基于动网格模型的座椅碰撞模拟试验台弹射装置动力学研究

一、前言座椅碰撞模拟试验台是用来将装有试验座椅的滑车加速到碰撞前速度(40~60km/h)并使之发生有效碰撞的装置。加速动力系统是碰撞试验台的核心部分,也是设计试验台的关键技术,目前采用的加速装置有橡皮绳拉伸弹射、液压蓄能弹射和机械储能方式。

基于动网格技术的端面造型机械密封性能

利用Fluent软件中的动网格技术,将其应用于机械密封间隙内流场数值模拟中,以有效解决模拟过程中液膜厚度无法预知的问题,获得更加贴近实际的内流场特性,并在此基础上对普通机械密封、微孔端面机械密封、孔槽耦合端面机械密封进行内流场模拟研究,得到3种方案下压力分布、剪切应力分布和泄漏量,对模拟结果进行比较分析.结果表明:动网格技术在机械密封内流场模拟中的应用是可行的,能得到更好的效果;微孔和螺旋泵送槽都能够产生动压效应,其中由于微孔的动压效应产生的高压区出现在渐缩截面处,槽的动压效应产生的高压区主要出现在槽末端台阶处;与普通机械密封相比,微孔端面机械密封能够产生动压效应,减轻密封件的摩擦磨损,但防泄漏性能不佳;孔槽耦合端面机械密封运行时不仅剪切应力小,而且能有效抵抗压差流、降低泄漏量,具备优异的密封润滑性能,是获得零泄漏非接触高性能的可行途径.

基于温度体动网格方法的微弯薄翼振动问题

为研究微弯薄翼转轮在运行过程中存在的振动问题,发展基于温度体动网格模型的流固耦合算法。流体控制方程采用任意拉格朗日—欧拉方法描述下的基于特征线方程的分离算法求解,时间域采用特征线方程进行离散,动量方程采用非增量型分离算法求解。在每个时间步上采用温度体模型生成动态网格,并传递边界条件。温度体动网格方法将边界处的节点位移映射为求解域的温度边界条件,采用固体导热方程作为控制方程求解得到内部节点温度,并将其作为节点的动态位移。数值方法模拟转轮运行在工作攻角时,翼型振动存在的连锁区域。并对连锁区域的范围,涡脱落特性和翼型发生自激振动的可能性进行研究。作为对试验数据的补充,数值模拟还预测了运行在工作攻角附近情况下的连锁区域。

基于动网格技术的双脉冲发动机内流场仿真

为获得隔层式小型双脉冲发动机瞬态工作特性,采用FLUENT计算平台和动网格模型,综合考虑压强变化率和速度效应对燃速的影响,对发动机进行了二维非稳态仿真。获得了移动边界条件下瞬态内流场分布。计算结果表明:燃气流经隔板后在Ⅰ脉冲燃烧室空腔形成回流涡旋,级间孔直径越小,回流涡旋越大,燃气再附着点位置越靠近喷管收敛段下游。级间孔直径的改变对侵蚀压强峰出现时间无影响,但是对侵蚀压强峰的峰值存在影响,即级间孔直径越小,峰值越大。

四冲程气动发动机气缸内流场特性研究

四冲程气动发动机(Four-Stroke Compressed Air Engine;F-s CAE)气缸内气体状态的变化规律直接影响其动态特性,文中首先阐述了F-s CAE的工作原理,并运用工程热力学理论建立了F-s CAE工作过程的数学模型。以F-s CAE的气缸为研究对象,基于Fluent分别建立了其物理模型和动网格模型,对气缸内流场进行了动态数值模拟,得到了缸内流域的压力场和温度场的动态变化。为验证计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)仿真方法的正确性,将CFD仿真结果与理论数值分析结果进行对比。研究结果表明,运用CFD仿真方法来研究F-s CAE气缸内的流场特性是可靠且可行的,能较准确的反映其工作特性,为F-s CAE的研发标定和进一步的优化设计提供理论支撑。

室内人体移动过程对热舒适的影响研究

使用计算流体力学(CFD)技术,结合动网格技术和刚体运动学理论,对室内人体移动进行了动态模拟,得到了人体移动过程中不同时刻室内流场分布.分析了移动过程中的平均温度、平均速度、温度和速度不均匀性指标,并预测了有效吹风温度(TEDT)、空气分布特性指标(ADPI)和吹风感的不满意率指标(PD),比较了不同人体移动速度对以上指标的影响.模拟结果表明,人体移动对室内气流分布和热舒适有短期影响,能提高室内风速的扰动,造成吹风感.

