管道内差压驱动机器人相关流场数值模拟研究

管道内流场对机器人的驱动力是设计管内机器人外形尺寸的基本依据,本文用数值方法计算了管道内检测机器人所受的差压驱动力。在合理提出一些基本假设后,用一阶迎风和中心差分格式离散管道内检测机器人附近流场的控制方程,用SIMPLE算法求得了不同入口流速下机器人附近的流场分布,以及流场对机器人的驱动力。结果表明雷诺数为1875时,机器人下游流场变为湍流;当雷诺数为60000时,机器人下游流场变为非定常流,出现周期性流动;计算数据还表示驱动力只与管内平均流速有关而与运行压力无关。

空间膜式水蒸发散热理论分析与试验研究

针对空间膜式水蒸发器(SWME)中水工质蒸发过程的散热问题,应用管内对流换热和努森扩散-泊肃叶流动混合传质模型对该过程进行了数学描述。通过开展地面试验与数值计算,对工作参数与膜式水蒸发原理试样件稳态散热量之间的作用机理进行了研究,结果表明:流体入口温度和环境压力通过影响膜式水蒸发过程的压差驱动力,对该过程的稳态散热量产生显著影响,稳态散热量随流体入口温度线性增加,而与环境压力呈现负相关性。在小功率散热情况下,膜式水蒸发原理试样件散热量的单管数学模型计算值与试验结果之间的偏差更小。研究结果可为后续空间膜式水蒸发器的设计提供参考。

基于流场特性的管内检测机器人的外形优选研究

管道内检测机器人的结构形状是影响其运动学、动力学特器人设计中占有重要地位.在合理提出一些基本假设后,用二阶迎风差分格式离散管道内检测机器人附近流场的控制方程,并用SIMPLE算法求解,得到了7种不同形状的管道内检测机器人所受的差压驱动力及其周围的流场信息,并对这几种结构的CFD特性作了比较.最后综合空化条件、驱动力、腔内有效体积和加工难度等因素,确定了上游半球形结构为设计形状.

动叶自适应吸附技术分析

从压差驱动力的角度,阐明了自适应吸附技术的原理及可行性。创新地发展和突破了适合自适应吸附耦合流动数值模拟的结构化匹配连接网格生成技术,并以某型压气机转子为对象,进行了叶片通道主流、自适应吸附内腔耦合流动的数值模拟。结果表明,叶顶喷气对于叶尖泄漏流起到一定封严作用;叶片内腔中流体随叶片同步旋转,静压力较高,在内腔和叶尖间隙之间形成压差驱动力;压差驱动力的大小跟叶顶喷气孔的位置相关,仔细选取自适应吸附结构参数可以在自适应吸附流路中建立起有效的内腔流动。