汽车空调风道性能定量评价与结构优化

针对汽车空调风道压力损失大、出口风速不均匀、常用的CFD优化仿真方法存在因网格重复划分和几何模型重修而导致的效率低下问题,提出一种速度均匀性系数的定量评价方法,并在气流分离严重的管道位置创建了网格变形参数,形成了基于Isight的Sculptor网格变形和STAR-CCM+技术的集成优化方法,实现了空调风道的自动优化。对比分析结果表明:采用出风口速度均匀性系数和自动优化技术,在各出风口出风量不变的前提下,风道压力损失降低了26%~34%,出风口速度均匀性系数提高了16%~33%,优化效率大幅提升。

温室大跨度薄膜风筒送风特性模拟及试验研究

现代大型温室普遍使用送风末端为长距离柔性薄膜风筒的空气处理机组(air handling unit,AHU)作为温度控制功能单元来完成大空间内的热量输送。为探究此类风筒AHU的性能,该研究采用理论分析和数值模拟方法研究其送风特性,并通过试验验证计算模型的正确性。结果显示,薄膜风筒内不同截面的静压在开孔部位急剧减低至0,同时气流速度明显增加,但是影响范围不大,对风筒内的压力场和流场影响较小。在风筒同一截面上不同开孔位置流出的气体速度和速度分布基本一致,以风筒入口端风速2.45 m/s为例,在风筒60.06 m处风筒壁开孔处气流最大速度为5.64 m/s,位于开孔中心处,并垂直与开孔平面向外流动,速度分布为中心流速最高,越靠近孔边缘流速越低。对风筒沿长度方向通过筒壁各开孔流出的风量进行计算发现,在不同风筒入口风速条件下送风量基本保持恒定,均匀性系数均大于0.92,说明此类风筒能够沿长度方向均匀地配送气流,可将热量或者冷量在温室大空间内进行均匀投送,从而为现代大型温室内空间内维持温度场均匀提供保障。

地铁车辆可清洁式均匀送风道数值仿真分析

[目的]随着乘客对地铁车内空气品质和空调均匀送风的追求越来越高,有必要研究提高地铁车辆可清洁式送风的均匀性。[方法]采用CFD(计算流体动力学)法对送风道内气流组织进行数值模拟,优化风道内部结构,并制作了一套全尺寸送风道,进行空调与风道配套试验。[结果及结论]各出风口数值模拟预测风量和试验实测风量整体变化趋势一致;增加隔板后,送风均匀性有较大改善,80%以上的出风口预测风量与试验风量之间偏差在15%之内,其余在15%~20%之间;同时,缓解了入风口相邻出风口的倒吸问题,从而验证了数值仿真计算的可靠性。

地铁列车空调送风风道优化设计研究

空调送风风道是地铁列车的关键部件之一,其性能优劣极大地影响着地铁的舒适性。如何优化空调送风风道结构,提升其送风均匀性成为亟待解决的难题。为改善风道的送风量、送风均匀性和噪声等指标,文章基于均匀送风管道理论设计与计算流体动力学仿真(CFD)验证的方法,优化了空调送风风道的结构。首先基于客室低噪声要求,将动压到静压转换的腰形孔的平均出流速度控制在5 m/s;其次通过送风风道动压与静压之间的关系进行理论计算,控制动压腔内的动压和动静压腔之间的静压差来保证送风的均匀性;不同于传统的等宽动压腔风道结构,优化后的送风风道的动压腔为缩径结构,此结构可提升风道的送风均匀性。为验证理论设计方法的准确性,采用CFD计算软件对通过理论设计优化的风道结构进行了流场仿真分析,将优化风道与原始风道模型搭建在同一客室模型上,并对两种风道与客室耦合模型的仿真结果进行了对比分析。研究表明通过理论设计优化的风道结构各腰形孔的送风均匀性都控制在20%以内,客室内风速分布也得到较大改善,进一步验证了理论计算优化方法的有效性,对于空调风道的工程应用具有指导意义。

方形管道内无气离心喷涂涂料液滴流动特性的数值模拟

采用Fluent-EDEM软件数值模拟了方形管道内无气离心喷涂涂料液滴流动过程。采用RNG k-ε模型模拟了方形管道内喷枪旋转引发的气体流动和JKR接触模型追踪涂料液滴的运动。采用堆积角虚拟仿真试验预测了涂料液滴与水平壁面接触表面能。数值模拟结果表明,随着喷枪旋转速度的增大,涂料液滴速度和碰撞作用力增大,沿方形管道壁面长度方向涂料液滴数呈现中部高、两端低的变化趋势。提出了基于沿壁面长度液滴数分布的无因次均匀度系数。研究结果表明,随着喷枪旋转速度的降低,液滴无因次均匀度系数减小;喷枪Ⅱ增加了射流小孔数,有助于降低壁面液滴无因次均匀度系数,改善液滴分布的均匀性。

