计算流体力学分析在鼻腔通气功能评估中的应用进展

鼻腔的形态和结构影响其通气功能之优劣。鼻阈所产生的鼻腔阻力,可以占鼻腔整体空气阻力的50%以上[1],甚至可以达到52.6%~78.3%[2]。鼻腔测压是测量鼻气道阻力的金标准,但需要一定的前置准备,包括鼻腔清理、传导管置入、前鼻孔封闭、佩戴透明面罩等,即使是以最准确的仪器或手法测量总鼻阻力,由于其整体特性,信息价值有限[3],且不能应用于鼻中隔穿孔及鼻腔完全堵塞的患者[4]。

坦克排气流场与温度场的计算流体力学分析

建立了坦克排气流动与传热的计算流体力学(CFD)模型,应用FLUENT软件完成三维数值分析。对排气管出口截面的气体温度与压力进行了测试,分析值与测试值符合较好。通过CFD分析得到了坦克排气流场与温度场的详细分布特性和外界环境温度与风速对排气的影响。分析结果可以为坦克排气红外辐射特征的研究提供依据。

基于计算流体力学冷却风机性能参数设计分析

冷却风机作为电动轮车辆轮边牵引电机冷却系统最重要的部件,其性能优劣对冷却系统的效果有直接的影响。针对强制冷却系统的结构特点,结合牵引电机的冷却需求,对影响风机冷却风量和压差的关键参数进行设计;在此基础上,基于CFD搭建风机的流场分析模型;采用差异化网格划分技术,对不同区域选取不同网格尺寸;对整机和叶片静压场进行分析,并对整机全压场和流道区域速度场进行分析,获取关键参数值,并与设计值进行对比。结果可知:风机内部的流场十分复杂,多处存在二次流和尾流-射流现象,但是流动趋势符合流体力学原理;模拟所得流量结果为3.86m^(3)/s与设计流量4m^(3)/s误差为3.63%,模拟功率结果为29.4kW与设计功率29.92kW的误差为1.77%,二者结果一致,表明设计和分析结果是合理的。参数设计计算和流场分析结果一致性,为同类型冷却风机设计提供参考。

钢轨铝热焊接过程传热传质行为计算流体力学数值分析

铝热焊在道岔焊接、既有线钢轨维修与断轨抢修中有着广泛的应用。由于铝热焊过程的封闭性,其温度与材料流动难以通过试验的方式进行测量。为此,运用计算流体力学的方法,采用k-ε湍流模型,结合流体体积法,并考虑液态金属的重力、浮力、表面张力与马兰戈尼效应,建立数值分析模型,对浇注和冷却过程不同时刻的传热传质行为进行定量分析,通过相分布特征研究凝固顺序,为后期优化浇注体系、构建新焊剂成分和砂型型式提供基础数据。结果表明:浇注过程中空气被裹挟进入熔池,浇注时间约为11 s,接头冷却至固相线1641 K以下的时间约为58 s;浇注开始后,不同区域最大温差约为1400 K,高温区位于轨底,低温区位于轨头;随着浇注的进行,轨头温度升高,轨腰温度先升后降,轨底温度降低;在浇注的最后阶段,不同区域温差缩小,最大约为400 K,高温区位于轨头,低温区位于轨底;在冷却过程中,轨头温度始终最高,轨底温度始终最低,按照轨底、轨腰、轨头的顺序发生凝固。

基于计算流体力学的汽车车身造型外流场分析

计算流体力学(CFD)在汽车车身造型设计阶段具有重要作用。针对某SUV车型的中后期造型阶段的CAS面模型,经过几何清理和模型网格划分,构建了整车CFD计算模型。采用CFD软件STARCCM++对整车的气动阻力进行了模拟仿真计算,计算结果显示该车的空气阻力系数为0.325,在对该车型整车汽车流场分析的基础上指出了影响汽动阻力的车身关键部件,为后续汽车外形的进一步优化指出了方向。

潜艇非稳态流场计算流体力学不确定度分析

依照ITTC推荐规程对美国DARPA潜艇模型SUBOFF光体在不考虑自由表面情况下的CFD计算进行不确定度分析。选取中间尺度的时间步长,验证中采用细、中、粗三套网格。在最精细的网格上进行不同时间步长的研究。最后对潜艇表面压力计算进行确认。

计算流体力学在清扫车仿真分析中的应用研究

为了在生成物理样机前获取高速公路清扫车清扫效果的特性,应用计算流体力学(CFD)技术,实现了对高速公路清扫车气路系统流场的仿真分析。基于有限容积方法采用了非结构网格和k-e湍流模型,给出了气路系统流场的仿真模型和典型气路系统的优化设计,如改变吸盘的水平截面形状,改变料箱的隔板形状和位置,并对优化设计下的CFD仿真结果进行了详细深入的讨论,分析了吸尘系统、除尘系统的设计优化以及二者的相互影响。研究表明利用CFD技术结合具体工程对流场进行仿真,能够有效的对清扫车虚拟样机气路系统进行优化分析。

