无节流器轴流旋风气液分离器性能研究

采用数值模拟方法对无节流器轴流旋风气液分离器的内部流场状态进行了预测,得到不同壁面开槽尺寸无节流器轴流旋风分离器内部的流场特性,通过试验研究获取了分离器的阻力特性与效率特性,并对数值模拟结果进行了验证.结果表明:数值计算获得的阻力特性曲线与试验得到的阻力特性曲线基本重合,数值计算方法在获取旋风气液分离器阻力特性方面具有较高的精度;开槽尺寸对无节流器轴流旋风气液分离器的阻力特性影响不大,但对分离器的分离效率影响较大;在入口气流平均速度为3 m/s和4 m/s的条件下,当外壁开槽尺寸为30 mm时,分离器的平均分离效率最高,均在97.3%以上.

公共场所空间内气溶胶的扩散特性研究

通过数值仿真对局部触发的病毒气溶胶在公共室内环境中的传播规律进行预测.采用常用的Realizable k-ε湍流模型研究公共空间内气溶胶瞬态扩散特性.气溶胶颗粒在密闭空间中随时间向前上方向扩散,随室内环流存留在空气中.当颗粒喷出后15 s内仅少数大颗粒落地,在60 s时部分颗粒附着于墙壁、人体,而70.86%(颗粒数目残留率)的颗粒存在于室内空气中.提出3种通风方案:对侧通风、上送两侧通风、单侧通风-对侧/上侧回风.通风条件破坏了原有的室内环流,颗粒随气流流出排风口.结果发现:对侧通风方案中室内颗粒残留率为65.4%,上送两侧回风方案中残留率为63.22%,单侧通风-对侧/上侧回风方案中残留率为70.32%.因此,上送两侧回风方案颗粒物传播距离较短,且颗粒残留率较低,是较理想的通风方案.

气冷燃机涡轮叶片的气热耦合数值研究

为了实现燃机涡轮叶片气冷结构的设计和优化,利用绝热和气热耦合方法开展了气膜冷却效果的数值模拟研究;24核并行求解的方法提高了模型网格数目在107量级时的计算效率;对比分析了绝热和耦合计算方法中气膜冷却的效率和均匀性;利用耦合方法进一步研究了叶片尾缘的冷却方案以及冷气进气压力对冷却效率的影响。研究结果对于涡轮叶片气膜孔、尾缘冷却结构的设计以及冷却气体进气压力的选择具有一定的指导意义。

抽吸孔对交叉肋冷却通道内部流动和传热的影响

为了研究燃气轮机涡轮叶片内部结构的冷却性能,本文采用基于雷诺平均的数值计算方法,获得交叉肋冷却通道内部流场和传热系数分布。研究结果表明:抽吸效应在孔附近产生很强的传热区域,可以改变子通道内的流动结构。子通道内的强制纵向涡是通道整体传热得到强化的重要因素。孔的位置分布对内部流动和传热的影响最大。25%的抽吸量就能够维持交叉肋通道的良好的冷却性能,通过合理布置抽吸孔能够提高交叉肋通道的综合热效率。

提高专业型硕士培养质量的若干建议

对专业型硕士培养质量进行客观分析,发现培养方案和课题选择等方面存在的不足,提出延长论文完成时间,培养方案、课题方向与用人单位相结合等改进方法。通过船舶动力类专业型硕士的培养范例,验证了这一方法的可行性。

高校学生科技创新协会的建设研究

现阶段,由于本科教学长期以来注重书本知识的传授,以燃气轮机专业为例,过于强调专业性,知识过于枯燥、难懂,高校作为人才培养的重要阵地,必须切实加强大学生科技创新团队的建设,提升创新能力培养水平,为建设创新型国家输送更多的创新型人才。文章以学生科技创新社团的建立与实践进行研究,目标为建立健全的由本科生、硕士生和博士生组成的梯级创新团队,形成学习基本知识—发现实际问题—探求解决方法—进行成果输出的创新模式,培养学生独立自主的科技创新品质。通过与专业相关单位、学术团体建立合作关系,开展了各类创新实践活动。培养了学生的实践能力,发挥了学生的创新精神,为高校的教学、科研提供了一定程度上的帮助,使学生、高校和社会组织各方都受到了一定的益处。

