基于STAR CCM+的轴流叶片弯掠对气动性能影响的研究

轴流叶片弯掠设计可以改善风机流场,优化轴流风机的气动性能。为了探究叶片弯掠设计对风机气动性能的影响,用控制曲线描述轴流风机翼型参数和弯掠值沿着叶高方向的变化,实现了轴流叶形的参数化。在STAR CCM+软件中建立CFD模型,对不同弯掠组合的轴流风机的气动性能进行数值模拟,对叶片表面静压分布以及风机静压-风量性能曲线进行了分析,讨论了轴流叶形弯掠设计对风机气动性能的影响,为轴流风机的优化提供了依据。

基于STAR CCM+的房车车身动力学分析

针对国内房车多以改装底盘进行生产设计的现状,提出新的房车设计理念,运用Solidworks构造房车三维简化模型,在STAR CCM+软件中设置计算域,划分网格,设置合理的网格加密区域,选取SST k-ω物理模型,对于计算域设定合理的边界条件,对车身外形进行空气动力学分析。结果表明:轻型房车驾驶室前端出现两块压力较大区域,驾驶室下方压力较大区域适合开发动机冷却进口;睡眠仓与挡风玻璃高压区域需要通过增大A柱与挡风玻璃弧度来引导气流从驾驶室前端流出,进而达到降低Cd值的目的。

小艇自扶正的STAR CCM+仿真

本文在STARCCM+软件中对一艘尾下滑小艇在不同工况下自扶正的整个过程进行仿真。该方法利用了STAR CCM+的强大算法,能够更符合实际海况下的自扶正过程。接着根据仿真结果分析自扶正性能的优劣,并研究在不同工况下小艇自扶正性能的变化。

基于Star CCM+的汽车灯具的热量及雾气仿真研究

汽车灯具是集光、机、电、热于一体的较为复杂的汽车零部件系统,灯具的热学性能作为灯具性能要求中极其重要的一环,其性能评估在产品开发的初期就必须介入。利用Star CCM+仿真软件,对某前大灯产品的虚拟样机展开了热量、空气流动、雾气消散的仿真分析,并依据仿真结果对产品设计方案提出了优化改进措施。优化后的实际产品的性能试验表现与前期仿真预测吻合良好,表明了该仿真分析方法是合理有效的,该技术途径是可行的,对产品的风险管控的意义重大。

基于STAR-CCM+仿真软件的双体船水动力性能分析

以某双体船为研究对象,基于STAR-CCM+仿真软件,按网格无关性验证和时间步长无关性验证的要求,对双船体船静水阻力进行数值方法验证,证明数值计算结果的准确性。对不同片体间距、不同片体形态和不同斜向航行角度等工况进行数值计算,分析双体船水动力性能。计算结果表明:在双体船直航时,在片体间距比为0.2、弗劳德数为0.4的工况条件下,与同一航速的其他工况条件相比静水具有明显的骤升现象,且总阻力系数达最大值14.56×10-3;在片体外旋转2°时,与其他旋转角度相比阻力值最小。研究发现,无论是在直航还是斜向航行的情况下,双体船的总阻力系数均呈现先升后降的趋势,说明该船型在处于高速航行状态时具有一定的优越性。

基于STAR-CCM+的进气道优化设计

为提高进气道设计效率,缩短开发时间,基于STAR-CCM+的进气道优化设计方法,建立汽油机进气道稳态参数化模型,利用STAR-CCM+Design Manager中的Sherpa优化算法进行目标为y滚流比和进入燃烧室的新鲜空气质量流量最大化的多目标优化。仿真结果表明:y滚流比和进入燃烧室的新鲜空气质量流量之间存在明显的trade-off竞争关系;与基准设计相比,最优设计的y滚流比提升了15.6%,进入缸内的空气质量流量提升了22.3%。该研究方法可以实现快速自动化的汽油机进气道优化设计,减少设计周期,提高设计效率。

