在相同流量,100%、70%和40%开度下,阀门内部和外部的流噪声特性。结果表明:在低频时阀门内部声压,同组监测点频谱特性分布相似,声压幅值较大,在高频时分布差异较大;当阀门开度降低时,阀门内的湍流强度、速度和压力波动均相应增强,导致阀门内外的整体声压分贝变强,阀门内部噪声能量也增强;阀门噪声具有偶极子特性。

6种低雷诺数k-ε模型在三维附壁剪切流中的数值模拟与对比分析

采用Fluent14.0中的标准k-ε湍流模型及其包含的6种低雷诺数k-ε湍流模型,对三维附壁剪切流进行数值模拟,并依据湍流流动的壁面限定条件及其流动特性,对计算模型及其计算结果进行分析。结果表明,大部分低雷诺数模型相对于标准k-ε模型,其计算准确性都有所改进。但其中LB、LS模型不符合壁面限定条件,而AB与CHC模型的计算结果与湍流壁面的流动特性不符。在对流动速度场的模拟中,LB、YS及AKN模型准确度相对较高。并对采用不同常数的AKN模型进行了数值测试,结果表明采用标准k-ε模型所用常数的AKN模型的计算结果最为准确,且模型相对较为合理。在对三维附壁剪切流的低雷诺数流动的模拟过程中,建议采用AKN模型。

大涡模拟中模型系数对方柱绕流的影响

采用大涡模拟中3种不同Smagorinsky系数的标准Smagorinsky-Lilly模型和动态模型,对雷诺数为22 000的三维方柱绕流进行数值研究.对计算结果中的特征变量进行了验证与分析;并对不同尺度的涡旋及其相互关系进行研究;同时对流场不同位置处和不同Smagorinsky系数对计算结果的影响及其准确性进行了对比分析.结果表明:不同Smagorinsky系数对流场中的大尺度涡旋以及斯特劳哈尔数的计算结果影响较小;小尺度涡旋的含能量随Smagorinsky值的减小而减小,且较小Smagorinsky系数的模型展现出的小尺度涡旋更多;不同模型的在方柱尾流区不同位置计算准确度存在差异.整体来看,动态模型相比于标准Smagorinsky-Lilly模型更为合适.