基于FLUENT的离心泵内流特性数值模拟研究

离心泵作为高速旋转机械,其内部复杂的流动形态越来越受关注。该文依据某工程数据,基于FLUENT软件建立离心泵三维流体域数值仿真模型,分别对离心泵在0.2Q d(Q d为该离心泵设计流量)、0.4Q d、0.6Q d、0.8Q d、1.0Q d、1.2Q d 6个不同流量工况下的内部流动特性进行模拟计算,并将计算所得流量-扬程和流量-效率曲线与真机试验结果进行对比,计算结果与试验结果最大误差为4.71%,从而证实了数值仿真结果的可靠性。通过对压力和速度分布分析可知:离心泵内部静压和流速随流量增加而降低,叶片前缘存在负压区,易引发汽蚀、振动、噪声等不良结果。相较小流量工况,设计工况下泵内速度分布更加均匀。对泵内流态进行多角度分析,对离心泵的结构优化设计有一定的借鉴意义,可为类似工程提供参考。

基于Fluent的旋流喷嘴内流场速度数值模拟

目前我国针对井下粉尘的防治工作一般采用喷雾降尘方法,喷嘴作为喷雾的发生装置,其内部结构直接影响降尘效率。为了解喷嘴内部流场在流动过程中的变化情况,依据流体力学基本理论,结合Fluent流体分析软件对矿用五孔旋流喷嘴的单孔进行内部流场模拟仿真,分析了喷嘴流动过程中旋芯加速、旋流室强化、收缩段加速、出口段整流4个阶段。并在旋流室深度原有的基础上,分别加设1 mm、2 mm来探究对喷嘴出口速度的影响。结果表明:喷嘴出口速度分布随着旋流室深度增加呈现均匀趋势,最大出口速度呈现先增大后减小的趋势。

基于Fluent软件的教学楼室内风环境模拟及优化分析

文章采用计算流体动力学(computational fluiddynamics,CFD)进行模拟,针对夏热冬冷地区的教学楼进行夏季室内风环境模拟,分析在上下课两种模拟工况下的室内风环境,在自然通风与机械通风条件下,研究室内墙体与门窗对室内风环境的影响。经过优化,两种工况下的室内风环境都有显著改善,尤其是北侧大教室由风速停滞优化为空气对流。通过研究过程及结果,旨在为室内设计提供相关参考,促进室内风环境改善。

基于Fluent二次开发的布袋除尘器数值模拟研究

为克服传统多孔跃升模型会混淆布袋内外流体湍流的不足,在采用Darcy渗流理论计算过滤速度基础上,通过Fluent软件二次开发,提出了新的仿真布袋除尘器内烟气流场的高精度数值模型。模拟了武钢某电厂锅炉侧进风式布袋除尘设备。结合物理场云图研究布袋渗流流量的分布情况,并与传统多孔压力跃升面模型对比。结果表明,新模型将布袋视为两侧表面分别带有质量源和汇的壁面,真实再现了除尘器布袋区湍流流场,因而准确地反映了气流在各滤袋的渗透情况。此外,武钢布袋除尘器采用多孔迎风挡板与侧导板组合的导流方案,各滤袋流量分布情况良好,相对偏差小于3.5%。新模型为布袋除尘器流场数值模拟提供了新的选择。

基于Fluent软件的Keyhole-TIG焊接电弧的数值模拟

以自由燃烧的Keyhole-TIG电弧为研究对象,建立了统一电弧-钨极-阳极的二维轴对称模型。采用Fluent软件对焊接电流为520 A的稳态Keyhole-TIG电弧进行了模拟,以获得电弧的温度、速度、压强和电流密度等物理量及其分布。结果表明:钨极下方电弧的最高温度达36000 K;电弧出现强烈的阴极喷射,高速等离子体产生的动压力是形成小孔的主要原因;由于小孔的泄压作用,阳极表面附近未形成明显的高压区;大部分电流从阳极工件上表面流入钨极,仅19%的电流从小孔中进入;电弧传入小孔的热量占总热量的17%,剩余热量通过阳极上表面进入。

附壁旋流风幕集尘系统数值模拟与试验研究

大型设备工作时产生的粉尘浓度过高、粉尘扩散等问题,会影响工作人员的身体健康,甚至可能造成“粉尘爆炸”等安全问题。基于此现状提出了一种新型风幕集尘系统并介绍了其构造及应用。为了使系统的集尘效果更好,采用计算流体力学FLUENT软件进行数值模拟分析并对风幕集尘系统的工作参数进行了试验研究,得到最佳的设备工作参数及风幕的集尘效率。结果表明:(1)附壁旋流集尘风幕系统可形成稳定的螺旋风流场,大部分粉尘可以控制在风幕内侧,达到良好的集尘效果;(2)附壁旋流风幕集尘系统的射流腔条缝口的喷射角度对风幕形成效果影响最明显,风幕闭合性会随着射流腔工作角度变化而变化;(3)当射流腔条缝口角度为45°、风幕入口速度为15~25 m/s时,风幕的闭合性最好;(4)风幕的入口速度过大或过小都会使风幕的集尘效果下降;(5)吸尘盘的负压区域与风幕交界处会产生微弱湍流,但对风幕整体闭合性影响较小;(6)模拟与试验结果吻合,验证了新型附壁旋流集尘风幕技术的有效性。

