StarCCM2.0中高性能线程池模型的研究与实现

线程池技术能够显著减少处理器的闲置时间、增加应用服务器的吞吐量、提高应用服务器的性能。文章从建立线程池的抽象队列模型入手,分析了StarBus3.0中线程池模型的局限性,提出了一种高效可适配的线程池模型应用于StarCCM2.0应用服务器中以派发构件请求。测试结果表明,这种线程池模型能够灵活地适应更大范围的突发请求数,极大地提高了应用服务器处理大量突发请求时的性能。

仿生水下机器人的总体设计与分析

面向海洋牧场监测工作,设计了一款仿鲨鱼型水下机器人,提出了总体设计方案,计算了水下机器人的重心浮心,利用STARCCM+软件对水下机器人的外部流场进行仿真计算,找出压强较大的部位,为后期制作和选材提供参考。

浮动式海洋能源转换平台水动力特性研究

海洋能作为一种具有巨大潜力的清洁能源,在未来的能源发展中扮演着重要的角色。文中考虑到海上资源丰富,又结合现有技术水平设计了一款集太阳能、风能、波浪能三位一体的浮动式海洋能源转换充电平台。设计目的是为不同的水上用电设备(如电动船、水下机器人等)进行能源补给,保证充电效率。平台在海洋中的稳定性十分重要,文中利用STARCCM+软件作为分析工具,采用直接输入造波法,通过模拟五阶波,对充电平台在3.3 m波高下的六自由度响应进行仿真分析,得出横荡时幅值变化较大,然后计算不同波高、不同周期和不同来流方向下对横荡幅值的影响。结果表明,随着波高增大,横荡幅值变化范围减小;随着周期增加,幅值变化越平稳;在不同的来流方向下,随着时间的变化,幅值变化缓慢增大。通过对平台在不同波高、不同周期和不同来流方向下的横荡运动响应对比图得出,在某些时刻横荡幅值出现了不稳定的状态,但长期来看,其变化呈现出平缓而上升的趋势并且发现长周期的幅值变化相对于短周期更为稳定,为后续课题研究提供参考。

基于STARCCM+的通机整机流场特性分析

依据计算流体动力学的方法,采用STARCCM+软件对整机流场特性进行数值分析,探究了通机整机流场计算域的网格参数控制策略;在探讨的网格控制策略研究结论的基础上,利用该网格控制策略对某司两种不同通机机型(A型整机、B型整机)进行网格划分并对整机流场进行数值求解,结果表明A型整机流场中更多的风量流向了温度较高的喷油器侧,且流出缸头后受导流板的作用使消音器排气管附近的速度分布远好于B型整机;A型整机的流场分布优于B型整机流场。A型整机缸头的风道设计及导流板的结构与位置设计可为B型整机流场优化提供参考。

利用StarCCM+模拟K-epsilon湍流模型下的预混燃烧

文章利用StarCCM+软件建立模拟钝体燃烧器的典型实验模型,通过在K-epsilon湍流模型中模拟预混燃烧,比较了不同模型对模拟结果的影响。为了验证模拟的可靠性,文章将软件的仿真结果与其他研究团队真实测量的实验数据进行比对,进而优化建立的仿真模型。

基于StarCCM+的电动汽车液冷电池组散热器仿真分析

为了解纯电动汽车电池包液冷散热系统散热器的散热性能,对液冷散热系统进行结构分析和仿真分析。首先对纯电动汽车电池组液冷散热系统进行结构分析,然后在CATIA中建立散热器三维实体模型,并导入StarCCM+中,利用其自带的网格划分功能划分多面网格,并设置仿真参数。对电动车行驶过程中由于故障原因导致的散热器高温现象进行了冷却方案设计。最后,利用StarCCM+得到不同方案下散热器温度场、速度场及温升情况,分析不同冷却方案下散热器冷却速度,得出最优冷却方案。

液固外循环流化床内喷嘴对流场影响的数值模拟

喷嘴是影响液固外循环流化床内颗粒循环的关键部件.应用STAR CCM+软件,基于Realizable-湍流模型和壁面函数法,采用SIMPLE算法对压力和速度场进行耦合求解,讨论了喷嘴位置与口径比对速度、压力、湍动能以及涡强分布规律的影响.结果表明,喷嘴口径比是影响压力、射流中心速度、阻力大小的关键因素,当喷嘴口径比为0.375时,压降最小,且阻力较小,利于流体循环.流体经喷嘴喷出后,因射流区速度梯度较大而产生剪切力,形成涡旋,当喷嘴安装位置为0 mm时,涡旋达到最大,卷吸力最强.

