基于动量流量法对喷水推进系统推力的CFD计算

采用结构化网格与非结构化网格相结合的方式划分了喷水推进系统的流场区域,采用稳态多参考系方法进行了数值计算。在此基础上,定义并求解一用户自定义标量函数标记整个流场,并根据标记结果将被喷水推进器吸入的流体与其它流体区分开。在后处理过程采用标量函数的等值面来确定喷水推进系统控制体上的流管分界面和进流面。利用数值计算所得的速度场对喷水推进系统喷口和进流面上的动量流量变化率进行计算,间接地得到喷水推进系统的推力。计算结果表明,采用CFD手段计算和分析喷水推进系统包括推力在内的各项性能指标是可行的。

动量流量计的实验特性研究

在实验室模拟现场条件下通过实验研究了动量流量计的特性，给出了实验曲线和拟合公式，为流量测定和监控提供了一种新方法，具有工程实用价值。

动量式气体流量计内部流场特性与测量性能研究

采用数值模拟与实验验证相结合的方法,得到了动量式气体流量计内部的流场,分析了流量变化时受力元件阻力系数的变化规律,研究了受力元件的形状、安装误差对测量性能的影响。研究结果表明,动量式流量计的阻力系数在量程范围内有较大变化,必须对阻力系数随雷诺数的关系式予以拟合;长方形受力元件阻力系数的拟合公式计算误差最小,拟合结果与实验数据的最大误差为0. 32%,应优先选用;安装误差引起的阻力系数误差不大于0. 32%,对测量精度影响较小,动量式流量计适合在线安装。

基于动量守恒原理的量水设施-动量式流量计的研制

为了降低量水成本、改进量水设施,研发了一种以拦水栅为测流装置、以动量守恒为原理的量水装置-动量式流量计。采用理论分析、室内试验和现场测试的研究路线,推导出了以拦水栅所受作用力为参数、以渠道水深和流速为变量的基本测流公式,研制出了动量式流量计产品。现场应用证明了动量式流量计具有测流简单、精度高、成本低的优点。

动量式流量计的开发研究

为了降低量水成本、改进量水设施,研发了一种以拦水栅为测流装置、以动量守恒为原理的量水装置——动量式流量计.采用理论分析、室内试验和现场测试的研究方法,推导出以拦水栅所受作用力为参数、以渠道水深和流速为变量的基本测流公式,并研制了动量式流量计产品.现场应用结果表明,动量式流量计具有测流简单、精度高、成本低等优点.

喷水推进器推力的CFD计算方法研究

简要介绍获取喷水推进器推力的理论、试验及数值计算(CFD)方法,重点研究采用动量流量法和壁面积分法计算喷水推进器推力的CFD方法。采用多块网格技术,用六面体结构化网格和四面体非结构化网格相结合的混合网格离散计算区域,采用稳态多参考系方法求解RANS方程,对喷水推进器进水流道、叶轮、导叶体和喷口所组成的整个流场进行数值计算。计算中采用了k-ε湍流模型和标准壁面函数,对用动量流量法计算推力方法中所需的假想流管分界面和进口面的求取做了分析,将两种方法计算的推力与厂商提供的推力特性曲线进行了对比。结果表明,采用CFD计算和分析方法来研究喷水推进系统推力性能是可行、可信的。

旋转状态下曲率对气膜冷却影响的分析

作为广泛应用于航空发动机涡轮叶片上的气膜冷却技术,其效果会受到叶片表面曲率、旋转、密度比等因素的影响。在通过理论分析着重研究了旋转状态下曲面上的气膜出流后,给出了评价曲面气膜出流受旋转速度影响的无量纲量局部旋转数。并且对各种影响因素进行了分析。在凸表面上,小局部旋转数会导致气膜趋于脱离壁面;大局部旋转数会使气膜趋于吸附壁面;对于凹表面,局部旋转数的影响正好相反。当局部旋转数很小时,动量流量比成为影响气膜出流脱离壁面与否的重要因素。文中并且给出了数值验证。

膨胀土水射流清洗机理的实验及建模研究

由于水射流清洗技术具有廉价高效、操作简单的特点而被业界广泛使用。为了研究水射流对土方机械粘附土壤的清洗行为,分析了基于清洁前沿的清洗速率与动量流量之间的线性关系,推导了射流垂直、射流移动和射流倾斜三种方式的清洗模型,研究了射流压力、射流移动速度和射流倾角对膨胀土清洗行为的影响。在此基础上,引入了膨胀土的固有阻尼常数,并修正了清洗速率公式。膨胀土的三种射流冲洗方式的实验结果与理论计算结果相一致,验证了模型的正确性。

进气道的布置对四气门柴油机气缸内涡流影响的变化规律

利用测得的四气门柴油机气门口三维流场,分析了进气门出口流场产生的气缸内空气动量矩流率,揭示了进气道的布置对四气门柴油机气缸内空气动量矩流率影响的变化规律。两进气道布置角度的变化对四气门柴油机气缸内空气动量矩流率产生较大影响。螺旋气道布置角度的变化对各气道切向速度绕自身气门轴线及径向速度绕气缸轴线的动量矩流率产生较大影响,且升程愈大,变化愈明显;切向气道布置角度的变化对螺旋气道切向速度绕自身气门轴线的动量矩流率影响较大,对切向气道小升程时的径向速度绕气缸轴线的动量矩流率及中、大升程时的切向速度绕自身气门轴线的动量矩流率影响较大。

超燃冲压发动机流场一维平均方法研究

介绍了多种平均方法,包括常用的流量或面积加权平均方法,以及CMME(流量/动量/能量守恒)方法和CMES(动量/能量/熵守恒)方法。以超燃冲压发动机进气道-燃烧室构型为对象,研究了不同平均方法得到的等效一维结果差异,以及不同平均方法的入口参数对超燃燃烧室一维计算结果的影响。结果表明:在超燃燃烧室多维热态仿真数据分析时,推荐使用通量守恒方法;CMES方法能准确的保留总压信息,CMME方法得到的总压损失会大于实际,在处理总压恢复性能时,CMES方法更优;亚燃模态时,CMME方法和CMES方法均不能反映隔离段激波串的渐变压缩;超燃模态时,CMES方法能较好地保持动量的近似守恒,在亚燃模态则较差;不同平均方法得到燃烧室入口参数的一维计算结果与三维流场等效一维沿程静压分布均存在一定偏差,Case1流量加权平均解误差高达27.8%,通量守恒解误差仅约13%,Case2流量加权平均解误差为14.9%,通量守恒解误差仅约5%,说明CMME方法与CMES方法符合程度更高,推力计算结果更为可信。

通气对云状空化不稳定性调节中的控制参数与影响规律研究

水下高速运动的航行体面临着空化现象,出现空泡的脱落和溃灭,带来噪声、振动等不稳定性影响.向空泡中通入气体是调节空化流场不稳定性的重要手段.本文对通气空化进行量纲分析,得到了影响通气空化的无量纲参数.通过数值模拟研究了与通气相关的两个重要无量纲数—通气与来流的质量流量之比和动量流量之比对流场稳定性的的影响.数值研究表明,通气质量流量对于空化的演化过程有较大的影响.随着通气质量流量的增大,泄气方式从空泡泄气转变为气层泄气.通气质量流量的提高可削弱回射压力,增强航行体表面压力的稳定性,但同时会增加阻力值以及阻力的波动性.通气的动量流量对空化的演化和航行体的压力影响较小,但是在一定程度上可以降低阻力,提高阻力的稳定性.