基于STAR-CCM+的淋胶管淋胶均匀性研究

淋胶管是聚氨酯泡沫合成轨枕生产中的关键部件,其主要作用是将树脂淋胶到纱线上,淋胶管淋胶越均匀,产品成型质量越好。基于流体仿真软件——STAR-CCM+,研究了淋胶管各结构参数对淋胶均匀性的影响。结果表明:中间管内径越大,淋胶小孔处壁厚越厚,淋胶小孔孔径越小、数量越少,淋胶均匀性越好;而淋胶管入口内径对淋胶均匀性影响甚微。基于该研究结果,对淋胶管进行结构优化,优化后的淋胶管淋胶均匀性相比原结构具有明显改善,淋胶均匀性由71.9%提高到96.6%。该研究结果对于聚氨酯泡沫合成轨枕的实际生产及其他类似的淋胶管设计及应用都具有重要的参考价值。

基于STAR-CCM+的小型无人双体船水动力性能分析

[目的]旨在系统性研究小型无人双体船的水动力性能。[方法]基于STAR-CCM+数值仿真软件,数值模拟小型无人双体船在不同弗劳德数Fr下静水状态和自航状态时的水动力性能。仿真选用非稳态RANSE模型,使用动态流体相互作用(DFBI)模型和重叠网格功能模拟双体船的纵倾与垂荡,并采用体积力法代替推进器的作用。使用摩擦阻力系数经验公式验证小型无人双体船在静水状态下的仿真结果,同时将自航试验结果与自航状态下的仿真结果进行对比以验证仿真结果的准确性。[结果]结果表明,当推进器转速为3000 r/min时,小型无人双体船在自航状态下的总阻力与静水航状态下的相差21.099%;在不同的推进器转速下,小型无人双体船在自航状态下的推力仿真值与试验值间的相对误差均小于10%。[结论]仿真值与试验值的对比验证了仿真的可靠性,采用体积力法研究的船体在自航状态下的水动力性能与静水状态下的差异较大,所用数值方法可为进一步预报双体船的水动力性能提供参考。

基于Star-CCM+二次开发的飞机外流场数值模拟

为了在飞机气动外形设计中获得较为理想的气动性能,必须经过多次的几何建模、模型优化、网格划分、CFD流场数值模拟以及数据采集与分析等过程,其过程耗时耗力且易出错。以DLR-F6翼身组合体为例,基于Star-CCM+软件对飞机外流场数值模拟流程进行二次开发,并给出了部分功能的关键代码。二次开发程序包括以下主要功能:模型导入以及几何处理、网格划分、物理模型选择、边界条件设置、监测点以及监测面设置、计算参数设置以及计算结果查看等等。研究结果表明,使用Star-CCM+二次开发的方法可使飞机外流场的数值模拟按照规范而简单的流程进行,实现一键设置,提高飞机外流场数值模拟的工作效率,保证计算精度以及迭代计算结果的一致性,避免了模拟过程中的遗漏或错误。

“华龙一号”非能动安全壳热量导出系统程序与STAR-CCM+程序耦合计算方法

为更好地对“华龙一号”(Hua-long pressurized reactor 1000,HPR1000)非能动安全壳热量导出系统(passive containment heat removal system,PCS)周围的流场和浓度场进行分析,针对HPR1000 PCS基于漂移流模型开发了一套一维自然循环瞬态计算程序,并将该系统程序与STAR-CCM+程序开展耦合计算研究。PCS程序读取来自STAR-CCM+程序计算的温度、压力及气体组分参数开展计算,并将PCS传热管温度作为返回值传递给STAR-CCM+程序,通过在PCS传热管壁面附近第一层网格内设置冷凝通量的方法将PCS冷凝量及冷凝对应能量从系统中移除。研究结果表明,采用经过验证的PCS程序和耦合计算方法对PCS空间进行计算分析,可以有效控制空间内的温度和压力,PCS周围形成明显的温度和浓度梯度。本研究建立的PCS程序与STAR-CCM+程序耦合计算方法能够用于后续HPR1000及华龙后续机型的PCS研究。

