泵站圆弧扩散型正向进水前池泥沙体积浓度分布特征

以多泥沙河流为取水水源的泵站正向进水前池存在泥沙沉积、泵站性能降低等问题.选取甘肃省景泰川电力提灌工程某泵站正向进水前池作为研究对象,设计圆弧扩散型正向进水前池体型结构,采用Fluent软件基于Realizable k-ε模型和Mixture多相流模型开展数值模拟计算,获得圆弧扩散型正向进水前池的泥沙体积浓度分布特征,揭示圆弧扩散型边墙收缩程度对前池内水沙运动特性的影响.结果表明:沿垂直水流方向,圆弧扩散型正向进水前池内泥沙体积浓度分布中间低、两侧高;沿水深方向,前池内泥沙体积浓度分布由表层至底层逐渐升高.相较直线扩散型正向进水前池,圆心角为44°的圆弧扩散型正向进水前池内高含沙区面积降低41.77%,泥沙淤积减少43.60%.研究成果可为同类型泵站前池优化设计提供指导与参考,有效促进泵站工程提质增效.

复合控制技术在高空台进排气调压系统中的技术研究

高空台进排气压力调节系统是实现航空发动机高空台模拟试验的主要设备,进排气压力调节系统调节性能的好坏直接决定了发动机高空台模拟试验的置信度。通过对进排气压力调节控制系统的特性分析,阐述了开展复合控制技术研究在发动机高空模拟试验中的必要性和应用前景。详细介绍了建立前馈和反馈控制的进气复合压力控制系统和将常规PID控制和模糊控制两种控制策略结合起来,构成兼有两者优点的排气环境压力控制系统的具体实施方案。在半物理仿真台的试验结果表明,该控制方案是可行的。

带前体压缩的前掠侧压式进气道实验及数值研究

为提高侧压式进气道流量系数,设计了一种前机身顶压与侧压相结合的前掠侧压式进气道,在马赫5.3小高超风洞中完成吹风实验,并用FLUENT软件对进气道流场进行了数值模拟,分析了主要流动特征,获得了进气道基本性能。实验结果表明,马赫5.3设计状态下,这种前掠侧压式进气道的流量系数可以达到0.85以上,比一般后掠进气道提高20%左右。通过数值及实验研究发现,进气道下游隔离段内由于上下壁面的巨大压差导致顶板对称面两侧出现对涡,涡面将隔离段内的流动分为高速高能区与低速低能区两种流动。

4种布局形式下超声速飞行器进气道气动特性实验对比

通过风洞实验数据对比分析了4种布局形式下超声速飞行器进气道的速度特性、迎角特性和侧滑角特性,所研究的进气道布局形式包括轴对称进气道、下颔式进气道、双下侧二元进气道以及"X"型倒置二元进气道,且均为定几何混压式进气道。结果表明:(1)4种布局形式进气道性能随马赫数的变化趋势基本一致,唯有"X"型倒置二元进气道的流量系数在封口马赫数达到1后略有下降;(2)在实验范围内,下颔式进气道和双下侧二元进气道均具有良好的正迎角性能,其中以双下侧二元进气道正迎角性能最好,但是负迎角性能都较差,轴对称进气道和"X"型倒置二元进气道在6°迎角以内随迎角增加性能虽有减小,但总的来说下降不大,然而当迎角大于6°时,性能急剧降低;(3)在小侧滑角4°以内,轴对称进气道、下颔式进气道和"X"型倒置二元进气道性能均下降不大,而双下侧二元进气道则相对较差。

高超侧压进气道前/后掠的数值分析和比较

侧板构型和唇口位置是影响侧压式进气道性能的关键参数。选取了5个具有一定代表性的状态点对前/后掠进气道模型进行了计算和分析,重点比较了当侧板前/后掠时进气道的流量系数、压升、出口气流均匀度等性能。通过对比分析,发现侧板前掠时进气道的流量系数、压升大于侧板后掠结果,且进气道出口流场更均匀。当马赫数较低时,前/后掠进气道性能差别比较明显:同为50%溢流窗,来流马赫数4时,侧板前掠的进气道流量系数比侧板后掠的情形高出7.7%;而当来流马赫数为8.09时,侧板前掠的进气道流量系数仅高2.6%。

直升机红外抑制器两种进气方式下的实验研究

利用地面模拟试验件通过实验比较分析了两种进气方式对红外抑制器性能的影响。为了模拟直升机前飞和悬停两种状态,在模型上端开口,分别引入旋翼下洗气流和前端进气,对比分析了这两种状态下模型壁面温度和红外辐射强度的大小。结果表明：引入速度为18 m/s的旋翼下洗气流使得模型壁面内外两侧均受到冷却气膜的保护,从而使壁面温度降低了36%;同时再引入流量为0.2 kg/s的前端进气,可使红外抑制器模型在3～5μm和8～14μm的红外辐射强度分别降低为原来的11%和28%。

