基于Fluent动网格技术的乳化液泵分析

以RBW315/31.5型乳化液泵为例,推导出乳化液泵柱塞的速度和加速度方程,通过Fluent动网格技术着重分析柱塞在排液过程中柱塞面所受的平均压力以及阀口平均流速随时间的变化规律,得到柱塞面压力随时间的变化曲线和阀口流速随时间的变化曲线。

基于FLUENT动网格的采空区氧气浓度场的数值模拟

为研究工作面回采条件下采空区氧气浓度场分布规律,建立了采空区3D几何模型及遗煤耗氧升温的控制方程组,利用FLUENT软件的动网格功能实现工作面回采,通过数值模拟手段进行研究。结果表明:按氧浓度划分采空区自燃"三带"时,自燃带随着工作面回采向前移动;回采速度一定时,自燃带宽度随时间变化很小,可近似认为保持不变,且进风巷侧自燃带宽度最大,倾向中央及回风巷侧自燃带宽度相差不大,自燃带近似呈"L"型。

扑翼非定常运动对平尾影响及俯仰力矩特性研究

为了研究微型扑翼飞行器尾流对其平尾设计、飞行器稳定性以及飞行控制的影响,选取微型扑翼飞行器ASN-211为原模型,采用将其简化为二维的前后串列翼模型进行具体计算和分析。首先以Fluent动网格技术为背景,在用户自定义函数控制扑翼的非定常运动条件下进行不可压、非定常二维流动的计算,并研究在扑翼非定常运动条件下的模型的俯仰力矩特性。然后通过计算不同来流攻角、扑翼扑动频率、扑翼与平尾间距以及不同力矩中心下扑翼、平尾及总的力矩系数,讨论各个参数对力矩特性的影响。最后得出不同的扑翼扑动频率以及扑翼与平尾间距将会对平尾与扑翼的俯仰力矩间的相位差产生影响,所得结论为扑翼飞机的重心布置设计提供参考。

基于Fluent的某转管炮导气孔最佳孔径的研究

为了确定某转管炮导气孔最佳的孔径,通过经验法建立气室压力变化规律的理论公式,参照该压力变化规律定义导气室的入口边界并利用Fluent动网格技术模拟导气室一侧的滑板的运动。由于当导气孔孔径超过5 mm以后,火药气体流入导气室产生的回流现象比较严重,所以只研究3、4、5 mm孔径下挡板的压强曲线。根据压强曲线计算出各孔径能够提供的有效转矩分别为97. 5、50. 78、96. 2 N·m。通过样机试验验证,确定选择3 mm的孔径。该研究为内外耦合能源转管炮的设计提供依据。

地铁隧道活塞风演化规律及其对通风安全的影响

由于地铁隧道的环境相对狭长封闭,列车行驶形成的活塞风会对隧道内流场产生显著的影响,从而影响地铁隧道通风安全。以单洞单线类矩形区间隧道内行驶的B型地铁列车为研究对象,采用Fluent动网格方法对地铁隧道内匀速直线行驶列车形成的活塞风演化规律进行数值模拟,着重分析了不同阻塞比下隧道内行驶列车导致的隧道整体流场变化以及列车经过隧道某断面处流场变化,并与数学模型预测结果进行对比。结果表明:当列车在隧道内启动并以速度为10 m/s匀速直线行驶时,隧道内活塞风风速逐渐增大,待稳定后列车以4.09 m/s速度匀速行驶时,隧道内活塞风风速保持不变,其与数学模型预测结果相吻合;当列车经过隧道某断面处时,该断面处的活塞风风向先向前、再向后、最后向前,活塞风风速呈现波浪式变化,最大回流风风速为9.75 m/s;随着阻塞比α增大,隧道内活塞风风速增大,对隧道内空气流动的影响增强;当α=0.2、0.4、0.49时,列车尾端产生负压涡流区,隧道内活塞风风速波动明显;当α=0.6、0.8时,列车尾端只产生负压区,隧道内流场较为稳定。

锥管坡面腔底无阀压电泵流场分析

针对坡面腔底无阀压电泵流量小的问题,提出并研制了一种锥管坡面腔底无阀压电泵,即将锥管与坡面腔底组合式新结构作为其无移动部件阀。首先,提出了锥管坡面腔底无阀压电泵结构并分析其工作原理,对泵流量进行理论分析;同时,运用Fluent软件的动网格功能对其内部流场模拟分析。仿真结果表明,该泵具有单向流动特性,在泵腔内部产生漩涡利于液体的混合搅拌。最后,加工制作了锥管坡面腔底无阀压电泵样机,并对该泵进行了流量试验。试验结果表明,驱动电压峰值为250V,频率为5 Hz时,最大流量为25.9mL/min,证明了锥管坡面腔底无阀压电泵的有效性。

井下水力增压器设计与仿真分析

现有研究采用简化处理增压腔模型或只利用数值模拟仿真水力增压器增压性能,可能导致计算结果不可靠。为此,基于实际钻井工艺要求,设计了利用井下水力能量增压的井下水力增压器。根据增压器的结构和工作原理,建立了增压腔的数学模型和流体域模型,采用Matlab数值模拟和Fluent动网格技术仿真对增压腔的增压特性进行研究,并将两者结果进行对比分析,以验证研究结果的正确性。研究结果表明:增压过程中,活塞运动速度、流体出射速度及有杆增压腔流体压力均随时间延长呈现出先增大后逐渐趋于稳定的规律;随着高压出口直径的减小和低压腔与有杆增压腔有效作用面积比的增大,有杆增压腔内流体压力增大,高压出口处流体出射速度增大,增压器的增压效果越明显;对增压腔结构参数进行优选,当高压出口直径不大于8 mm、低压腔与有杆增压腔的有效作用面积比不小于3.5时,可增强增压器增压效果。研究结果可为增压器的优化设计提供理论支持。

基于动网格的火箭橇刹车系统仿真研究

为了解决火箭橇刹车系统工作时的非稳态特性在流场分析中难以采用相对运动理论及迎风阻力的算法问题,采用Fluent动网格技术对缆绳水刹车以及戽斗水刹车进行了非稳态工况仿真计算研究,得到了缆绳水刹车的刹车力特性曲线以及戽斗水刹车的刹车力随时间变化曲线,缆绳刹车仿真结果与理论解析结果进行了对比吻合较好。戽斗水刹车进行了仿真和试验值对比,结果表明水戽斗在750m/s速度下仿实误差为3.92%,在590m/s时仿实误差为6.01%,该计算为火箭橇刹车工程设计提供了算法参考。

综放面顶板初次来压导致瓦斯突涌的数值模拟

针对某矿工作面顶板初次来压导致瓦斯突然大量涌出的实际情况,为研究来压期间顶板快速下沉与瓦斯突涌的关系,建立了三维采空区模型,利用FLUENT软件的动网格功能实现顶板的动态下沉,得到了瓦斯涌出规律。结果表明:顶板下沉时,采空区上部气体压力首先升高,富含高浓度瓦斯的高压气流迅速向下传播直至涌入工作面,导致工作面及回风巷瓦斯浓度急剧升高;工作面瓦斯浓度增大及峰值浓度出现时刻要晚于顶板快速下沉时刻,即存在"延迟效应";来压后瓦斯涌出可划分3个阶段,即浓度迅速升高阶段、浓度快速衰减阶段和浓度缓慢衰减阶段。