高速轴承腔回流泵送密封全周期运转特性分析

针对高速轴承腔回流泵送密封启停阶段和高速状态不同的运转特性,对其全周期运转工况进行研究。应用有限元热流固耦合数值分析方法,建立高速轴承腔回流泵送密封分析模型,研究回流泵送密封的泄漏量、温度分布和端面变形在全运转周期转速内的变化情况;搭建高速轴承腔回流泵送密封试验台,得到其泄漏和温升情况并验证数值分析结果。结果表明:回流泵送密封可有效实现全运转周期的密封效果,其中低速运转时仅出现微量泄漏,高速运转时为零泄漏;动静环接触位置温度最高,端面外侧温度下降较快,低速运转时温升速率较快,达到临界开启转速时温度呈下降趋势;超过临界开启转速后,随转速继续增加温度缓慢上升,高速运转温度低于低转速情况;动静环端面内侧变形较大,动环变形量大于静环,端面变形随转速变化趋势与随温度变化趋势类似,高速运转下端面变形小于低转速下。研究结论为高速轴承腔回流泵送密封的分析与试验提供参考。

基于STAR-CCM+的全附体潜艇水压场特性及附体影响性研究

潜艇航行引起的流场压强变化称为潜艇水压场,其特性常被应用于水雷,以实现目标探测,攻守兼备。考虑指挥台围壳、尾翼影响,以全附体艇体为研究对象,在验证性研究的基础上,基于粘流理论研究了潜艇水压场特性,揭示了附体对艇体表面、周围流场、水底流场的压强分布影响规律。结果表明:附体对艇体表面的压强分布影响显著,但影响范围局限于附体小区域,而对水底处的水压场影响仅在潜艇近底航行时才略显著,可见非近底航行工况下可忽略附体影响,实现潜艇水压场的快速预报;在研究近水面航行工况时,水面兴波对海底潜艇水压场的分布存在影响,具体影响潜艇水压场的峰值大小和位置等。

大型换热器分段模块式优化模拟方法分析

为解决计算流体力学(CFD)软件模拟大型换热设备的流体流动与传热特性时计算机内存不足的问题,提出用分段模块式有限元模拟方法计算管壳式换热器等大型设备的流动与传热。分段模块式模拟方法把整体模型分成几个独立的单元模块各自处理,而后综合各单元模块的数据得到总体结果。文章以一折流板管壳式换热器为例,将换热器划分为进口模块,周期性边界模块和出口模块依次计算。其中单元模块的截取位置是影响计算准确性的关键因素,所以首先计算换热器整体模型的流场和温度场,利用流体进入充分发展状态后压降、流速和无量纲温度达到稳定值的特性,判断进口模块的截面位置在第三块折流板处,周期性边界模块的截面在靠近折流板的流体区间,出口模块的截面在最后一块折流板处。根据模块截面位置建立换热器分段模块模型,用模块模型计算一系列湍流雷诺数(Re)下的热流场,并对比整体模型的计算结果和试验数据以验证其准确性。结果显示当Re小于10000时,模块模型的计算结果和整体模型相似,可以用模块模拟法替代整体模型法计算换热器的热流场。相较于试验数据,模块法得到的壳程压降较小,传热效率更高。与整体换热器模型对比,模块法的计算周期约为前者的36%,计算效率至少提高了5倍,大大节约了计算机硬件配置并缩短了计算周期。

50MVar凸极调相机冷却技术研究与创新

近期研制的新型分布式凸极调相机,转子热负荷大幅超出设计经验范围,若沿用常规散热方式,热点温度将远超绝缘耐热限值,不能满足技术要求。本文提出该电机转子空内冷技术解决方案,并通过开展三维热-流场仿真、转子全电流温升试验等研究,消除了重大技术风险,为产品研制提供了关键技术保障。

波浪-水流相互作用模型

从N S方程入手推导并建立了波浪和水流相互作用数学模型 .该模型耦合了波浪和水流之间的相互作用因素 ,统一描述了波浪、水流流场在波流边界层内、外的变化规律 ,同时引入了k ε紊动模型封闭了方程 .模型结果与实验数据比较结果表明 ,所建立的波浪水流全流场模型能很好地反映波浪、水流之间的相互作用特性 .