椭圆形进口集流器对多翼离心风机性能影响的实验研究

针对中央空调中广泛使用的多翼离心风机,设计了一种新结构的椭圆形进口集流器,实验研究了这种集流器对风机性能的影响.研究结果表明:适当增加集流器出口面积有利于改进风机的气动性能,但同时噪声有所提高;相比传统集流器,具有合理参数及安装位置的椭圆形集流器能够更好地提高风机的综合性能.当椭圆形集流器的偏心角θ为0°、偏距比ε1和ε2均为0.067时,风机在变转速工况范围内的风量增加了8.8%～12.8%,总效率提高了1.7%～4.6%,噪声降低了0.4～0.6dB;当θ为30°、ε1和ε2均为0.067时,风机风量增加了2.5%～6.0%,总效率提高了0.6%～1.4%,噪声降低1.2～1.5dB.实验结果为改进前向多翼离心风机的性能提供了一条可以继续探索的途径,也可为完善该类风机的设计方法提供参考.

直升机旋翼机身发动机耦合流场数值模拟

运用计算流体力学(CFD)数值工具研究旋翼机身发动机空气动力干扰.通过生成多块贴体网格,运用有限体积方法直接求解了不可压N-S方程.分析了某直升机低速前飞时的流场性质.首先对孤立机身周围粘性流场进行数值模拟,然后运用作用盘模型分析了旋翼机身空气动力干扰对机身压力分布等方面的影响;最后运用简单的发动机模型分析了发动机进出口对直升机流场的影响.

进口弯管对前向离心通风机性能影响的研究

以高压小流量前向离心通风机为研究对象,通过气体动力性能试验和流体动力学数值模拟研究了在不同进口位置连接90°弯管后对风机性能的影响。研究表明,风机进口直接接弯管基本不会对风机性能造成影响;附加D(接管的通流直径)和2D长度直管段对风机性能的影响较大,且大流量段性能恶化明显;附加4D长度直管段时风机性能有所改善。

支板布局对三维侧压式进气道特性的影响

对采用前掠、后掠及混合掠支板布局的三维侧压式超燃发动机进气道（工作马赫数4～6）开展了数值计算，详细比较了不同支板布局的流场波系、边界层发展以及总体性能特征，主要结论有：（1）后掠支板进气道的起动马赫数范围较宽，但附加溢流大，需前移唇口保证流量系数，结果上顶板反射激波加强，总压损失和流场畸变较大；（2）前掠支板进气道能保证较高的流量系数及总压恢复系数，但低马赫数起动困难；（3）混掠支板进气道综合了前掠与后掠布局的优点，能够保证较宽马赫数范围内的工作和较优的进气道性能，但需优化。

纤维质燃料正向阴燃传播的数值分析

根据多孔固体燃料3步反应动力学机理,建立了2D非稳态纤维质材料水平填充床正向阴燃的数学模型。阴燃的化学动力过程包括燃料吸热热解、燃料放热氧化及焦炭的放热氧化3个过程。该模型既考虑了固-气之间的热交换,也考虑到了气体在多孔介质内的扩散系数的变化。辐射换热采用扩散近似的方式在模型中予以考虑。应用该模型,数值模拟了来流速度对阴燃速度及平均最高温度的影响,结果表明:阴燃传播速度与来流速度基本上呈线性关系,来流速度对阴燃最高温度影响不大。同时也模拟了燃料阴燃温度分布、燃烧过程中气体组分(O2,CO,CO2,H2O)及固体成分(燃料、焦炭和灰分)的变化过程。数值计算阴燃速度与实验速度基本吻合。

前伸式双叶片污水泵设计和通过能力试验

阐述了前伸式双叶片污水泵运行效率高、振动小、噪音低、运行平稳、固体通过能力好,特别是纤维性固体的通过能力好等特点,分析了该泵叶轮结构特点,提出了叶轮水力设计方法,通过实例说明其设计过程,并对设计的前伸式双叶片污水泵进行了试验验证.指出前伸式双叶片污水泵具有良好的综合性能的原因在于:采用叶片式结构,具有与普通叶片泵相当的效率;采用2叶片叶轮,减少流道的拥堵,提高了固体颗粒的通过能力;叶片大幅度前伸,对于少叶片数的泵来说,只要设计得当,不会引起进口排挤,有利于大大提高抗缠绕能力.