考虑参数时变的电池包电热耦合建模

在对动力电池包散热系统进行设计时,以往采用有限元建模估计电池温度存在着不能与控制算法进行实时仿真的问题,基于此提出一种在MATLAB/Simulink中依据电池的生散热特性搭建的电热耦合模型,用于实时估计电池包温度变化。动力电池电热耦合模型主要由电池等效电路模型及热模型两部分组成,利用电池充放电试验,使用遗传算法离线辨识时变条件下的等效电路模型参数,热模型参数通过理论分析动力电池的产热方式和散热方式计算得到。等效电路模型和电池热模型通过内阻-温度的关系相互耦合,从而建立单体电池电热耦合模型。通过分析电池模组中热量传递方式,建立冷却流道温度模型,从而进一步完善电池包的电热耦合模型。将电池耦合模型与通过STAR-CCM+数值模拟温度对比,二者误差基本处于1℃左右;同时电热耦合模型端电压仿真结果能较好地跟踪实测端电压;而且能合理地描述电池包内降温过程温度分布。研究结果表明电热耦合模型可以有效估计实际电池包的温度变化,从而达到缩短电池包热管理控制策略开发周期的目的。

滑行艇阻力计算方法对比研究

[目的]小型快艇具有机动灵活、隐蔽等特点,滑行艇作为小型快艇的重要种类,被广泛应用于民用和军事用途,因而准确计算滑行艇阻力对滑行艇性能的改进就显得尤为重要。[方法]首先,基于根据美国62系列滑行艇船型资料设计得到的一型滑行艇,分别运用半理论半经验方法和CFD方法对该型艇模型阻力性能进行计算,然后,通过船模试验予以验证并对采用各种方法所得计算结果进行分析。[结果]研究表明,半理论半经验方法可以较好地模拟该型滑行艇阻力变化趋势,CFD方法在高速滑行状态下可以达到较高的计算精度,最小误差仅为0.38%。[结论]所得结果表明STAR CCM+软件能够有效模拟该型滑行艇的阻力性能,而在具体计算中采用何种方法则可根据所需精度和条件进行相应的取舍和选择。

基于CFD仿真与水池实验的邮轮吊舱推进器模型敞水特性研究

随着国际邮轮产业发展迅速,基于吊舱推进器良好的性能表现,各类邮轮大多采用吊舱推进器的推进方式。本文根据某豪华邮轮所采用的拖式吊舱推进器,通过特定的优化方法改变其螺旋桨螺距,得到2个不同参数的螺旋桨。通过模型实验和数值仿真方法,计算出原螺旋桨与优化后螺旋桨的敞水效率,有利于降低能耗,提高邮轮运营经济性。本文采用CFD软件Starccm+采用MFR方法,运用标准k-ε方程对2个不同参数的螺旋桨的吊舱推进器模型进行仿真计算,然后对其进行水池实验得出实验下吊舱推进器敞水效率。通过在多组推进速度情况下对比2个配有不同螺旋桨的吊舱推进器的敞水性能曲线寻找优化后螺旋桨的性能提升点。通过对吊舱推进器模型的仿真和实验的预测为实际吊舱推进器螺旋桨设计提供依据。

数值波浪水槽波浪传递性能研究

随着计算机运算能力的快速增长,数值水槽模型成为海洋装备和沿岸工程中越来越重要的研究工具,而波浪传递过程中的衰减情况是衡量数值波浪水槽质量的重要指标。本文通过STARCCM+软件,使用不可压缩流体N-S方程与VOF流体体积法基于传统纯粘流和势粘流相结合的方式建立数值波浪水槽,分析并对比2种数值波浪水槽的性能。结果表明,相比纯粘流数值波浪水槽,基于势粘流相结合的数值波浪水槽的波浪在传递过程中衰减更小,具有更高的稳定性。

考虑空气卷入效应的甲板上浪数值模拟

利用大型CFD商业软件StarCCM+,针对甲板上浪试验进行三维尺度下的数值模拟,考虑空气的可压缩性,分析卷入空气泡对甲板上浪载荷的影响,结果表明,数值计算值和试验值符合较好,并且较二维尺度下的数值模拟更加精确,卷入的空气泡会影响其附近的压力场,在空气泡的前进方向前后端分别形成低压区和高压区。可压缩空气的空气垫的效应会使上浪砰击载荷得到缓和,峰值压力减小,作用时间变长。

