养殖鱼对养殖池内水动力影响的数值模拟

为研究养殖鱼对养殖池流场特性的影响,基于计算流体动力学(CFD)技术建立方形圆弧角单管养殖池及养殖鱼模型,采用多重参考系法(multiple reference frame,MRF)模拟鱼类在固定轨迹下的运动,并分析养殖池内养殖鱼的放养密度、个体体积和空间分布变化对养殖池流场特性的影响。结果表明:在养殖鱼个体体积和空间分布条件一定时,放养密度越大,养殖池内水体平均流速下降越大;在养殖池内养殖鱼放养密度一定时,鱼数量越多(个体体积小)时,鱼类的逆流游动产生的阻流作用越大,养殖池内平均流速下降就越明显;在养殖鱼放养密度、个体体积大小一定的条件下,养殖鱼在养殖池水体中层分布时,养殖池内水体的整体平均流速下降幅度和湍流强度增加幅度最大,养殖鱼在养殖池下层时,对平均流速和湍流强度的影响最小。研究表明,在循环水养殖过程中,应根据养殖池中养殖鱼的放养密度、个体体积和空间分布条件的变化,适时调整养殖池的进水速度,以维持养殖池内适于养殖鱼生存和生长的流场条件。

基于无源控制的并网逆变器特定次谐波电流抑制方法

分布式新能源发电多并接于较弱的配电网,该地区电网电压谐波含量大。受电网电压谐波与开关特性的影响,并网逆变器的电流容易发生畸变现象,影响系统稳定性。为此,文中针对三相并网逆变器提出一种基于无源控制的特定次谐波电流抑制方法。首先建立三相并网逆变器的欧拉-拉格朗日(Euler-Lagrange,EL)数学模型,并设计电流环无源控制器;然后结合多重参考系(multiple reference frame,MRF)方法引入误差电压补偿环路,对谐波电流进行独立控制;最后搭建系统仿真模型,并与传统比例积分(proportional integral,PI)控制和无源控制进行对比仿真研究。仿真结果表明,所提控制方法在具有无源控制优点的同时能够有效抑制三相并网逆变器的谐波电流,提高并网电流的电能质量,降低滤波器的设计要求,提高并网逆变器的弱电网适应能力。

泡沫铝发泡过程三维数值模拟

应用计算流体力学方法模拟分析搅拌轴斜置情况下泡沫铝吹气发泡过程.在双流体模型基础上引入多重参考系法描述搅拌三维气液两相流场,考查了桨叶转速、气体流率及初始泡径对流场特性和气泡分布的影响.结果表明气体在叶片区有聚集,并且吸力面高于压力面,液面附近气泡在一定范围内分布较均匀.含气率随叶片转速和气体流率增大而增大,随气泡直径减小而增大.

离心泵蜗壳对叶轮内部流动的影响研究

本文基于三维雷诺时均的Navier-Stokes方程和标准的k-ε湍流模型,采用三维无结构网格及压强连接的隐式修正SIMPLEC算法,利用Fluent中提供的多重参考系(MRF)模型,分别对IB型离心泵的叶轮与整机流道进行内部流动的数值模拟,根据计算结果分析离心泵蜗壳对叶轮内部流动的影响,揭示离心泵内的流动规律。对离心泵性能的预测值与实验值作了比较以验证计算结果的正确性。

烟草包装机CFD仿真优化设计

针对目前企业中使用包装机对烟包进行热收缩过程中出现的表面收缩质量不佳,PE膜收缩不紧致,温度不均匀等问题.通过数值计算方法,对优化后具有网筛结构的装置和目前企业使用的结构进行对比分析.首先利用SolidWorks软件对包装机进行三维建模,使用icem软件建立流体域模型和划分混合网格,采用fluent软件中的多重参考系模型(MRF)对包装机中的温度场进行仿真.分析结果表明:采用网筛结构的进口装置可以增大进风口阻力,有效的改善离心风机所引起的涡流强度,使包装机的内部温度均匀性更好.