船舶复杂数值模拟系统的开发和应用模式设计

数值模拟技术与装备研发的融合程度越来越高,数值模拟系统正在朝大型化、复杂化和服务化的方向发展。船舶总体性能的预报、评价、优化三个重要环节的数值模拟研究高度依赖国外商用软件,亟需集多学科融合方法和数据知识化工程为一体,开展数值模拟系统的自主研发。以此为目标,总结工业软件发展历程上的经验与教训,提出“众创共享”、知识协同应用、面向智能的船舶总体性能数值模拟系统研发理念,以期实现船舶总体性能研发模式的重塑。

钢结构梁柱加固节点框架损伤演化过程数值模拟分析

为研究不同因素对钢结构梁柱加固节点框架演化过程损伤的影响,选择4个钢结构梁柱加固节点框架试件作为实验对象,在其他条件不变基础上,改变试件轴压比、钢盖板厚度以及混凝土强度,用ABAQUS软件对钢结构梁柱加固节点框架进行模拟,观察损伤演化过程的应力云图情况,并对屈服位移与峰值位移进行统计。结果表明:轴压比以及钢盖板厚度对受力性能影响不大,混凝土强度对受力性能影响较大,并且随着混凝土强度的增加,钢结构梁柱加固节点框架的承载力也在增加,在节点框架设计时,应适当增加混凝土强度,提高节点框架承载力。

水泵出口蝶阀流场数值模拟及水力参数计算分析

基于Fluent软件采用RNGκ-ε湍流模型对DN600中心蝶阀进行数值分析,分别模拟不同开度、不同流速下管道内压力、速度变化分布,计算得出水头损失、阻力系数、汽蚀系数等关键水力参数与入口流速、阀门开度之间的关系曲线,分析其分布规律。结果表明,泵站稳定运行时蝶阀开度应大于40°,泵站发生事故停泵时蝶阀快关角度应在55.6%以上,该结果可为泵站水力过渡过程分析提供技术支撑。

铝合金变速箱后壳压铸工艺设计与数值模拟优化

以某汽车变速箱后壳为研究对象,选择合适的压铸工艺参数并设计了浇注系统。应用MAGMAsoft软件对其充型过程、凝固过程进行数值模拟。结果表明,金属液充型过程平稳,但凝固时间顺序不合理,产生缩松缩孔缺陷。根据铸件凝固时间顺序添加冷却系统。通过对优化后的工艺方案进行数值模拟分析、产品试制,最终得到了合理可行的压铸工艺方案,提高了压铸件的产品质量。

基于Fluent软件的旋流池分离效果数值模拟

介绍了FLUENT软件并采用该软件对某型旋流池进行了数值建模与计算,得出了该旋流池的分离效率曲线和累计效率曲线,明确了该旋流池的沉淀特征。其结论对于优化旋流池的设计具有参考价值。

FLUENT软件对管壳式换热器壳程流体数值模拟方法可行性的验证

鉴于单弓形折流板管壳式换热器应用的广泛性,对传统单弓形折流板管壳式换热器进行了数值模拟分析,验证了FLUENT软件应用到管壳式换热器壳程流体数值模拟方法的可行性,并为换热器其它壳程支撑结构的研究提供了一定的理论依据。

基于FLUENT软件的单人赛艇粘性流数值模拟

利用计算流体力学软件FLUENT对比赛用单人赛艇实船的粘性绕流进行了数值模拟,得到了不同航速下的艇体表面压力和相应的摩擦阻力系数及粘性阻力系数;对不同航速下的摩擦阻力和粘性阻力计算结果与经验公式和实验结果进行了对比,通过比较可以看出利用FLUENT软件能够快速有效地预报赛艇船体的粘性阻力和流场。

基于FLUENT软件的小水线面双体船粘性流数值模拟

利用计算流体力学商业软件 FLUENT对一实尺度小水线面双体船 ( SWATH)数学船型的粘性绕流进行了数值模拟 ,得到了不同航速下的船体表面总压力、表面剪切应力分布和相应的粘性阻力系数 ;将各航速下的粘性阻力计算结果和经验公式估算结果作了比较 ,验证了 FLUENT用于计算小水线面双体船三维粘性流和粘性阻力的有效性 .