基于离心泵的多级液力透平的性能预测与数值模拟

建立多级离心泵的全流道三维实体模型,划分网格后导入Fluent定义边界条件.采用定水头变转速模拟方案,选取600m水头时不同转速工况点进行计算.绘制综合特性曲线并确定最高效率点对应的单位转速、单位流量.研究不同转速时透平的性能,得出透平的水头、功率曲线及最高点效率值随流量略微变化.固定转速改变流量做全流道数值计算,分析最优工况多级透平过流部件内部流场分布,发现进水室底部有两股液流混合撞击,反导叶有流动旋涡,出水室有螺旋尾迹涡带,叶轮头部还存在冲击损失等.针对以上现象,提出多级离心泵反转做透平使用时结构改进的措施.

基于离心泵反转液力透平的轴向力的数值计算

以CFD技术为基础,对比转速84.5的单级单吸离心泵正反转运行时内部流动进行三维定常全流场数值模拟,计算采用雷诺时均方程和标准k-ε湍流模型,压力和速度耦合采用SIMPLEC算法,研究离心泵双向运行在同一转速不同流量情况下轴向力的特性,分析离心泵在泵工况和透平工况下,盖板、叶片、内表面所产生的轴向力的变化情况,并说明其产生的原因,进一步研究泵工况及透平工况下总轴向力的变化趋势.模拟结果表明:随着流量的增大,泵工况下总轴向力逐渐减小,与经验公式变化趋势相吻合,透平工况下总轴向力逐渐增大,其原因还有待进一步研究.在各自的最优工况附近,透平工况的总轴向力是泵工况总轴向力的1.2倍左右;通过计算表明在透平工况下运行时,泵轴强度仍然满足使用要求.

基于CFD的夏季屋顶全开型玻璃温室自然通风流场分析

为研究自然通风对屋顶全开型玻璃连栋温室夏季降温的影响,采用k-ε湍流模型和DO辐射模型建立了屋顶全开型温室在夏季高太阳辐射和弱风天气下的CFD模型,将模型的模拟值与实测值进行对比,两者平均相对误差为2.5%。利用建立的CFD模型,进行了夏季高温季节通风降温调控措施的试验分析。结果表明:屋顶全开窗玻璃温室中,天窗的开窗角度应与侧窗配合,这样能增强通风的降温效果;在侧窗为45°时,天窗调整至60°的温室整体降温效果优于天窗45°或75°开启角度。屋顶全开窗玻璃温室在使用侧窗和调控至合理开启角度的天窗进行联合通风的工况下,温室整体温度从38.4℃降至36.9℃,调控措施降温效果明显。

液力透平增压泵轴向力数值计算与分析

针对用于合成氨脱碳工艺流程的余压能量回收液力透平增压泵的推力轴承设计缺乏数据支撑的问题,采用全流场数值模拟方法,得到了透平增压泵泵侧和透平侧的外特性及其总效率曲线,并给出了两侧中间面、叶片表面和轴向中间面压力分布情况,进而分析了两侧盖板力、叶片力和内表面力及透平增压泵总轴向力变化趋势。结果表明,泵侧轴向力随着流量的增大先减小后增大,透平侧轴向力则逐渐增大;在工况范围内,总轴向力的方向始终指向泵侧,与理论计算得到的趋势一致。研究结果验证了液力透平增压泵只需在透平侧安装推力轴承的可行性,可为液力透平增压泵的推力轴承结构设计提供轴向力数据参考。

全场光学测量中示踪粒子跟随性的数值分析

将量纲分析法引入全场光学测量示踪粒子跟随性的研究中,给出了粒子跟随性的无量纲数学表述。并据此对均匀振荡流场中粒子的运动进行了数值计算,定量分析了粒径、无量纲密度及振荡频率等参数对示踪粒子跟随特性的影响,系统分析和数值模拟了示踪粒子的跟随性,为有效的实现高速复杂流场的全场光学测量提供理论依据。