提高能源动力类专业本科毕业设计(论文)质量的若干建议

本文对能源动力类本科毕业设计论文质量逐年下滑的现状进行了分析,研究发现在论文完成周期、论文选题、重复率和完成过程这几个方面存在一定问题。本文针对这四个方面提出解决方案,并以船舶动力类专业为例,检验改进方案的可行性和有效性。

关于船舶动力装置教材改革的建议

船舶动力是我国能源动力类的一个重要分支。进入21世纪后,全国众多设有热能与动力工程专业的高校都十分注重该课程的建设,教材改革也引起了更多的重视。本文在分析船舶动力课程与现有教材的基础上,对“船舶动力装置”教材改革提出了若干建议,期望有助于日后优秀教材的编写与出版。

研究生创新与实践培养模式探索——以气粒两相流课程为例

针对气粒两相流课程教学中的重点和难点问题,以提高研究生培养质量为目的,综合利用科研平台,结合企业、研究所的实际岗位需求,从教学模式、教学方式以及课程考核等方面对研究生创新与实践培养模式进行探索。

交错肋结构涡轮叶片内部冷却通道的流动换热特性研究

利用数值模拟方法研究了交错肋结构涡轮叶片内部冷却通道的流动换热特性,分析了交错肋冷却通道的流动换热机理。交错肋结构在明显提高通道冷却性能的同时也带来了较大的流动损失,随着肋倾角、肋宽的增大,通道的换热能力增强,阻力损失增大;随着肋间距的增大通道的换热能力降低,阻力损失减小。利用瞬态液晶实验技术对交错肋冷却通道进行实验研究,进一步分析了交错肋冷却通道的流动换热机理,并验证了所采用的数值模拟方法是可行的。

CFD软件在突扩、突缩流动现象可视化演示中的应用

突扩突缩流动是工程流体力学中的经典流动现象，也是工程流体力学中的重要课程内容，其内部流动复杂，伴随着局部阻力损失的增加，在传统授课过程中，该部分内容的讲解较为抽象，在课堂上缺乏形象的展示内容，借助CFD软件Fluent对突扩、突缩结构内的流动规律进行可视化研究，形象地展示内部流动规律，分析局部阻力产生原理，以改善该部分教学内容的效果，增强学生上课兴趣。

Fluent软件在牛顿平板流动现象可视化演示中的应用

牛顿平板流动是工程流体力学中的一个重要物理现象,也是工程流体力学授课过程中的重要讲解内容,为实现在课堂教学中的可视化展示,借助CFD软件Fluent对牛顿平板流动现象进行数值模拟,形象展示平板间流动规律,以改善该部分教学内容的效果,开展研讨式教学,增强学生上课兴趣。

U型单元气液分离器阻力及防浪性能研究

通过研究U型单元的大小、行间距、列间距等参数对整个气液分离器性能的影响及通过风洞实验验证U型单元气液分离器的阻力特性和防浪能力,来验证U型单元气液分离器的可行性。在数值模拟过程中,利用简化后的二维模型,并引入周期性边界条件控制计算域的相对尺度。在专用小型风洞实验台上进行实验,为气液分离器的研究提供了有价值的参考依据。

基于GDP导师团队指导模式下的燃气轮机性能分析课程设计及实践

探索导师团队指导模式下的研究生培养研究与实践,依托小组设计项目(GDP),以小组为单位选择针对燃气轮机性能分析课程设计了不同题目,由学生自主讨论安排研究计划,并定期由导师团队进行专业指导,激发学生创新能力,建立知识体系与工程应用的关系,为工程实际需要培养创新型人才。

多种纵向涡发生器配置方案流动换热的数值模拟

为了深入挖掘三角翼纵向涡发生器在两个相对壁面布置的强化换热潜力,采用数值模拟方法,在雷诺数3000~18000的范围内研究了5种纵向涡发生器配置的流动换热情况,配置方式包括单面布置的共同上、下流配置,双面布置的共同上、下流配置,以及混合配置。结果表明:纵向涡可以很好地提高场协同效果,换热强度不完全取决于通道中的二次流强度,还取决于通道中的场协同性;在所有配置中,混合配置具有最高的二次流强度、最佳的场协同效果以及换热性能,可以将光滑通道的Nu提高28.3%~35.3%;另外4种配置可分别将光滑通道的Nu提高21.4%~32.0%,20.0%~29.2%,26.3%~34.3%和23.7%~28.0%;建议选用Re<6000范围内的混合配置,此时其具有1.03~1.10的综合换热因子以及1.32~1.35的Nu/Nu0。