大型火电机组磨煤机入口一次风道内部流场数值优化研究

本文以国内某大型火电机组磨煤机入口一次风道为研究对象,针对磨煤机入口风量测量失准问题,开展了风道流场优化设计。首先,根据现有磨煤机入口一次风道布置情况,给出采用整体布局优化和内部增设掺混分区板、导流板相结合的优化设计方案;然后,运用数值计算方法,对磨煤机入口一次风道优化方案的效果进行了验证。数值仿真结果表明,采用优化方案后,磨煤机入口风量测量截面的速度均匀性系数和温度均匀性系数均有显著的提升,这说明优化方案显著提升了磨煤机入口一次风道的内流特性,进而取得了显著的优化效果。

市域C型动车组客室内流场和风道的参数化设计研究

针对市域C型动车组空调风道的优化设计需求,在车辆方案设计阶段就需要考虑整个客室内部热舒适性指标,以及风道内部的阻力和送风均匀性情况,文章选取市域C型动车组为对象,研究其客室内部热舒适性和风道送风均匀性的参数化设计。首先,基于参数化几何建模构建了市域C型动车组客室-风道仿真计算模型,实现了客室-风道内流场气流组织计算分析;其次,应用基于Isight的多目标优化方法,构建了客室-风道多目标优化模型,基于试验设计(DOE)结果输出了代理模型,采用代理模型进行客室-风道多目标优化设计,获得了最优设计参数组合,并代入到客室-风道仿真计算模型进行了验算;最后,开展了客室-风道的参数化设计可视化结果分析,分析结果表明:经过多目标优化输出的设计参数能使客室区域达到很好的温度均匀性,且关键高度平面的微风速也符合要求。

基于CFD的落地式烘箱速度场分析及风道优化

以某工程机械用落地式烘箱为研究对象,对烘箱内部速度场进行了数值模拟仿真,揭示了该烘箱的气流组织特性。在此基础上,对其送风系统进行结构优化,保证了其送风均匀性,进一步保证烘箱温度的均匀性,优化效果在改造应用后得到了有效验证.

非均匀来流条件下风管机C型翅片换热特性研究

传统风管机常采用V型换热器,低矮风道内来流风速的非均匀分布导致其换热能力较弱。针对风管机的非均匀来流,基于翅宽分布与风速分布的非均匀匹配,设计了一种非等宽翅片C型换热器,通过仿真和实验对其换热能力进行计算和测试,对比C型和V型翅片的换热特性,分析来流温度、冷凝温度、风量大小和风速分布对换热的影响。结果表明:在非均匀来流下,当翅宽与风速分布的幂次方成正比时理论换热量最大;C型翅片换热面积与风速的匹配度优于V型翅片,不同分区的局部换热量较高,总换热量更大,在较宽的工况范围内换热提升均大于10%。

某地铁车辆客室送风道送风均匀性优化分析

针对某地铁车辆客室送风道结构,采用STAR-CCM+软件分析其送风均匀性。经计算发现,当采用初始送风道结构时,客室两端送风量较大,各段送风口的质量流量偏离整体送风口平均值较多,其相对误差的标准差也较大,客室送风均匀性较差。通过改变送风道结构和增加主风道内隔板等方法优化初始送风道结构,优化后各段送风口的质量流量更接近整体送风口平均值,其相对误差的标准差也有所减小,客室的送风均匀性获得了极大的提高。

某型城市轨道交通车辆空调风道关键位置优化设计

针对某型城市轨道交通车辆,为使通风道满足流量与风压平均分配,各出风口均匀送风的设计要求,设计了一种新型空调通风道。利用流体力学(CFD)软件Fluent对通风道各出风口送风均匀性进行仿真计算,并对通风道内流场进行优化设计,同时对通风道内的支撑板上腰形孔进行改进。结果表明该类新型风道不仅满足了设计要求,同时采用铝合金材料,进一步实现了轻量化的目标,实现了各个出风口流量分配不均匀度小于10%的目标。

轨道车辆空调风道结构设计优化及验证

以空调通风系统为研究对象,通过数值计算分析及仿真优化设计方法,得出影响送风均匀性的关键因素,获得了送风均匀性更高的空调风道结构。同时对试制的风道进行了对比试验研究,发现试验结果与仿真结果匹配良好,优化后的空调风道送风均匀性提升明显,保证了项目产品按时交付,为后续设计此类特殊定制车型风道提供了参考。