柴油机进气道流通特性的分析与设计

选取UG和Matlab软件作为进气道开发平台;通过引入表征气道面积利用率的函数分析了气门喉口处的流通特性;并应用正向设计方法直接得到了进气道CAD实体模型。由于正向设计方法增加了缸盖设计方案选择的多样性,为缸盖冷却水套流场优化和机械强度校核提供了更富余的调整空间。

叶片进口安放角对泵作透平外特性影响的数值模拟与验证

为充分探究离心泵作透平专用叶轮叶片进口安放角的确定方法,该文建立了液力透平专用叶轮叶片进口安放角与设计流量的关系表达式;基于ANSYS Blade Gen与NX软件,分别设计了4个不同叶片进口安放角的透平专用叶轮;在试验验证基础上,通过全流场数值计算,分析了叶片进口安放角对透平外性能的影响。结果表明:叶片进口安放角从60°增大到72°、90°和105°时,透平高效点对应的流量分别为85、90、100和110 m3/h,4台透平数值计算最高效率点流量与理论计算设计流量基本吻合,表明采用该文推导的设计流量与进口安放角的关系式合理。外特性性能曲线显示随叶片进口安放角增大,透平高效点向大流量偏移,最高效率值有所下降,且下降的速率增大。综合考虑透平最高效率及高效区范围,对于比转速为193蜗壳式单级单吸离心泵反转作透平,叶片进口安放角宜设计在60°与90°之间。该研究可为液力透平专用叶轮设计提供参考。

基于PLC的SHMFF磁体冷却水水温控制系统

介绍了一种基于PLC的稳态强磁场实验装置(SHMFF)磁体冷却水水温控制系统。给出系统的硬件构成、软件功能和组态设计。在分析系统工艺机理的基础上,针对磁体入口水温控制超调量较大的问题,提出一种前馈-反馈温度控制策略。结果表明:系统可以在不同磁体上实现稳态精度约±0.2℃、调节时间约3min的控制性能;磁体出口水温TE432作为扰动量起到前馈作用,使超调量降到10%以内。

提高超声速压气机级喘振裕度方法研究

在超声速压气机气动设计时,为实现设计点高性能和宽喘振裕度,提出采用优化方法以设计点性能为目标进行叶片设计,通过转/静子叶片几何手动修改提高压气机喘振裕度。以NASA Rotor 37为原型,应用此方法进行更高性能超声速压气机转子气动设计,并匹配静子,构成压气机级。结果表明:超声速压气机转子通道激波推出和静子大攻角分离是失速发生的主要原因,因此分别进行转子叶片前掠设计、改变叶尖稠度,以控制激波位置,单转子喘振裕度可从约7%提高到18%以上;静子上采用前掠、切向弯、修改叶片数及几何进口角等措施,最终将此压气机级的喘振裕度由约18%提高到30%以上。

小型多翼离心风机叶片斜切分析及试验研究

在小型多翼离心风机叶轮的设计中采用叶片进气端斜切,通过改变风机进口结构来改善气流在进口转弯处流动的不均匀特性,可以有效提高风机性能。本文依据CFD理论,分别对原风机叶轮以及采用两种不同斜切叶片方式的叶轮,利用Solidworks及其数值模拟模块Flow Simu-lation建模并模拟计算,对比分析得出了叶片斜切对风机性能的影响,并以此为依据制作三种风机实体进行性能试验对比研究,结果表明风机叶片斜切对改善风机性能有着重要影响。

大型潜水泵泵站侧向进水形式的技术分析

针对大型潜水泵泵站,比较前池正向进水与侧向进水形式的特点,分析侧向进水形式的配水流态,并提出整流措施。以上海虹口港、杨浦港地区旱流污水截流工程为实例,介绍采用侧向进水形式,并配以整流措施的工程方案,经实践证明,方案是合理的,可减小土建投资。

一型逆时针主旋翼的双发直升机进气流场数值仿真分析

通过数值仿真方法模拟了一型逆时针主旋翼的双发直升机在稳定前飞、侧飞、悬停状态下的流场,获取了不同飞行状态下的进气总压损失和进气温升。结果显示:稳定前飞时发动机进气面平均总压损失随飞行速度增大而增大,最大约为1.61%;侧飞时下游发动机进气道外侧区域存在较大的进气总压损失,且下游发动机进气存在较大温升;同速度下右侧飞时下游发动机进气温升幅度更高,对发动机工作性能影响更大;悬停状态下发动机进气面平均总压损失最大约为1.14%。通过与该型直升机飞行数据对比,验证了数值仿真结果的有效性。研究结果可以为国内同类型直升机试飞科目规划和发动机安装损失评估提供参考。

周向总压畸变进气下叶片前掠对转子稳定性的影响

以跨声速压气机NASA转子11为原型进行前掠改进,对得到的前掠转子与原型转子内流场进行了定常数值模拟,结果表明:在设计转速下前掠转子的性能有所提高,尤其是近失速流量有明显的降低.在周向总压畸变进气条件下,对转子11和前掠转子进行了非定常数值模拟,两者的性能较均匀进气条件下都出现了不同程度的下降,但前掠转子的近失速流量仍明显低于转子11,这是因为转子11叶尖区域处气流较前掠转子更易堵塞.