基于半解析涡环模型的农用单旋翼直升机流场快速计算

农业航空领域中,定量获取风场(流场)速度分布对单旋翼直升机辅助授粉作业、农药施用效率提升具有重要意义。基于此提出一种半解析理论方法能够快速完整计算单旋翼流场速度。以涡环模型为基础,将农用直升机旋转桨盘下的尾涡系等效为涡环连续叠加所形成的圆柱涡面,再由涡环速度诱导公式半解析计算直升机旋翼空间各点速度。理论模型与仿真和文献试验数据比较,结果表明:涡环模型简单快速,普通计算机(CPU 2 GHz,内存2 GB)上2.8 s完成计算;悬停时与计算流体力学仿真结果下洗速度径向平均误差小于1.9 m/s,平均相对误差小于39.1%,轴向平均误差小于2.26 m/s,平均相对误差小于54.6%;悬停时,诱速从中央往桨尖递增;前飞时,平飞速度越大诱速越小;流场主要影响因素依次为前飞速度、旋翼半径、飞机总重、空气密度。为定量计算农用直升机旋翼风场、辅助授粉作业和田间施药喷头布置提供一种快速方法和参考。

导流板对脱硫塔内流场均化效果数值分析

大量的燃煤所带来的直接弊端就是导致了环境的污染,因而脱硫除尘装置对于环境的改善来说,起到关键性作用。在脱硫除尘装置中,流场的特性对于整个系统的运行和脱硫效率的提高起着至关重要的作用。其中,良好的流场均匀性是整个系统的关键点。本文将采用半干法脱硫系统为例,对脱硫除尘系统整体结构进行建模,运用Fluent分析软件对某工厂脱硫除尘装置的流场特性进行分析,通过加装栏栅式导流板提高入口烟道的流场分布均匀性,进而提高后续的脱硫效率,并分析了栏栅间距对流场均化效果的影响。

应用SSTk-ω湍流模型计算Rushton搅拌釜流场

应用SSTkω-湍流模型对Rushton搅拌釜流场进行了计算,并与文献报道实验数据以及标准k-ε模型、RNGkω-模型预测结果进行了比较。结果表明SSTkω-模型所计算的排除流量准数与实验值相差较小,桨叶区速度场与实验数据吻合较好,略优于标准k-ε模型,同时也给出了近壁区的计算结果。在湍动动能的预报上,SSTk-ω模型值与标准k-ε模型比较接近,优于RNGkε-模型,但与实验值都还不同程度地存在着一些差异。

尾缘吹气式火焰稳定器流场计算

用修正的ｋ－ε模型、ＳＩＭＰＬＥＲ方法，对二元管道中新型火焰稳定器后冷态流场进行了数值模拟，研究了气流参数及稳定器几何参数变化对回流区结构的影响。为研究、分析新型稳定器燃烧性能，设计新型稳定器提供了依据。

叶片型线对离心风机气动性能影响试验研究与叶轮流场计算

对4台不同的叶片型线风机的气动性能进行了对比试验;对叶轮S1和S2流面进行了流场计算;分析了不同叶片型线叶轮对风机的最高压力点、最佳工况点、压力曲线形状及效率的影响,同时探讨了风机不同叶片型线的工程实用价值。

基于三维流场计算的变矩器改型设计

为获得满足使用要求的变矩器性能,利用CFD软件对液力变矩器内流场进行了三维流场数值计算和分析,在此基础上,对原有变矩器作改型设计,以期得到分布合理的内流场,从而使改型后的变矩器具有更优的外特性.数值仿真表明,变矩器原型涡轮流道内存在的局部高压区和逆压区在改型后被消除,流场分布更合理.外特性试验结果显示,改型后的变矩器性能大大提高,完全满足设计要求,改型设计效果良好.