大型燃气轮机余热锅炉进口烟道速度均匀性研究

通过对燃气轮机出口与锅炉本体进口之间过渡烟道的数值模拟 ,得出不同仰角上面板烟道出口的速度分布。根据出口速度均匀性 ,确定了最佳仰角。此外 ,对非均速进口气流流经锅炉管束时的流场也进行了数值模拟 ,结果表明 :大约经过 4～ 5排管子 ,主气流速度即趋于均匀。在管箱顶部和底部 ,存在局部高速区 ,易造成管子磨损。这些结论已用于燃机余热锅炉的设计 ,并取得良好效果 ,使烟气均匀性问题得到解决。

脱硫塔烟道喷雾脱硫技术模拟及试验研究

提出了一种在脱硫塔入口烟道处喷雾脱硫的新技术:将高效雾化喷嘴布置在烟道两侧,使烟气与雾化后的石灰石浆液预混合进入脱硫塔,增加浆液与烟气的接触时间.采用Fluent软件对雾化混合后的烟气流动状态进行模拟,验证该技术的可行性.结果表明:该方法有效提高了烟气进入脱硫塔后的均匀性;在入口SO2质量浓度为1 500mg/m3,运行A、B、C、D 4层喷淋层下开启烟道雾化喷嘴,脱硫效率由96.75%提高到97.85%以上.

装设均匀送风管道对冷藏库气流流场特性的改善

果蔬冷藏环境对库内温湿度及速度场的均匀性有较高要求,采用冷风机加均匀送风管道的形式可以更好地满足果蔬贮藏的条件。该文针对某200 t苹果冷藏库,研究了库内装设与不装设均匀送风管道时库内的温度场、速度场及相对湿度场的分布情况。文中建立了冷风机(加均匀送风管道)-货物-库内空气环境的气体流动、传热与传质的三维耦合数学求解模型。在冷风机送风速度为5.24 m/s,送风温度为271.15 K,送风相对湿度为90%的条件下,数值模拟研究了冷藏库内速度场、温度场及相对湿度场,并通过计算不均匀系数及空气分布特性指标(air diffusion performance index,ADPI)对流场特性进行了评价。结果显示,当库内装设均匀送风管道时货物区速度不均匀系数比不设送风管道时降低22.65%,温度不均匀系数降低20%,相对湿度不均匀系数降低22.73%,空气分布特性指标增大11.13%。因此,装设均匀送风管道时库内速度场、温度场及相对湿度场均更加均匀。

静压送风道空气动力性能的试验研究

介绍了铁路客车空调通风试验台的功能 ,对新型静压送风道进行了性能试验 ,根据试验结果 ,分析了静压送风道的送风均匀性和阻力损失 ,找出了现有客车上已用的静压送风道送风不均匀的原因 ,给出了改变主风道的断面面积。

铁路客车空调系统送风均匀性的研究

分析了传统铁路客车空调系统送风不均匀的原因 ,介绍了静压送风道的设计方法 ,对不同类型的静压送风系统进行了送风均匀性测试 ,实验结果表明 ,如果不采取一定的措施 ,静压送风系统的送风均匀性仍然不理想 ,只有合理设计空调静压送风系统的结构 ,才能保证均匀送风 。

新型空调均匀送风道静压均衡衰减特性研究

根据实验测试数据对新型空调静压均匀送风道静压箱的静压均衡关系进行了研究,得出了不同送风工况下静压均衡系数,并对静压均衡系数进行了详细的分析.同时对主风道与静压箱之间的静压衰减关系进行了实测研究,得出了其不同送风工况下的静压衰减系数,并根据所得出的静压衰减系数确定出静压箱内静压变化规律公式.

新型空调静压送风道主风道流速衰减规律研究

分析了新型静压均匀送风道送风机理 ,研究了主风道内流速衰减规律 ,得出了主风道内流速不呈线性衰减变化规律 ,为进一步摸清送风道的送风机理 ,优化送风道的结构 ,提高送风道的送风均匀性提供了实验依据。

噪声在均匀流等截面圆环形排气管道中声传播的数值模拟

应用模态分析方法对转/静干涉噪声在敷设声衬的风扇静子后排气管道中的声传播,声衰减进行了数值模拟。前传声波在遇到声导纳间断面时,声波反射模态增加,前传模态相应减少,因此可利用多段声衬声导纳间断面上的模态反射来抑制管内噪声的传播。计算并分析了均匀流情况下声衬声阻和声抗对管内消声量的影响。在高频声源和大Mach数气流情况下,随声阻或声抗变化,噪声衰减量都存在局部峰值和波动,此时不再呈现低频情况下的单调特征。因此,选择适当的声衬阻抗可有效地抑制发动机噪声传播。