CFD数值仿真在数据中心供冷系统的应用与研究

随着数据中心算力的不断发展,数据中心的制冷技术也不断迭代更新,CFD数值仿真作为一种热力学仿真的有效工具,对不同制冷技术的制冷效果和节能方案的选择具有重要意义。本文通过对数据中心热管背板和液冷进行CFD数值仿真分析,研究了机柜间距、机柜功率和布置方式对数据中心温度场和设备能耗的影响,对数据中心的制冷系统方案具有一定指导意义。

CFD数值仿真在高速列车设计中的应用

高速列车的空气动力特性不仅关系到列车牵引效率,而且还影响旅客乘坐舒适性和列车运行安全性。本文介绍CFD数值仿真在高速列车设计中的应用:采用Airpak软件对列车空调通风系统进行数值仿真,采用Fluent软件对列车水箱中水的晃动问题、列车外流场以及二维流线型列车模型的远场气动噪声进行数值仿真。对空调通风系统的仿真结果与实验研究进行对比,计算与试验的良好一致性说明采用的CFD模型是可靠的;水箱晃动计算的压力波提供的水箱壁屈曲分析与实际情况基本吻合。

基于CFD分析两种散热器数值仿真

建立了外形尺寸相同的管片式散热器和管带式散热器空气侧通道的稳态紊流数学模型。对两种不同类型散热器的阻力特性和表面传热特性进行CFD(计算流体力学)模拟,模拟结果与试验结果符合较好。对数值仿真结果进行分析对比,结果表明同尺寸下管带式散热器的空气侧阻力略大于管片式散热器,但其散热性能与原件相比得到了很大的提升。

高速动车组空调系统数值仿真及引入UIC标准的评价

为分析某高速动车组头车车厢空调通风系统性能,基于CFD数值仿真技术对该车空调通风系统模型进行数值计算.为评价数值计算结果,引入UIC-553标准,分析标准测点的温度值和速度值,证明该车空调通风系统设计合理,满足人体舒适性要求.同时,将该空调系统的设计理念推广到国内其它客车的空调通风系统的设计过程中是很有意义的.

基于Fluent的铁路客车空调数值仿真平台

利用Visual Basic 6.0设计面向对象的铁路客车空调数值仿真平台.该平台通过调用基于Fluent二次开发的解释性脚本语言——Journal语言,进行参数化建模、自动数值计算;利用欧洲铁路联盟(UIC553)标准对直观显示车厢内的气流组织状况的后处理结果进行评估;对标准测点的计算温度数据与实验温度数据进行对比.基于该平台,那些不太熟悉CFD软件的工程师们就可以快速进行空调通风系统的数值仿真计算,从而提高方案对比效率.一个具有代表性的工程实例的应用证明了该平台的有效性与实用性.

数值仿真在动车组空调设计中的应用

以某高速动车组中间车为研究对象,创建了车厢内部三维空间区域的数值计算模型,在冬季和夏季两种工况下,采用κ-ε标准湍流模型和SIMPLE算法,对车厢内的空气流动和传热状况进行了数值计算,计算中综合考虑了车体壁面传热、人体散热等多种传热过程.并应用空调行业标准,对车厢内温度的均匀性及速度场的适用性进行了分析评估.研究结果表明该车空调通风系统设计合理,满足人体舒适性要求.

基于疏浚泥在W管中混合数值仿真模拟研究

运用CFD计算流体软件,分别在W管模拟了疏浚泥、空气、固化剂在管中的混合情况。通过改变空气入口角度,来分析疏浚泥和固化剂混合情况、空气和固化剂质量流量以及出口处混合物流速的变化。结果表明:在紊流情况下,疏浚泥和固化剂在长管中翻滚前行,混合相当均匀,空气入口角度变化对其无影响;空气角度改变时,固化剂质量流量无变化,混合物出口速度随着空气质量流量的改变而变化。

FSAE赛车底盘尾流扩散器仿真分析与设计

研究了地面效应对底盘尾流扩散器形态的影响。并在满足FSAE赛车设计规则要求的前提下,对FSAE赛车底盘尾流扩散器进行设计。利用CDF数值仿真技术对所设计的扩散器进行流场模拟、分析及优化以进一步提高扩散器工作效率,从而为赛车提供更多下压力,使赛车的操控稳定性和安全性有所提升。分析测得设计底盘扩散器后的赛车气动升力系数C_L从原车的0.391下降到-0.371,气动阻力系数C_D由0.589变为0.583。

