内埋式航炮膛口流场特性数值模拟研究

为研究飞行速度对内埋式航炮膛口流场特性的影响,基于Navier-Stokes方程和k-ε湍流模型,采用Roe格式分别对4种飞行速度条件下的菱形机翼中内埋航炮膛口流场发展过程进行了数值模拟,对比分析了静止条件和超音速飞行状态下膛口流场的基本特征以及冲击波强度变化关系。结果表明:超音速飞行时形成由火药燃气冲击波、分离激波、滑移面等波系构成的膛口流场结构;在一定飞行速度范围内分离激波尺寸与来流马赫数正相关;膛口附近冲击波超压峰值变化与飞行马赫数有关。

煤层气井排煤粉环空射流泵的数值模拟

基于液固两相流的基本理论和κ-ε两方程湍流模型,利用Fluent软件对煤层气井新型排煤粉环空射流泵的湍射流场进行数值模拟。模拟结果表明,煤粉运动轨迹表明环空射流泵有利于煤粉颗粒的吸入和排出;环空射流泵在吸入液(地层液)流量小于15 m3/d时,通过补充动力液产生负压,使地层液和煤粉颗粒吸入泵内进而排出地面;当吸入液含煤粉体积分数相同时,粒径越大的煤粉颗粒在喉管内的分布越靠近中心线。通过对多相流条件下喉管出口断面流速分布的分析,得出了喉管最优长径比为4。该项研究结果为环空射流泵的优化设计提供了依据。

水下焊枪微型排水罩仿真计算与优化设计

论述了水下焊枪微型排水罩的优化设计过程,建立了三维立体模型,利用FLUENT软件对排水罩内的流场进行模拟,主要分析了排水罩进气口位置、数量和进气角度3个因素对流场的影响。通过多种结构型式的流场模拟,得出水下焊枪微型排水罩宜采用双向进气口、进气口水平向下倾角在30°～50°之间的优化设计方案。

高亚声速近壁流场模拟装置研究

采用计算流体力学方法对用于激光辐照热效应实验研究的高亚声速流场模拟装置的近壁流场进行了数值计算,分别针对靶材固壁为平面和弧面的情况比较了实验区无侧板和有侧板时的流场品质,结果表明侧板与靶材固壁构成的半开放槽道能够形成更大范围的均匀流实验区。根据数值计算优化的实验区结构参数研制了流场模拟装置,流场校测结果与数值计算符合良好,流场品质能够满足激光辐照热效应实验研究的要求。

超音速喷管收缩扩张段匹配问题研究

超音速喷管由收缩和扩张两段组成,是高速风洞中获得超音速流动的重要部件。对于超音速喷管收缩段设计方法的研究较多,但尚未见到喷管收缩段的几种设计型面曲线如何与扩张段合理匹配问题的研究。针对以上的问题,利用CFD数值模拟方法对几种收缩曲线与扩张段匹配问题进行了计算。通过对计算结果进行对比分析,发现不同收缩曲线对超音速喷管内流有一定的影响,分析了流场特征,展示了马赫数在喷管内部的分布。

水空跨介质航行器斜出水过程数值仿真

[目的]水空跨介质航行器(TMAUV)的斜出水过程是一个强非线性、非定常、流场变化剧烈的过程。基于一种可变体的TMAUV的水下构型,利用CFD流体仿真软件,对该构型在典型工况下的出水过程进行数值仿真。[方法]分析航行器在此过程中不同阶段的流场变化特性及其载荷的分布,比较航行器以不同的俯仰角和攻角出水时,在2个典型位置的流体速度场分布和航行器所受流体作用力的特性。[结果]结果表明,航行器倾斜跨越水空界面时两侧的流场和载荷会出现不对称的剧烈变化,俯仰角越大,在水下部分流场受动范围越小,跨越出水部分受影响越大;与零攻角出水相比,航行器带攻角倾斜出水会导致表面所受流体作用力出现高频率、大幅度的反向震荡,影响出水的稳定性。[结论]研究结果可为研究潜射导弹出水、船舶航行、潜艇跨介质等问题提供研究思路和理论参考。

新场气田须五气藏水平井井筒流型判别研究

新场气田须五气藏属于有水气藏,含气丰度低而气水比高,水平井不同生产阶段、不同井段的生产特征和井筒流型差异大。由于电子压力计等设备难以触及水平段,动态监测频次难以跟上快速变化的生产特征,导致排水采气措施的选择与实施较为滞后,因此井筒流型的判别主要依靠预测获得。为了从Duns-Ros、Aziz、DPI、Mandhane、Beggs＆Brill、Goiver等判别方法中优选出误差范围满足工程要求的预测方法 ,建立了一套可视化气-液两相管流模拟器,模拟了须五气藏水平井不同气水比、不同井段的流型。通过对比模拟和预测结果,总结了适用于须五气藏高气水比水平井井筒流型的判别方法：垂直段主要以Duns＆Ros流型图为主;斜井段在气水比小于1500时主要依据DPI判别法,在气水比大于1500时主要依据Barnea判别法;水平段主要以Mandhane流型图为主。该方法现场应用符合率达到了80%~100%,有效指导了后期泡排、速度管柱、气举等排水采气工艺的实施,维持新页HF-2等井的稳产。

非定常求解的内迭代初值对计算效率的影响研究

基于非定常流场的双时间求解方法,提出了一种提高非定常流场求解效率的有效策略。通过对前几个时刻的流场信息进行外插来确定下一时刻的迭代初值,使之更接近于收敛解,降低内迭代初始残值,进而提高了非定常流场的求解效率。将流场中每个点的守恒量在时间方向上进行泰勒级数展开,设计了若干种外插格式。采用绕圆柱非定常流动的求解来验证本方法的计算效果,并研究了不同初值外插格式、空间离散格式、时间步长和收敛标准对初值外插方法效果的影响。研究表明,在双时间步法基础上,采用初值外插策略可普遍提高计算效率,其中交替外插策略可以普遍将求解效率提高1倍左右。相比于迎风格式,该方法对中心格式的求解效率提高更显著,并且对于不同的收敛标准和时间步数均有非常明显的效果。

基于Pumplinx的齿轮泵内部流场仿真

流体介质的搬运质量直接影响着齿轮泵的整体性能,其内部流场分布的精确分析甚为关键.基于UGNX 3D建模软件和专门的泵类CFD分析软件Pumplinx,首先通过装配方式建立出具有双侧间隙的主流域齿轮副3D模型,其次通过辅流域的补建模型构建出完整的流域3D模型,然后通过仿真运算确定适宜的前处理、网格划分和交互面创建,最后通过模块选取相关参数的设置来进行内部介质的搬运仿真. Pumplinx强大的后处理能力能快速获取泵内部介质的搬运质量,可为后续容积泵开发及空化性能分析等提供精确的流场分布.

热流变对润滑脂圆管内部流场影响的数值模拟

采用旋转流变仪研究了不同温度下NLGI 00锂基润滑脂流变特性的变化规律。基于润滑脂热流变实验结果,建立了润滑脂圆管流动的计算模型,并采用Fluent软件对润滑脂圆管流动进行了数值模拟。得出各温度下润滑脂圆管流动过程中压力、速度和表观黏度分布情况。揭示了热流变对润滑脂圆管流场的影响规律及变化机理。