基于FLUENT软件直流电弧等离子体喷射法等离子体放电特征二维数值模拟

直流电弧等离子体喷射法制备金刚石膜的过程中氩气主要起维持电弧放电作用,在一定程度上保证电弧放电的稳定性。本文利用自定义标量和自定义函数技术对FLUENT软件进行二次开发,在动量和能量守恒方程中添加相应电磁源项。对纯氩直流电弧等离子放电特征进行二维数值模拟,并经过实验验证后最终得到等离子体放电区域的温度、焦耳热、电流密度和速度等分布。模拟结果表明气压为1000 Pa工作电流为100 A条件下：氩等离子体最高温度和最大速度达到11000K和340 m/s,且均出现在阴极尖端位置附近;较强的外侧气流使阳极斑点稳定维持在阳极内侧下边缘位置,其附近等离子体温度在9000 K左右;基体表面附近等离子体温度受到焦耳热分布和阴极高温射流共同作用,维持在3000～4000 K。

发动机一级转子抗鸟撞试验与数值模拟研究

鸟撞发动机在鸟撞事故中最容易造成飞机损坏失事的情况,为了研究发动机一级压气机转子抗鸟撞适航性能,对发动机转子在工作状态下进行鸟撞试验,鸟体质量为1000 g,撞击速度为195 m/s,发动机一级转子转速为8525 r/min;基于显式碰撞动力学分析软件PAM-CRASH建立相应的叶片鸟撞数值计算模型,通过与试验结果的对比来验证本文计算模型的合理性;根据发动机适航条例分析不同工况下发动机一级转子抗鸟撞性能。结果表明:大鸟撞击相比于中鸟鸟群和小鸟鸟群,对于叶片的撞击结果更加恶劣;叶尖位置撞击会引起叶尖部位的大变形,叶根和叶中位置撞击会引起叶片根部较大的集中应力,导致叶片断裂。

基于Fluent软件的角联通风网络数值模拟

首先采用拟牛顿法(Broyden方法),基于MATLAB编程对地下矿山角联通风网络进行了编程解算,此种方法避免了复杂的数学方程建立过程,使解算过程在计算机上便可全部完成,并且收敛快,精度高。通过对解算结果的对比分析,可以了解角联分支对通风系统的影响,论文重点通过FLUENT软件,对角联通风网络进行了数值模拟,分别模拟了角联分支内有风流流过以及无风流流过的情况,通过选取不同的通风巷道截面,观察速度云图以及矢量图等,可以清楚的看到角联巷道内风流的特性以及效果,为角联巷道内风流特性的研究提供了一定的依据,文章最后指出了在矿山实际情况中,在处理角联通风网络时应注意的一些问题。

地铁站应急疏散数值模拟研究

为了提高地铁站的应急疏散效率,进一步保障人员的生命安全,利用数值模拟技术,对地铁站的应急疏散进行研究。通过文献研究和问卷调研,从人和物两方面分析突发火灾事件后影响地铁站应急疏散效率的因素。在Agent模型的基础上,从地铁站应急疏散人群的基本特点、行人的移动规则、人员对障碍物的辨别、人员移动方向、人群的行走速度等多方面入手,建立地铁站的应急疏散模型。以“北京白石桥南站”地铁站为实例,采集模型构建所需真实参数,并利用Pathfinder软件,进行数值仿真,提出建议措施。研究显示:应急疏散模型和Pathfinder软件可以判断部分因素在应急疏散过程中产生的影响。通过对应急疏散过程和结果进行分析,针对“北京白石桥南站”应急疏散预案提出以下建议:(1)适当增加疏散楼梯的通行效率;(2)设置明显的疏散标志并及时广播;(3)设置合理专业的人员进行引导工作,从而提高地铁站应急疏散效率,减少人员伤亡损失。

基于FLUENT软件的T型三通管湍流数值模拟

基于标准κ-ε湍流模型,对三通管内流体交汇处的流动与传热,利用FLUENT软件进行了数值模拟。在该过程中,计算不同的流体参数和管路结构情况下的三通管内流体的速度场、压力场、温度场和湍动能等。计算结果与实际情况相符,得到了有参考价值的结论。

利用Fluent软件对植物坝覆盖下二维两相流场的数值模拟

通过物理模型试验及推导建立植物过流水动力学方程,对植物"柔性坝"过流时的水动力学特性进行了数值研究;利用计算流体力学软件FLUENT,用VOF方法追踪自由水面,采用多孔介质域模拟植物坝覆盖区域,以多孔介质前后压强配合空隙率来确定渗透率,对有植物坝覆盖的水槽二维两相流场进行了数值模拟。将数值计算得到的流速值与模型试验流速值实测结果进行了比对,两者吻合较好。