250km/h动车组头车司机室及客室内流场数值分析

以某250 km/h动车组头车为研究对象,建立了其司机室和客室内流场的计算模型,利用计算流体力学数值仿真方法,采用κ-ε标准湍流计算模型和SIMPLE算法,对头车司机室和客室的空调风道和内流场进行了数值计算,获得了流场内流动参数的详细信息,并结合国际铁路联盟规程UIC 553-01-2005(客车的通风、采暖和空调型式试验)对头车司机室和客室的温度场和速度场进行评估.研究结果表明该头车空调通风系统设计合理,满足人体舒适性要求.

CRH380B动车组司机室风道及室内流场数值分析

针对CRH380B司机室风道结构复杂的特点,以其司机室为研究对象,建立了其空调送风风道和司机室的三维计算模型.利用计算流体力学数值仿真方法,采用κ-ε标准湍流计算模型和SIMPLE算法,对司机室的空调风道和内流场进行了数值模拟计算,获得了流场内流动参数的详细信息,并结合国际铁路联盟规程UIC 553-2004,对司机室的温度场和速度场进行评估.研究结果表明该头车空调通风系统设计合理,满足人体舒适性要求.

水轮机模式多级液力透平同径正反导叶水力性能研究

针对按泵工况设计的多级泵式间导叶用于液力透平装置时不能满足转轮对水流环量要求的问题,结合水轮机设计理论和CFD数值仿真研究了泵式同径正反导叶关键结构参数对液力透平装置的水头损失、效率和工作水头等影响程度。结果表明:适当增大反导叶叶片进口边直径,隔板边缘倒圆角,级间导叶进口处内外壁倒圆角均能够减小级间导叶水头损失、提高液力透平工作效率;导叶线型及数量对其出口水流速度环量影响较大;增大包角或增多叶片数量可增强导叶对水流强迫作用,提高出口水流环量,但增加导叶水头损失。可为用于液力透平的同径正反导叶的设计提供参考。

某MPV车型进气格栅开口角度的仿真分析

为研究某MPV车型进气格栅开口角度对整车风阻性能和发动机舱散热性能的影响规律,本研究采用CFD数值仿真对某MPV车型在不同车速和不同进气格栅开口角度下分别进行仿真,分析进气格栅不同开口角度对整车风阻系数、发动机舱内流阻力和散热器进风量的影响。仿真结果表明:进气格栅全关状态相对于全开状态,整车风阻系数可有效降低3.37%;随着进气开口角度的增大,不同车速下发动机舱内流阻力均呈现出先逐步增大后趋于稳定的变化规律;中高速工况下,格栅开口角度过大会导致发动机舱上方部分区域出现气流漩涡现象,中冷器下方冷却气流出现大量逃逸现象,结果导致散热器进风量降低。仿真分析结果为整车开发前期提供了一定的指导意见。

基于CFD技术的薄膜热电偶热阻修正模型研究

针对薄膜热电偶表面温度测量问题,以选定的薄膜热电偶模型为研究对象,开展不同表面温度下胶层厚度引入的测量误差的CFD数值仿真和试验研究,得到表面温度、胶层厚度与热阻修正之间的对应关系,在此基础上建立热阻修正模型,并设计试验进行验证,结果表明:在相同胶层厚度下,测温偏差大小随着表面温度与环境温度差值增大而增大,与试验结果一致;在相同表面温度下,胶层厚度越薄,测温偏差越小,与实际情况相符。

基于空化特性的高速轴向柱塞泵配流盘优化设计

以某型号高速轴向柱塞泵为研究对象,搭建其带空化模块的CFD数值仿真模型,并以此为基础,对柱塞泵在旋转过程中的空化情况进行分析。结果表明:空化主要发生在柱塞腔内,充液率不足及射流角过大是发生空化的主要原因。针对空化的产生机制,利用仿真数据与理论数据相结合的方法,对配流盘开口角度进行优化。根据流场情况,提出一种两端具有一定斜度的配流盘结构,并对该结构进行优化。在配流盘开口角度和结构优化后,柱塞腔内的整体空化程度下降了74.2%,对空化具有明显的抑制效果。

