整车热管理的一维与三维耦合仿真

同时建立了三维整车热管理数值模型和发动机及其冷却系统的一维数值模型。发动机舱内流场及其换热特性三维仿真获得的对流换热系数和换热量,可用来在发动机及其冷却系统的一维仿真中算出冷却系各部件的温度;这些又可作为三维仿真的边界条件,去更新发动机舱的热流特性。如此反复迭代直至收敛。这样的一维和三维耦合仿真分析,为样机制造前整车热管理的仿真提供了一种有效的方法。

珠江三角洲一维河网与三维河口耦合水质模型模拟与验证

在一维与三维耦合水动力、悬沙模型的基础上,构建了珠江三角洲一维与三维耦合水质模型。模型中包括浮游植物-氮-磷-碳-溶解氧循环,并考虑颗粒物在底泥与水体界面的再悬浮过程。选择了三个代表性时段(1999年1月、1999年7月与2000年)进行水质模拟,并采用相应水期的实测资料进行验证。结果表明,耦合水质模型计算效果良好,较好地再现了整个研究区域内各水质要素的时空分布规律,成功描述了珠江三角洲河网与河口区的动力与生物化学变化过程。

基于一维/三维耦合仿真的某款拖拉机散热系统分析

基于一维软件AMESIM和三维软件Star CCM+耦合的方法对某款拖拉机的散热系统进行了仿真分析,对其散热性能进行了评估。根据评估结果设计了两种优化方案,最终使散热系统满足拖拉机的使用要求。

基于一维、三维耦合仿真的歧管式催化转化器结构优化

利用BOOST和FIRE软件建立了某发动机进排气系统的热力学模型和三维排气歧管CFD模型,通过实验进行了仿真分析的初始标定和边界条件数据融合,并采用一维和三维耦合方法分析了低速和高速工况下排气歧管的压力损失和瞬态流场分布。根据评价试验结果显示:优化后的结构显著提高了各管内部流场的流畅性和排气一致性,在一定程度上降低了背压,缩短了起燃时间,提高了发动机的最大转矩。

一维-三维耦合的明渠瞬变流模拟方法与应用

为精细化模拟明渠中水电站瞬变过程引发的涌浪,克服以往低维模型无法细致刻画涌浪的横向和垂向运动、以及高维模型计算效率偏低等问题,基于水位预测矫正法,提出了一维-三维耦合的明渠瞬变流模拟方法。通过潮汐波浪运动、局部溃坝波和顺直明渠瞬变流算例验证了方法的有效性和准确性,模拟结果与渐进理论解、商用软件模拟结果等吻合较好。将该方法应用在实际工程中,计算了葛洲坝水利枢纽瞬变过程中库区的涌浪过程,分析了瞬变过程的最大、最小涌浪波高和涌浪的衰减规律,结果与频谱分析结果吻合较好,说明了本方法能准确模拟实际的明渠瞬变流过程。

明渠非恒定流的一维浅水波与三维VOF耦合模拟

提出了一种一维浅水波与三维VOF模型耦合的明渠非恒定流数值计算方法。此方法通过建立两个计算模型间变量的数学关系,实现由三维区域为一维区域提供流量,一维区域为三维区域提供压强和水体体积分数分布。用耦合方法模拟了矩形断面渠道增、甩负荷两种典型非恒定工况,将结果与一维浅水波模型计算结果对比,表明本方法在定性上正确,在定量上准确度也较高。最后利用这一方法模拟了某水电站带引水渠压力前池的非恒定流现象,获得了最大溢流量、最高和最低水位等重要参数。耦合方法同时结合了一维模型计算较细长明渠渐变流的效率和三维方法模拟局部明渠急变流的准确性,可为分析工程中复杂的明渠流动问题提供更优选择。

基于一维/三维耦合分析的某MPV整车热管理分析与优化

对整车的机舱进行热管理的研究和开发有利于保证汽车高效性、可靠性。运用一维/三维耦合分析的方法并借助流体分析软件star ccm+进行三维机舱流场仿真,获得机舱内各模块的风量情况,然后以此作为FLOWmaster软件的边界条件进行一维仿真。通过仿真得到相应的冷却散热模块的换热量等参数,输入这些参数对三维模型进行温度场的分析。对不足之处提出相应的改进方案,保证机舱内的关健零部件在温度许可范围内工作。对改进后能满足要求的优化方案进行验证并进行热平衡试验。结果显示:试验数据与仿真分析结果一致性较高,仿真优化的方案切实可行。

水泵水轮机开机过程水力特性研究

抽水蓄能电站水泵水轮机组在开机过程中产生剧烈的压力波动,转轮内复杂流动和压力脉动是引起固定部件强烈振动的主要原因之一。因此,需要对水泵水轮机开机过程的物理机理进行深入研究。本文同时建立了厦门抽水蓄能电站管路系统的一维特征线水力模型及水泵水轮机组过水流道的三维流场计算模型,开展了机组发电开机过程一维三维耦合的数值计算,重点分析了机组开机过程瞬时流动特点,以及转轮径向力和轴向力变化与外特性的内在关联性。研究发现,机组开机至空载状态时,由于导叶开度小、转速上升快,在无叶区形成了速率很高的水环,同时转轮流道内充斥着大量复杂的漩涡结构,导致了流量与转矩的突降。导叶动作、转速对径向力、轴向力的变化规律有直接的影响,开机过程中转轮径向力的变化趋势与活动导叶动作过程基本一致。轴向力的变化趋势与机组转速变化基本一致,转速和轴向水推力数值总体上为逐渐增大的趋势。本文研究结论为抽水蓄能机组和高水头混流式水轮机的开机过程物理机理和规律提供了有价值的参考。