基于STAR-CCM+多边形网格的垂直轴风机的仿真分析

目前主流的风力发电机以水平轴式为主,除此以外还存在一种垂直轴风机,其与水平轴相比在某些方面有着一定的优势,然而垂直轴风机领域的研究还较少,技术及理论都不够成熟,使得垂直轴风机一直得不到较好的应用。为了得到一种更具实用价值的垂直轴风力发电机,本文以传统的H型垂直轴风机为基础进行改进,添加了辅助电机和电磁锁等结构,解决了H型垂直轴风机的自启问题。同时,为了将风机的发电功率最大化,需要得到风机在各风速工况下的最佳转速,使用STAR-CCM+的多边形网格,并引入k-ε湍流模型进行垂直轴风力发电机流场仿真模拟。通过改变环境风速和风机转速,对比不同工况下的发电功率,找到各环境风速下的最佳的风机转速。仿真结果表明,当风机转速是当前环境风速的2.5倍时,风机的发电功率最大。

基于Star-CCM+的滑行艇水动力性能模拟计算

为研究滑行艇在波浪运动中的水动力性能,基于STAR-CCM+软件平台,使用VOF方法,结合RNG k?ε模型,通过求解Navier-Stokes方程,对水面滑行艇的直航运动进行数值模拟,得出滑行艇阻力随航速的变化情况及其升沉和纵摇随频率和波长变化的一般规律。将软件模拟值与船模试验值进行比较。研究结果表明:在STAR-CCM+平台上模拟水面滑行艇直航运动水动力性能具有可行性和准确性。

基于STAR-CCM+的帆板帆翼空气动力性能数值模拟

利用计算流体力学软件STAR-CCM+对奥运会比赛用帆板及帆船帆翼的空气动力性能进行了数值模拟,得到了不同攻角下的帆翼在粘性流场下的数值模拟结果和相应的升力系数及阻力系数。对不同攻角下的升力系数和阻力系数计算结果与实验结果进行了对比,通过比较可以看出利用STAR-CCM+软件能够快速有效地预报帆翼空气动力性能和流场。

基于STAR-CCM+的简单流体模型CFD研究

计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,简称CFD)是20世纪60年代起伴随计算机技术迅速崛起的学科。经过半个世纪的迅猛发展,这门学科己相当成熟,各种CFD通用性软件包陆续出现,成为商品化软件,为工业界广泛接受,性能日趋完善,应用范围不断扩大。至今,CFD技术的应用早己超越传统的流体力学和流体工程的范畴,如航空、航天、船舶、动力、水利等,而扩展到化工、核能、冶金、建筑、环境等许多相关领域中去了。STAR-CCM+作为其中杰出的一员,以其简易的操作界面,强大的网格生成技术,最新的数值算法而引领着CFD软件的潮流。STAR-CCM+采用了服务用户的系统,能够实时监控计算中的结果数据(矢量、标量及统计结果图表),工程师还可将任意分析参数(流量、力、温度等)作为计算收敛条件来使用,STAR-CCM+紧扣10亿左右网格的大规模分析为目标,不仅在解算器方面,而且在前后处理器方面也实现了并行化,用户只需在界面上指定机器名和CPU数,就可以全面实现并行处理。

基于STAR-CCM+对5415船模的阻力预报

以5415船模为研究对象,介绍了STAR-CCM+对5415船模的数值仿真过程,对该船模的阻力、升沉及横倾角进行了数值计算,并与现有的试验值进行对比,验证了STAR-CCM+对该船型在静水运动中数值模拟的有效性;研究表明:总阻力系数、剩余阻力系数都是随Fr增大而增大,当Fr<0.35时,增长缓慢,当Fr>0.35时,增长迅速;同时在Fr=0.35时,横倾角发生了显著的变化,Fr=0.35是该船模静水阻力性能发生变化的分界点。