氧化沟流场的计算流体力学数值模型研究

该研究发展了氧化沟计算流体力学模型。采用三维标准k-ε湍流计算流体力学模型对全尺度氧化沟进行了数值模拟和试验验证,并用动量源项方法描述倒伞曝气机对氧化沟中流体的驱动作用,试验结果和模拟计算间良好的一致性证明了模型的合理性。模拟和试验均发现大量低流速区域的存在,尤其是表面曝气机下部靠近沟底的区域,有必要改善氧化沟的水力学性能。同时,对网格独立性进行了验证,比较了不同湍流模型的计算结果。

CSSRC在船舶粘流场计算流体力学领域中的研究与进展

本文在回顾近十年来国内外船舶CFD领域研究进展的基础上，集中介绍了CSSRC“八·五”期间取得的最新研究成果。内容涵盖了水面船舶尾流场、带附体潜艇整艇流场、船舶尾流场与推进器相互干扰、船体与附体连接部位流场精细结构、鱼雷泵喷射推进器的CFD模拟、螺旋桨粘流场等目前船舶CFD领域最为热点的研究方向。最后作者对“九·五”期间船舶CFD的发展进行了展望。

工作油液温度对液力变矩器性能影响计算流体力学分析及试验研究

采用计算流体力学(Computational fluid dynamics,CFD)仿真分析和台架试验手段相结合的方法,分析工作油液温度对变矩器原始特性参数(变矩比k、能容系数λ和效率η)、泵轮所受转矩Tp和涡轮所受转矩Tt的影响。由于工作油液温度主要影响油液的密度和黏度,所以采用CFD仿真分析方法研究单变量变化情况下,工作油液密度和黏度分别对液力变矩器性能的影响。结果表明,工作油液温度对变矩器性能影响体现在油液密度和黏度耦合交互的综合影响,并且黏度影响起主导作用;随着工作油液密度的减小,λ、k和η不受影响,Tp和Tt逐渐减小。随着工作油液黏度的减小,Tp、Tt、λ、k和η均逐渐增加;随着变矩器工作温度的增加,工作油液黏度和密度均有所减小,Tp和λ逐渐下降,Tt变化很小,k和η有所提高。因此,在不影响密封件密封要求及油液寿命的前提下,应尽量提高液力变矩器工作油液温度,可以改善其工作性能。

用计算流体力学方法研究转盘塔内的流场

利用计算流体力学（ＣＦＤ） 方法， 以水为连续相， 对三种不同规模的转盘萃取塔（ＲＤＣ）内的单相流动的流场进行模拟。计算结果表明， 随着塔径的增加， 级内混合减弱， 级间的返混增加。对于φ２ ．４ ｍ 的工业转盘塔， 存在约５０ ％ 的径向死区以及２０ ％ 左右的轴向死区。

计算流体力学在古生物学形态功能定量分析中的应用

破译古生物形态与功能之间的关系,是重建古生物生活方式的重要内容,对确定古生物的进化过程、分类位置及相应古环境信息都具有极为重要的意义。然而,难以找到可作对比的现生生物,同时缺乏反映某种功能的定量描述,是制约古生物形态功能分析的最大障碍。计算流体力学(computational fluid dynamics, CFD)采用数值方法在计算机上求解流体力学问题,已发展为目前流体力学研究的主要手段之一,正逐步应用于古生物学形态功能分析领域。通过对生物学形态功能分析的发展史和CFD的基本原理进行综述,对CFD在古生物学形态功能分析的一般流程进行解析,并对CFD在古生物学形态功能分析中的应用进行概述,提出CFD在论证古生物长期存在的功能学和生态学假说方面具备极大的潜力,最后对CFD在古生物学中的应用前景进行展望,指出CFD为化石生物形态功能的关联性分析和性能检验开创了新的研究方向,今后CFD应成为古生物学家求证化石生物功能学相关问题的重要方法和有力工具。

重介质旋流器流场的计算流体力学模拟

介绍了目前常用的计算流体力学软件 ,给出了 CFD常用的三个基本方程和用于重介质旋流器流场数值模拟的湍流基本方程。采用 Fluent软件对 DSM型旋流器三维速度场 (轴向、切向和径向 )进行了数值模拟 ,并与采用 LDV的相同边界条件的测量结果进行了对比。结果表明 ,选用 RSM模型可以对旋流器流场较好地进行模拟。

计算流体力学分析评价XZ-Ⅱ型血泵的血液破坏

目的运用计算机流体力学(CFD)分析评价XZ-Ⅱ型血泵的溶血情况。方法将XZ-Ⅱ型血泵的主体血泵CAD二维图采用Solid Work三维造型软件过渡生成几何数据文件,然后采用Fluent6.1流场分析软件做计算和流场分析,同时进行体外溶血实验。结果CFD显示,在叶轮入口、叶轮的端面和叶轮与导流叶片间,有较大的剪切率产生,且后者引起流动分离,从而影响了出口流速和流动的稳定性;体外溶血实验示,标准溶血指数(NIH)为(0.0473±0.0165)mg/dL。结论采用湍流模型和非牛顿流体粘性系数公式进行CFD对血泵溶血情况的分析,基本反映了血泵内部血流特性,XZ-Ⅱ型血泵在叶轮入口、叶轮端面和导流叶片等处产生高剪切力,应进行相应的改进。