旋喷泵内流场的数值计算及性能预测

对旋转喷射泵内的流场进行了数值模拟,计算得到了泵内部湍流流场的分布规律,并将计算结果与试验得到的结果进行了对比和分析。对于了解旋喷泵内部流动情况,提高旋喷泵的效率,特别是叶轮和集流管等有关几何参数对泵性能影响,改进旋喷泵的水力设计很有参考价值。

流速逆变张量隐式求解方法及其在航道港池流场计算中的应用

运用高分辨率的边界适应网格进行流体动力学数值计算时，如何提高计算稳定性和减少计算量成为数值求解的关键性问题。在非正交的边界适应坐标系中，每个动量方程中同时出现了两个交叉方向的水位偏导数项，给隐式求解带来困难，而显式格式下的时间步长由于受与空间步长有关的Ｃｏｕｒａｎｔ－Ｆｒｉｅｄｒｉｃｈｓ－Ｌｅｗｙ条件限制，计算量成倍增加．本文从广义曲线坐标系下浅海动力学方程组出发，导出了流速的逆变张量所满足的动量方程组，使方程中的水位偏导数项变成了沿某一协变基向量方向占优的形式，方便地采用了交替方向隐式差分格式，从而提高了计算稳定性并减小了计算量。本文通过对澳门海域航道和港池中流场的计算，证实了该模式是一种进行高分辩率数值计算的有效方法。

流场计算程序并行化方法的研究

利用“流场分区”的方法把流场计算程序并行化,并成功地在Transputer并行计算机上运行,并行效率可达到80％。介绍了流场划分、并行编程以及提高并行效率的方法。

考虑管路特性的气动系统的流场计算

结合气动系统运动的实际情况 ,提出一种考虑管路特性及摩擦和传热的气动系统一维非定常可压缩流场计算方法 ,并在气动系统的流场计算中引入等压模型和压力回复模型来处理边界条件 ,通过计算结果和实验结果的对比 。

流场计算程序自动并行化的帧同步和帧通信策略

针对流场计算中巨大的计算量和存储量要求及并行机使用困难的问题，研究以ＳＰＭＤ模式把结构化网格有限差分算法的串行程序自动并行化后的同步和通信方法。提出了一种有效的帧同步和帧通信策略，在每帧结束时集中进行同步和通信。同时，设计了同步点自动定位算法，它是实现该策略的关键技术。通过分析，证明帧同步和帧通信策略能保证并行流场计算程序的正确性，有效降低同步和通信开销，并便于实现消息传递，从而获得了可观的加速比。

基于流场计算的离心泵性能预测比较

简述了基于流场计算法预测离心泵能量性能的研究现状。为了详细研究各种基于流场计算进行离心泵性能预测方法的精度,采用RANS定常数值计算、RANS非定常数值计算和大涡模拟分别对2台不同比转速的离心泵设计工况下的内部流场进行了数值模拟。根据数值模拟结果预测了2台离心泵的外特性并将各模型扬程和效率的预测结果与试验结果做了详细比较。同时对非定常流场计算所需要的周期数进行了研究。研究结果表明,离心泵非定常数值计算至少要进行5个周期的计算才能获得稳定的预测结果;离心泵能量性能的脉动周期与叶频相同;RANS非定常数值计算与LES模拟的外特性平均预测精度基本相同,都高于RANS定常数值计算的外特性预测精度。

隔热屏的流场计算及其屈曲分析

采用数值分析方法模拟了带有隔热屏、火焰稳定器和尾喷口的加力燃烧室热态流场 ,并对隔热屏进行屈曲分析 ,计算中采用 k-ε双方程模型描述紊流特性 ,采用 EBU -Arrhenius燃烧模型计算化学反应速率。为了考虑火焰热辐射对气体温度分布的影响 ,用热通量法的辐射模型来估算辐射通量。在热态流场计算基础上 ,数值研究了发动机不同工况和隔热屏不同冷却结构及流量分配对加力室流场和隔热屏以及筒体壁温的影响。此外 ,还利用流场计算提供的气动和热负荷对隔热屏进行屈曲分析 ,根据实际情况 ,对隔热屏受力情况作了简化 ,把带波纹的隔热屏简化为圆柱壳 ,采用有限元方法对其屈曲模态和临界载荷进行了计算 。