端盖与旋流子对轴流旋风分离器的性能影响

为了研究轴流旋风分离器性能的结构影响因素,采用Fluent软件对装有不同内径端盖和不同种类旋流子的旋风分离器的流场进行了数值模拟,同时用Fluent中的DPM模型分析了不同尺寸及种类的旋风分离器对水颗粒的分离效果。结果表明:较小的端盖内径可以提高旋风分离器的分离效率,但是带来更大的阻力;旋流子叶片的螺旋角度是影响分离效率的主要因素,螺旋角度越大则分离效率越高,但是阻力也会随之增加;叶片数量不是影响阻力的主要因素。

同轴度对引射器性能影响的数值分析

船用燃气轮机需要安装引射器来降低红外特征,受限于机舱尺寸,引射器的主喷管和混合管往往不能同轴线布置。为了研究主喷管和混合管在非同轴线布置下对引射器的影响,本文以某燃气轮机上带有冷却孔的引射器为研究对象,采用数值模拟的方法研究了主喷管相对混合管轴线偏离±30%,±50%,±70%时引射器的性能,并且对比了冷却孔在开闭状态下的性能。结果表明:当冷却孔关闭时,主喷管向负方向偏移时压力损失系数最大提高4.3%,向正方向偏移时压力损失系数最大提高2.5%;当冷却孔开启时,偏移方向对压力损失系数没有明显影响,且引射器内部的燃气总温降低100~150 K。

柱肋对缩放层板冷却结构流动和传热的影响

柱肋作为一种冷却通道内的强化换热技术,对提高层板结构的冷却效率有着重要意义。为了研究柱肋对双层板结构冷却性能和流场的影响,数值模拟研究了柱肋高径比分别为1,0.6,0.2,吹风比分别为0.3,0.6,1.0,1.5的原模型和等比例放大5倍模型两种尺度层板冷却结构的冷却效率。结果表明:高径比的变化对原模型冷却效率的影响更加明显,对放大模型的冷却效率影响非常小;吹风比越大,高径比对冷却效率的影响越明显,吹风比从0.3增大到1.5,高径比为0.6的柱肋比高径比为1柱肋的综合冷却效率提高了2%~3%;高径比为0.6的柱肋具有最大的相对压力损失,高径比为0.2和1柱肋的相对应力损失比高径比为0.6时低0.01%~0.07%。

Ω型惯性气液分离器性能研究

借助数值模拟方法对Ω型气液分离器的内部流场状态进行预测,计算采用二维雷诺时均N-S方程,湍流模型采用标准k-ε模型,获知分离器内部流场分布特性,对不同间隙的Ω型气液分离器性能进行研究,并制作模型进行风洞实验,验证理论计算结果,得到该型气液分离器的阻力及效率特性。研究表明,Ω型气液分离器具有较高的气液分离效率,并且分离效率与叶片间距有很大影响,采用的Ω型叶片间距为18.2mm时,平均分离效率在90%以上。

大型室内场所的通风结构优化与病毒扩散规律

大型室内场所中的人员密集,且内部空气流场复杂,研究以气溶胶为载体的病毒在大型封闭空间中的扩散规律,对预防传染病毒的传播具有重要意义。以2020年武汉抗疫期间由某体育场临时改装的方舱医院为研究对象,利用数值模拟的方法分析方舱中的空气流场,同时采用DPM模型(离散相颗粒模型)模拟了带有病毒的气溶胶颗粒在方舱中分布和扩散情况,并研究了自然通风、强制通风、风道配风和底部抽吸对颗粒分布的影响。数值模拟结果表明:在风道配风及底部抽吸的情况下,气溶胶扩散得到了有效抑制,且风道配风的风压为50 Pa时,具有最佳的病毒气溶胶排出效果。