脉动液固流化床分选机流场的计算流体力学模拟

介绍了一种新型的粗煤泥分选设备及其工作原理,并在试验研究的基础上,应用Fluent软件对脉动液固流化床分选机内部流场进行了三维数值模拟,结果表明:颗粒的运动行为与其密度、粘度、粒度大小等有关,在上升水流作用下,颗粒群进入分选区后迅速实现分层、分选,表明该分选机分选粗煤泥是可行的。但该机也存在溢流短路几率较大、分选机底部返混等问题,因此应当改进入料管和布水板的结构,以达到优化分选机的目的。

颅内动脉瘤Enterprise支架辅助弹簧圈栓塞术后的血流动力学变化:基于计算流体力学分析

目的探讨颅内动脉瘤Enterprise支架辅助弹簧圈栓塞后瘤腔和载瘤动脉的血流动力学改变。方法回顾性分析2021年3~8月Enterprise支架辅助弹簧圈栓塞治疗的24例颅内动脉瘤的临床资料。收集术前、术后即刻动脉瘤瘤腔和载瘤动脉处DSA数据的DICOM格式,导入OpenFOAM软件,应用计算流体力学数值模拟技术进行血流动力学分析,参数包括壁面剪切力(WSS)、均一化WSS(NWSS)、WSS分布梯度(WSSG)、流线方向WSSG(SWSSG)、归一化压力(NP)、剪切力震荡指数(OSI)。结果24例(24个动脉瘤)应用24枚Enterprise支架,术后即刻造影显示Raymond分级Ⅰ级18例,Ⅱ级6例。栓塞后WSS、NWSS、NWSS最小值、WSSG、WSSG最小值均明显升高(P<0.05),WSSG最大值明显降低(P<0.05)。结论Enterprise支架辅助弹簧圈栓塞治疗明显改变颅内动脉瘤的血流动力学,使载瘤动脉被重建、血流被重构,瘤腔内涡流减少或消失,血流形式由复杂转向简单。这些作用有助于瘤腔内血栓形成。

基于示踪气体释放和计算流体力学模拟的事故后矿井通风状况预测

在地下矿井发生意外事件后,快速确定矿井内部通风状态对于矿工和救援队伍做出有效决策至关重要。开发了一种将示踪气体和计算流体力学模型相结合的方法,用以在事故后预测矿井通风系统内部的流场。实验在一个实际的地下矿井中进行,使用SF6气体作为示踪气体分别测试了事故中最容易出现的四种通风状态下矿井巷道中的示踪气体分布,同时使用CFD对混合效应和扩散效应复杂的关键区域进行了精确预测。研究发现,模拟与实验的误差在大约在10%以内,加压风机的开关对巷道中的示踪气体分布几乎没有影响,而停止门的开启可以使得巷道中的示踪气体浓度下降2000ppb左右。因此在实际运行中因尽量采取措施确保停止门在事故后的开启。这项工作为事故后远程识别通风系统损坏的程度提供了参考。

计算流体力学在石化企业腐蚀防护中的应用现状

炼化设备服役工况复杂,由流动介质引起的腐蚀问题频发。计算流体力学(CFD)方法是一种流场数值仿真技术,其成本低、效率高,能提供可靠的流场信息,为设备腐蚀分析和腐蚀防护措施制定提供科学参考。该文介绍了CFD技术的基本原理,概述了其在石化企业腐蚀问题分析、腐蚀风险与剩余寿命评估、设备参数与运行参数优化以及工艺防腐蚀措施优化等方面的应用现状,并对CFD技术的优势和不足进行了讨论。

基于计算流体力学数值模拟的板式热交换器传热与流动分析

以新型鼓泡板式热交换器作为研究对象,通过计算流体力学软件,对鼓泡板冷、热两侧通道进行了数值模拟。板内流体流动研究表明,相同流速下,冷侧通道流体湍流强度高于热侧,压力损失也高于热侧;热侧通道由于扭曲泡相互接触造成阻挡作用,相较于冷侧通道,传热效果较差。将数值分析结果与试验值进行了对比,验证了数值分析结果的准确性,该数值分析结果对改善板式热交换器传热效率有一定指导意义。

道路绿化型式对自然通风影响的计算流体力学仿真分析

通过建立通风环境计算体系,结合绿化植物多孔介质三维冠层结构的模型,利用计算流体力学CFD仿真软件模拟研究了不同绿化型式对道路自然通风效果的影响。在此基础上,对现场实际测试结果进行了拟合度检验分析。结果证明,乔、灌木绿化型式下的自然风速明显低于单纯乔木绿化型式,表明灌木层的存在直接导致了道路空气流通速度的明显下降。计算机模拟与实际观测的风速衰减率数值有着良好的拟合度,CFD仿真分析能较好地再现道路绿化实际自然通风状况。最后指出CFD仿真技术在预测生态绿化改善城市通风及热环境方面有着广阔前景。