蒸汽透平全三元粘性流场计算

介绍了用有限体积时间推进法进行以蒸汽为介质的蒸汽透平叶片排全三元粘性流场的计算方法。通过对某一实际蒸汽透平叶片排的计算，证明计算方法是成功的，计算程序是正确的。它可以用来详细分析蒸汽透平叶片的性能。

海上溢油基于GIS流场计算贴体坐标网格自动生成方法与技术研究

以海上溢油应急反应地理信息系统(GIS)为平台,采用贴体坐标变换,提出一种应用于海上溢油应急反应系统中流场计算的快速贴体网格生成算法,并实现了在GIS平台上自动生成以电子海图上实际海域为背景的贴体坐标网格。该网格生成方法和技术在溢油应急反应系统中,为实现流场计算提供了快速、直观、方便的条件。通过对渤海海域的两个算例表明,本文提出的贴体网格快速生成方法和技术能够满足海上溢油应急反应中流场计算的需要,取得了较好的效果。

直排波瓣喷管引射器流场计算k-ε模型的选择

应用N S方程 ,对一种实验引射性能较好的直排波瓣喷管引射器内复杂流场进行了数值模拟。采用三维贴体坐标 ,同位网格 ,研究了标准k ε、Chenk ε和RNGk ε湍流模型应用于波瓣喷管引射器流场计算的可行性和计算精度。结果表明 ,上述三种湍流模型均能揭示混合段中流向涡的发展规律。总的看来 ,Chenk ε模型和RNGk ε模型计算结果与测量值差别最小 ,远远好于标准k ε模型。

基于瞬态流场计算的滑动轴承静平衡位置求解

将计算流体动力学与动网格法应用于滑动轴承静平衡位置的求解,通过采用全新的变流域动网格技术,在瞬态流场计算的基础上提出一种静平衡位置求解方法。在求解过程中考虑油膜发散区内气穴的存在,并与其他油膜边界条件进行比较。通过流场分析计算不同静载荷、轴承结构、油膜间隙和轴颈旋转速度下的静平衡位置。数值计算表明:滑动轴承的静平衡位置与轴颈初始位置无关;随着静载荷的变化,静平衡位置点呈半圆分布;静平衡位置的坐标和迭代轨迹可以用来分析不同速度下不同轴承结构的稳定性;对于多油楔轴承,顶隙对静平衡位置的影响要大于侧隙。

加力燃烧室流场计算及其隔热屏屈曲分析

采用有限元方法对加力燃烧室隔热屏进行屈曲分析 ,通过对临界载荷与屈曲模态的计算 ,对隔热屏两种不同结构进行了对比 ,分析结果与试车结果相符。屈曲分析所需的气动和热负荷通过加力燃烧室流场及筒体和隔热屏壁温计算获得 ,计算结果与实验结果一致 。

小流量离心压气机的设计与流场计算

介绍了一个带有分流叶片的小流量离心压气机的设计过程。这个叶轮的主要设计参数为流量0 215kg/s,转速95000r/min,压比1 8。简要介绍了离心压气机设计系统,其中包括初步设计及优化模块,性能仿真模块,叶轮造型模块。使用三维N—S方程对所设计的离心压气机在设计点的性能进行了计算,计算结果表明所设计的离心压气机基本能够满足设计要求。

泄流状态下输气管道内检测器流场计算

针对输气管道内检测器运行速度控制问题,研究了在泄流状态下输气管道内检测器的流场计算方法.基于输气管道内检测器的运行原理,利用标准孔板流量计构造内检测器泄流孔模型.以计算流体动力学理论为基础,应用计算流体动力学软件ICEM CFD和ANSYS CFX11.0生成流场模型并进行了数值模拟,用流体流经标准孔板时的流场模拟泄流状态下输气管道内检测器的流场,实现了对气体流经标准孔板前后压力场、速度场的数值分析.利用计算所得结果对流体流经内检测器模型的一些特点进行了分析,并对泄流孔的不同孔径进行了模拟.研究结果表明:利用标准孔板流量计作为在泄流状态下的输气管道内检测器模型具有一定的尝试性,对进一步研究输气管道内检测器速度控制问题具有一定的辅助作用.