基于STAR-CCM+的潜艇周围复杂流场数值模拟

为研究潜艇周围复杂的流场分布,本文基于STAR-CCM+软件平台,结合SST k-?模型,通过求解Navier-Stokes方程,分别对均匀来流以及非均匀来流这两种来流方式下潜艇做直航运动以及斜航运动这四种工况下的周围流场进行数值模拟.首先计算了均匀来流下潜艇做直航运动时不同航速下的阻力以及表面不同位置处压力系数及摩擦阻力系数分布,与实验结果符合良好.接下来对四种工况下潜艇周围流场中的漩涡分布,尤其对位于指挥台围壳与尾翼这些附体附近区域的漩涡分布进行了分析,同时还计算了非均匀来流情况不同速度分布形式下潜艇的受力以及力矩,为潜艇平台回收AUV时路线选择提供参考.

基于STAR-CCM+的IGBT散热翅片结构设计研究

IGBT元件作为电机控制器的核心元件,其散热性能将直接影响到控制器的稳定性。根据一种IGBT元件的散热要求,在常规矩形散热器的基础上设计了底为3 mm,高为1 mm的等腰三角形散热器和上底为1 mm,下底为3 mm,高为1 mm的等腰梯形散热器。分别对3种散热器的IGBT模块进行了三维建模和理论结温计算,并利用计算流体力学分析软件STAR-CCM+对3种IGBT模块在不同翅片高度、翅片厚度及翅片间距下进行了数值模拟。通过分析IGBT模块的温度场和矢量场,结果表明:仿真结果与理论计算结果误差均在5%左右;且3种散热器下的IGBT模块在翅片高度为34 mm、翅片厚度为2.8 mm以及翅片间距为2.8 mm时,其散热性能能够达到最优。

基于STAR-CCM+汽车散热器的换热分析及结构优化

以汽车发动机冷却水箱C207散热器为研究对象,基于计算流体力学软件STAR-CCM+对散热器进行流固耦合模态分析,运用线性回归分析方法确定冷却液参数数据的回归模型,并导入自定义场函数中,采用标准K-Epsilon湍流模型分析冷却液在散热器水道内的温度、压力以及速度变化情况.为了提高散热器的换热效率,对散热片结构进行改善和优化,最终得到较好的换热效果.

基于STARCCM+的离心式冷却水泵叶轮优化设计

为解决汽车冷却水泵叶轮在设计优化中存在设计周期长、优化方法不明确等问题,基于离心泵设计与计算流体动力学(CFD)理论,设计一种半开式叶轮并进行优化.首先确定叶轮各项结构参数并通过三维建模软件CATIA V5对水泵进行实体的初步建模,然后利用CFD计算软件STAR CCM+对水泵设计模型进行性能仿真分析,得到水泵截面的绝对压力云图、相对速度矢量图以及湍动能分布图,最后通过MATLAB遗传算法工具箱以水泵总的能量损失最小为目标对叶轮进出口宽度、进出口直径、进出口角度等主要结构参数进行优化,从而得到水泵叶轮最佳设计参数.研究结果表明:通过对多个工况点下优化前后冷却水泵性能仿真对比,MATLAB遗传算法工具箱在对水泵的优化过程中起到重要的作用,在寻找叶轮结构参数最优组合时具有明显优越性,且结果合理可靠,经叶轮优化后的水泵性能优良,额定工况下水泵效率提高了2.3%.

基于STAR-CCM+的发动机冷却风扇CFD仿真分析

为了分析发动机冷却风扇的运行性能,对其进行了仿真分析。先将实体模型导入Hypermesh中划分面网格,再导入STAR-CCM+中生成体网格;然后建立风扇的CFD模型并进行仿真分析,对该风扇的流场和压力场进行了模拟,得到了流量和噪声的影响因素,同时验证了CFD仿真分析的可靠性。