船用细水雾灭火喷头结构优化与分析

根据液体的雾化和灭火机理,对细水雾的液滴形成和破碎过程、影响液体雾化的因素、多种船用细水雾喷头结构的优劣进行分析,得到细水雾雾化对喷头的基本要求。设计船用喷头采用螺旋内流道,使液体在室内进行强烈的旋转,以提高水雾动能,加强离心雾化效果,增强灭火能力。运用STAR-CCM+对直射式喷头和改进的离心喷头进行对比分析,得到流场以及流场内有关面上的压力、速度、流动迹线以及液相水的体积分数。结果表明,螺旋流道的离心结构喷头可以增大喷雾半径、扩大保护范围、提升灭火效果。

基于STAR-CCM+的导管螺旋桨黏性流场计算方法研究

以19A导管配ka4-70、螺距比为1.0的螺旋桨为研究对象,通过求解RANS方程,采用CFD方法并借助STAR-CCM+流体软件,对其敞水性能进行了数值研究,与现有试验值进行了比较,从而探讨了不同网格类型和不同湍流模型对其敞水性能计算精度的影响。分析了特种推进器在进速系数为0.3时的黏性流场特性,验证了采用STAR-CCM+进行导管桨性能数值模拟方法的可靠性,为之后的导管桨黏性流场数值研究提供了参考意见。

电池热失控防护方案仿真分析

动力电池热失控是一种连锁反应,最终有可能导致电池起火甚至爆炸,研究动力电池热失控防护方案具有重大意义。文章针对锂离子电池热扩散防护问题,以40 Ah三元软包锂离子电池为研究对象,采用加热方式诱导电芯热失控,确定电芯本体在失控过程中的温升情况及失控位置,从而确定模组热失控防护方案。根据电芯热失控数据,利用Starccm+仿真软件搭建加热条件下模组热扩散模型,研究了阻燃材料对锂离子电池热扩散行为的影响以及阻燃材料在电池失控过程中温度变化,验证防护方案是否有效。结果表明:相邻电芯增加阻燃材料能防止电芯连续热失控,避免引燃相邻模组,方案有效。仿真结果为热扩散试验提供理论依据,缩短设计周期,节约设计成本。

非对称开窗结构对百叶窗翅片散热能力影响分析

为了探索非对称开窗结构对百叶窗翅片散热能力的影响,以8种非对称开窗结构的单周期翅片单元为研究对象,通过STARCCM仿真软件,在6种空气入口速度条件下,对出口温度T_(out)、进出口压降△P、内部流场和综合评价因子j/f^(1/3)对比分析,得出翅片开窗结构非对称性与散热能力的关系。研究表明,针对同一个非对称开窗结构翅片,不同的空气入口方向对散热能力无影响,在空气入口流速小于3 m/s条件下,翅片开窗结构非对称性变化不影响翅片散热能力,在空气入口流速大于3 m/s条件下,开窗结构非对称性较大的百叶窗翅片散热能力高于非对称结构较小的百叶窗翅片,并且入口流速为6 m/s时,性能的提升达到峰值2.6%。

基于场协同理论的卡车冷却模块散热性能优化

在传统卡车热管理系统设计中往往将冷凝器布置在轻卡一侧,如今随着散热器性能的换热性能的提高,可以将冷凝器集成在散热器前方,以求降低整车成本与紧凑前舱布置,为优化采用集成冷凝器方案后的冷却模块散热性能,本文采用STARCCM+软件对某款卡车前舱进行模拟计算,获取了不同前置冷凝器布置位置下的前舱中的速度场与温度场,在此基础上利用场协同理论对其换热效果进行了分析,确定将冷凝器布置在散热器中部为最优布置方案。

不同间距对旁靠浮式系统的影响

在两旁靠浮体水动力性能研究中,我们将面临着不同的间距对两旁靠浮体产生的影响问题。本文基于粘流理论,利用STARCCM+软件对不同间距情况下的两浮体六自由度的运动、系泊缆绳的受力以及波面的升高情况进行对比分析。分析中我们可以发现不同的间距对两旁靠浮体的影响是不可忽视的,其中,间距越小,影响越剧烈。