基于滑移网格技术计算螺旋桨水动力性能研究

基于RANS方程的CFD软件数值模拟螺旋桨定常和非定常的水动力性能。定常计算采用多重参考系MRF模型,分别采用标准k-ε的湍流模型,RNG k-ε湍流模型和Reliable k-ε湍流模型模拟在不同进速系数时的推力系数和转矩系数。将模拟的数值结果与试验值相比较,计算结果表明,采用Reliable k-ε湍流模型计算出的推力系数与转矩系数与试验值基本吻合,并以该结果为初始场,通过滑移网格技术,采用单机并行计算螺旋桨非定常水动力性能。相较于定常计算结果更加接近试验值,说明滑移网格技术具有更高的精准度,更加适用于计算螺旋桨的水动力性能。

基于FLUENT的离心泵内部流动的数值模拟

基于三维雷诺时均的Navier-Stokes方程和标准的κ-ε湍流模型,采用三维无结构网格及压强连接的隐式修正SIMPLEC算法,利用Fluent中提供的多重参考系(MRF)模型,对IB型离心泵进行内部流动的数值模拟,根据计算结果分析了离心泵内的流动规律,并揭示出了离心泵内存在漩涡、二次流等不良的流动现象;并将离心泵性能的预测值与实验值作了比较,以验证计算结果的正确性。

基于Hanson噪声模型的螺旋桨气动与噪声优化设计

针对螺旋桨气动与噪声多目标优化设计问题,采用基于非均匀有理B样条的自由曲面变形方法对全桨叶进行三维几何变形。为节省优化计算成本,将RANS方法和Hanson模型相结合预测纯音噪声,其预测精度与耦合URANS方法的FW-H方程相当。在此基础上,采用Kriging代理模型与非支配关系排序遗传算法进行优化搜索,建立了螺旋桨气动与噪声多目标优化设计框架。采用该框架对某民航客机螺旋桨进行优化设计,优化以叶片不同展向站位的翼型扭转角和弦长作为设计变量。相比基础桨叶,在功率不增加的情形下,巡航构型风洞试验状态的轴向监测点噪声值最大下降约0.25 dB,在功率略有增加的情形下,噪声降低约1 dB。

热收缩包装机内部温度场仿真

为了研究热收缩包装机内部风扇布置对内部温度场分布的影响,建立包装机数学仿真模型,利用Solid Works进行三维建模,采用多重参考系模型(MRF)在FLUENT中进行流场计算,仿真实际工作条件下包装机内部温度场分布情况,并结合相关实验结果验证仿真模型的可行性。在此基础上仿真不同风扇数量条件下的温度场,分析了既能满足工作要求,同时又能达到成本控制目的的风扇数量。结果表明:仿真模型数据与实验数据吻合;双风扇条件下温度场分布均匀且温度基本满足工作要求,可以替代3风扇条件。该研究可为包装机优化设计提供参考,缩短设计周期,降低设备成本。

旋转弹丸尾翼斜置角的仿真设计

为得出平衡转速条件下旋转弹丸尾翼斜置角的大小,文中介绍了相关计算理论及仿真设计方法。先假定一个斜置角,在ANSYS-FLUENT中建模、划分空气域及网格,采用多重参考系MRF模型设置相关参数进行计算。根据假定斜置角的仿真结果算出所需斜置角大小,再用相同方法校验弹丸在所需斜置角的条件下能否滚转平衡。结果表明,计算方法合理可行,计算所得斜置角可使弹丸处于滚转平衡状态,达到设计目的。

舰船螺旋桨粘性流场计算方法研究

以DTMBP4119舰船螺旋桨为研究对象,基于求解RANS方程的STAR-CCM+流体软件,采用滑移网格、多重参考系模型,进行非定常的敞水性能、定常的敞水性能的数值模拟。两种数值计算均与试验值具有较好的一致性;但采用滑移网格的非定常计算结果相比采用多重参考系模型更加接近试验值,表明滑移网格技术具有更高的计算精度,更加适用于数值模拟舰船螺旋桨的特殊性能。

基于MRF模型的旋翼桨叶气动特性分析与试验

多旋翼飞行器主要由旋翼桨叶为其提供拉力。在旋翼桨叶设计阶段,能准确地预测出桨叶的效率、拉力、功率和扭矩等性能参数是十分必要的。本文采用基于MRF模型的CFD数值分析,对直径为735mm、梢部桨叶角为7°、根部桨距角为22°的木质旋翼桨叶进行气动特性分析。在西北工业大学NF-3风洞的三元试验段测量了风速为零时该旋翼桨叶的气动性能数据,包括:拉力、扭矩、功率、拉力功率比。试验结果与基于MRF模型的数值模拟方法结果有较好的一致性,证明了本文采用基于MRF模型的CFD数值模拟方法研究桨叶气动特性的正确性和实用性。