静电喷涂涂层厚度分布模型的研究进展

静电喷涂是利用高压静电电场使带负电的涂料微粒沿着电场相反的方向定向运动,并将涂料微粒吸附在工件表面的一种喷涂方法。在静电喷涂中,涂层厚度分布模型是喷涂机器人离线编程和轨迹规划作业中影响涂层厚度均匀性的关键因素,对提高喷涂质量和涂料转移率具有重要意义。因此,喷涂机器人轨迹规划的一个首要和基础的问题是如何建立准确的涂层厚度分布模型。重点综述了近年来静电喷涂涂层厚度分布模型的国内外研究进展,并在此基础上归纳了涂层厚度分布模型存在的问题,与此同时,归纳了常用涂层厚度仿真的方法—经验模型法和CFD仿真法。喷涂仿真包括静态喷涂仿真和动态喷涂仿真,静态仿真常用欧拉-欧拉法和欧拉-拉格朗日法,动态仿真常用动喷枪法和动壁面法,其中,动壁面法结合动网格为动态仿真主要方法。常见的动网格模型有三种:弹性光顺模型、铺层模型、局部重构模型。而在动态仿真中,动网格法常用有两种模型:一种是弹性光顺模型结合局部重构模型,另一种是铺层模型。最后对未来涂层厚度分布模型和涂层厚度仿真的研究进行了简要展望。

人体移动对建材VOCs散发影响的研究

装饰性建材、通风系统、以及人体行为方式影响着人体污染物的吸入剂量。本文以侧送风系统为例,模拟了某工人在安装木地板过程中,来自地板与通风系统的污染物的吸入剂量。基于模拟结果,分析了人体移动对室内环境参数、通风效率、贡献率的(CRP)等指标的影响,其结果对于安装人员的工作环境的改善具有一定意义。

圆弧面动态空气喷涂数值模拟

采用欧拉—欧拉法,建立由两相流喷雾流场模型和碰撞黏附模型构成的喷涂成膜模型.将圆弧面外、内壁喷涂和平面喷涂的控制域划分为运动区域和静止区域,并分别生成计算网格,采用弹性光顺模型结合局部重构模型实现运动区域中网格的动态变化.基于有限体积法,采用二阶迎风格式对模型进行离散,采用PC-SIMPLE算法求解离散后的模型,得到圆弧面轴向喷涂和平面喷涂的喷雾流场和涂层厚度分布.喷雾流场仿真结果表明:在扇面控制孔气流的冲击下,喷雾流场在Y方向被压扁,在X方向扩张;由于喷枪的移动,喷雾流场向喷枪移动的后方略微倾斜.涂层厚度分布结果表明:圆弧面内壁喷涂的最大涂层厚度小于平面喷涂,外壁喷涂的最大平面喷涂涂层厚度大于平面喷涂;圆弧面内壁喷涂的涂膜宽度大于平面喷涂,外壁喷涂的涂膜宽度大于平面喷涂.数值模拟得到的喷涂涂膜厚度分布与实验结果吻合,证明所建立的喷涂成膜模型和动网格模型可以用于平面和圆弧面喷涂成膜模拟.

中闸室弧形闸门关闭过程中泄洪洞水力特性研究

基于引入VOF模型的RNGκ-ε模型和动网格模型,模拟了岸边泄洪洞中闸室弧形闸门的关闭过程。并结合物理模型试验,重点研究了中闸室下游泄洪洞内流态、空腔长度、壁面压力等水力特性的变化规律。研究结果表明,中闸室弧形门关闭过程中,随闸门开度逐渐减小,底空腔回流和侧墙水翅等不利流态均会逐渐减弱并消失;空腔长度呈线性规律增加;当闸门开度大于1/2时,在泄洪洞底板和侧壁的冲击范围内,能观测到压力峰值,当闸门开度小于1/2后,压力峰值逐渐减小并消失。此外,数值模拟成果与模型试验成果基本符合良好,验证了数值计算模型的有效性。

齿轮箱浸油润滑流场及温度场仿真分析

为了研究浸油润滑齿轮箱的内部流场和温度场,采用RNGk-ε湍流模型、流体体积(VOF)模型和动网格模型,对齿轮箱内部流场进行动态数值模拟;应用多重参考系(MRF)模型对齿轮箱进行稳态温度场仿真,分析齿轮转速、浸油深度及滑油黏度等对齿轮温度场的影响。研究结果表明:运用动网格法可以较好地对齿轮箱中的油液分布、速度场和压力场进行仿真;MRF模型可以用于对齿轮箱稳态温度场进行分析,且齿轮转速、浸油深度和滑油黏度对齿轮啮合面的温度影响较大。

摆线泵CFD模拟分析

本文应用FLUENT软件的动网格模型对某汽车用摆线泵进行仿真分析,得到了该泵内部的流动与压力分布情况,以及不同工况下该泵的流量特性曲线。

烘干炉内易开盖升温特性试验及数值模拟研究

目的易开盖刻线修补涂层在烘干过程中易出现气泡、开裂和剥落等问题,为此需对易开盖在烘干炉内的升温特性进行研究。方法采用现场试验和数值模拟方法,首先对炉内温度分布及易开盖表面温度变化进行测定,随后基于CFD仿真技术,利用动网格模型对易开盖在炉内运动加热过程进行模拟,并采用动态边界条件对单片易开盖表面温度分布进行计算。结果炉内温度变化特性为沿盖体运动方向先上升后下降,两侧各存在一个温度突降区域;易开盖在炉内加热过程呈现快速升温、缓慢升温和快速降温3个阶段,125、130和135℃3个烘干炉设置温度工况下,易开盖表面最高温度分别为148、152和155℃,温度越高涂层气泡越多;加热初期易开盖表面温差较大,最高达5℃,后期温差逐渐降低至1℃以下。仿真结果与试验数据吻合较好,平均相对误差MRE值为0.1。结论获得了易开盖在炉内的升温特性及最优加热工况,同时构建了基于动网格模型的易开盖运动加热CFD仿真方法,对烘干炉的设计和运行具有指导意义。