基于CFD分析的燃气轮机散热器数值仿真

为了改善燃气轮机的散热性能,以国产某型管带式散热器替换ΓТД-1250燃气轮机管片式散热器,建立了管片式和管带式散热器空气侧通道的稳态紊流数学模型,对2种不同类型散热器的阻力特性和表面传热特性进行CFD模拟,模拟结果与试验结果符合较好。数值仿真结果对比表明:散热器的压力降随冷却空气进口速度的增大而增大,且在相同的冷却空气进口流速下,管带式高出管片式散热器空气侧阻力的平均值约3.13%,同时管带式比管片式空气出口温度的平均值高出约6.29%。

FSAE赛车新型曲面前翼尾翼气动优化设计

通过优化设计大学生方程式赛车的空气动力学套件,可有效提高赛车的性能。在满足大学生方程式汽车大赛(FSAE)设计规则的前提下,率先采用曲面翼设计理念,优化设计了重庆大学方程式赛车的前翼和尾翼。结合翼形分析软件Profili与Xfoil,进行详细的翼型选型与攻角确定。基于计算流体力学的三维流场数值模拟,优化了赛车的前翼和尾翼。对比多种造型策略,确定了新型减阻曲面翼造型,选用"直主翘襟"尾翼和箭状曲面前翼的空气动力学套件。优化后的赛车整车负升力系数提升至1.68,负升阻比提升至1.91。

高速轴向柱塞泵柱塞腔空化机理研究

针对高速轴向柱塞泵内的空化问题,以某型号高速轴向柱塞泵为研究对象,搭建了其CFD数值仿真模型,研究柱塞泵旋转过程中的空化机理及演变规律。首先,对额定工况下柱塞泵的空化现象进行可视化分析,揭示空化的发生位置及在该位置处产生空化的机理;其次,以转速为变量,研究转速对空化的影响规律及其影响机理。结果表明:空化主要发生在柱塞腔内,充液率不足和流体漩涡影响是空化的主要原因;空化程度随着转速的升高而不断升高,这是由于流体流速的提高导致静压低,另一方面流体的离心力增大造成了充油率不足,同时还使流体进入柱塞腔的射流角增大;最后,根据空化机理对柱塞缸体底孔进行结构改进。在额定工况下,改进后柱塞腔内的空化程度与改进前相比下降了59.3%,空化抑制效果显著。

节能赛车的车身造型设计与优化分析

对中国Honda节能竞技赛车车身进行设计与分析。采用Catia自由曲面造型建立车身的三维模型,利用Fluent软件进行车身外流场CFD数值仿真分析,获得车身空气阻力系数,并通过分析车身表面气流流态和压力的分布情况,对车身造型进行优化,以获得良好的空气动力特性,为节能赛车的设计及制造提供理论分析依据。

卧车包厢内流场CFD数值模拟及舒适度评价

采用CFD数值仿真技术分析某高速卧车包厢空调通风系统,选取卧车模型最有代表性的第1个包厢,模拟包厢内部的温度场和速度流场,选取包厢中部点、乘客头部、肩部、膝部和脚部点作为标准测点,分析其温度值和风速值。发现均符合标准规定,说明该车空调通风系统设计合理,满足人体舒适性要求。

方柱织构参数对吻合器钛钉表面疏水性能的影响

对于吻合器钛钉等体内植入物,感染的第一步是细菌在材料表面的黏附,提高表面疏水性是减少细菌黏附的有效方法。基于仿生学和有限元仿真技术,通过在吻合器钛钉表面加工方柱织构,建立织构表面的液滴铺展模型,利用商用CFD软件ANSYS Fluent研究织构宽度、间距和高度对接触角的影响规律,分析织构参数对钛钉表面疏水性能的影响。仿真结果表明,在给定的织构参数范围内,钛钉表面方柱织构有效提升了表面疏水性,织构宽度和间距对接触角影响显著,且接触角随宽度和间距的增加都呈先增大后减小的趋势,最佳疏水结构为宽度略小于间距,而高度对接触角的影响几乎可以忽略,随着高度增加疏水性略微增大。