基于1D和3D耦合的发动机进气歧管仿真研究

进气系统在很大程度上影响了发动机的动力性、经济性和排放性。前期建立了一维仿真模型,比较真实的反映了发动机的性能,但还是未能真实的反映出管道的真实结构,像一些拐角、突变区域等。进气歧管的设计校验中,虽然三维稳态和瞬态计算能够模拟各个支管的压力分布情况,但是仅用三维计算不能实时得到一维的准确边界,且计算时间太长,不能从整个发动机上模拟瞬态进气过程和谐振效应带来的进气不均匀性。因此,要在1D模型中获得更准确的瞬态边界条件来计算进气歧管的三维流动,或更进一步研究进气歧管结构形状对发动机性能的影响,来指导优化进气歧管的设计。文章以发动机1D燃烧开发软件为基础与3D流体软件相耦合来解决进气歧管设计中瞬态进气过程。

水泵水轮机抽水断电飞逸过渡过程中转轮受力分析

为防止水泵水轮机空化和尾水管水柱分离,高水头抽水蓄能电站吸出高下降至-100m量级,使得尾水管压强升高。在抽水断电导叶关闭过渡过程,尾水系统的正水锤波冲击在转轮低压侧,水锤波叠加尾水管初始压强可能导致机组旋转部件轴向力失衡;但导叶拒动情况下轴向力如何变化,尚待研究。本文以国内某600 m级水头抽水蓄能电站为研究对象,应用一维三维耦合过渡过程数值模拟技术,模拟了双机同时抽水断电导叶拒动飞逸工况,分析了转轮受力波动规律及机理。结果表明,尾水系统正水锤波对轴向力的冲击明显小于水泵水轮机进入水轮机区时的轴向力冲击,最大轴向力的冲击幅值增量约为200t,值得关注;径向力在水轮机制动区达到最大值,波动剧烈。

保证调压室水位波动三维CFD模拟准确性的方法

用三维CFD方法模拟调压室水位波动的尝试越来越多,但全三维模拟结果与实验或实测数据的吻合程度较差.研究了水体惯性、系统阻力、水库边界设定三方面对三维CFD模拟调压室水位波动准确性的影响,指出常规CFD方法可以准确模拟水体惯性和局部水头损失,但模拟沿程水头损失的准确度不高,故在隧洞较长时,不宜采用全系统三维模拟,而应采用一维管道与三维调压室耦合的方法.用一维三维耦合方法对某水电站调压室的涌浪进行了实例计算,获得与实验数据一致的结果,验证了所推荐方法的准确性,同时还展示了一维方法所无法研究的调压室内部流态的演变规律.

基于一维/三维耦合仿真装载机散热系统研究

为了提高轮式装载机散热系统的散热性能,基于一维软件KULI与三维软件FLUENT耦合仿真的数值仿真方法,对装载机散热系统进行了仿真分析,对其散热性能进行了评估,并对液压油散热器和中冷器温度过高的原因进行了分析。此外,对动力舱内部散热器、隔热板与机罩、底盘之间的密封性能进行了研究。研究结果表明,密封性对散热系统性能具有较大影响。

增压器结构对发动机性能的影响

本文采用一维三维耦合的方法,论证了双流道增压器不同结构形式对于发动机性能的影响,并结合试验结果验证了该方法的准确性,双流道增压器不同结构形式对于发动机的泵气损失有影响,泵气损失对于功率点的影响远大于对低速扭矩的影响。

装载机散热系统数值仿真与改进

通过一维仿真软件KULI与三维仿真软件Fluent耦合的方法对装载机散热系统进行仿真分析,并对散热系统作出合理评价。针对装载机散热系统设计存在的不足提出了改进方案,对冷却风道进行优化。经改进后,散热系统流经散热器的冷却空气风量有显著提升,进口温度显著下降,改进效果比较明显。

融合稳态-瞬态仿真的FSC赛车进气系统设计

Formula Student China(FSC)赛事规则要求赛车发动机的进气系统使用限流阀,为了在规则限制下提高发动机进气效率、优化进气均匀性,提出一种以增加进气量达到改善进气均匀性目的的“设计优化-分析验证”仿真方法。首先,引入文丘里管结构,并结合亥姆霍兹理论初步提高进气量,再分别基于ANSYS和GT-Power的实验设计优化限流阀结构、稳压腔容积和歧管长度,进一步提高发动机进气效率;然后,利用稳态数值分析方法,通过设计进气主管扩散器和歧管喇叭口结构,优化进气均匀性;最后,运用GT-Fluent的一维-三维瞬态分析对FSC赛车的进气系统进气量和进气均匀性进行分析验证。仿真结果表明,本文提出的稳态分析与一维-三维瞬态分析融合的研究方法,可以有效减少计算量,设计流通性和均匀性均能达到要求。

矿用自卸车冷却系统导流罩结构对散热特性的影响研究

采用一维-三维耦合仿真的方法,利用FLUENT和GT-Power/Cool软件建立三维矿用自卸车热管理模型和发动机及其冷却系统一维数值模型。在对发动机舱流场、温度场及冷却系统内部温度进行分析的基础上,研究了导流罩结构与冷却效率之间的关系。分析结果表明,相对于传统导流罩,采用U型导流罩的冷却系统冷却能力更强,冷却常数可降低2.33%。