航空发动机全流程参数测量数据处理平台的研制与开发

在某型号发动机全流程参数测量的基础上,以VC++软件为开发平台,利用Access数据库管理工具,采用对话框文档模式,开发了航空发动机全流程参数测量数据处理平台。该系统包括数据输入、性能参数计算、测点位置计算及温度场可视化等功能模块。相比过去的数据处理方法,该平台操作简便、界面友好、实用性强、工作效率高,为发动机全流程参数测量提供了非常实用简便的数据处理分析工具。

吸附式压气机叶栅端壁流场油流实验研究及数值分析

设计加工了压气机叶栅端壁试验件,安置在吸附式叶栅中间通道50%叶展处,用来研究无马蹄涡影响的端壁流场。通过油流显示方法得到了其在设计点4种抽吸流量下的近壁面流线分布。在抽吸缝所在相对弦长处,沿节距方向等距测取了8个试验件壁面静压值。应用Fine/Turbo软件包,采用全通道网格在设计点进行了数值计算,对试验件端壁流场进行补充分析,较好地解释了实验现象。研究发现,吸附式压气机原始叶栅端壁处的马蹄涡压力面分支未与叶型吸力面交汇,因此消除马蹄涡影响的近端壁油流试验件叶型表面负荷水平的提升主要来自于前段弦长范围内,在前40%轴向范围内叶型负荷平均提高了15.5%,并且叶型负荷随着抽吸流量的增加而增加,抽吸效率随着抽吸流量的增加而降低。在数值计算中,通过前缘处近壁面熵分布等值线最小值连线证实了油流实验中测得的角度θ客观上反映了前缘扰动区的作用范围。

抽吸气体回送位置及流量比例对整车风洞试验段流场影响的研究

为探讨不同抽吸气体回送方案对整车风洞试验段流场的影响,运用Fluent软件对两种回送方案的流场进行模拟,计算了边界层位移厚度、静压因数和总压损失。结果表明,抽吸气体回送位置在边界层厚度控制效果方面几乎没有差别,而在静压因数分布以及总压损失上则差异较大,方案1的静压因数分布较方案2均匀,总压损失却比方案2大,至于两个回风口流量比例,它只对静压因素分布有影响,但在方案2中其影响小于方案1。

一种新型在线式铁谱仪的静磁场设计与应用

以在线式全流量扫描铁谱仪为背景,对静磁场的磁路进行设计,并从磁荷模型出发,引入广义二项式定理将不可积因子转变为可积因子,从而对该磁场的磁感应强度进行解析计算,通过对比理论值和实际测量值发现解析表达式很好地反映了静磁场的磁感应强度分布规律。在此基础上,将所设计的静磁场应用到某新型涡喷航空发动机性能监测中,对监测到的磨粒进行了分析,监测结果与发动机的实际情况相符合。

应用CFD技术预测管道离心泵性能

采用多参考坐标系和标准k-ε湍流模型,应用流体动力学软件FLUENT对IS125型管道离心泵的内部流场进行模拟计算,得到内部的压力和流动速度分布,进而计算出泵的特性曲线,并与试验性能曲线进行了对比。对比结果表明,应用CFD技术预测管道离心泵性能具有较高的精度和工程应用价值。

全附体潜艇三维粘性流场数值计算方法研究

采用不同的湍流模型和网格形式对SUBOFF全附体模型进行三维粘性流场数值模拟,将计算所得的艉部伴流场同有关文献的试验结果进行比较,并以伴流分数对周向角的曲线形式展现出来,分析了湍流模型、艇体周向网格节点间距和y+值对全附体潜艇三维粘性流场数值计算结果的影响.

全数字化乳腺摄影与彩色多普勒在乳腺癌诊断中的应用

目的:探讨全数字化乳腺摄影(FFDM)和彩色多普勒血流显象(CDFI)对乳腺癌的诊断价值。方法:选择疑似有乳腺病变的患者164例作为研究对象,全部病例采用FFDM检查后在1周之内再行CDFI检查,同时病理活检明确诊断。全数字化乳腺摄影机采用自动曝光条件,对临床未触及包块的亚临床病变行病灶术前定位。彩色多普勒探查乳腺肿块的形态与位置、血流状况及其与浅筋膜的关系来进一步确定肿块的性质。结果:病理结果显示良性病变93例,恶性病变71例;对乳腺癌诊断的敏感性、特异性和准确性FFDM分别为91.54%、93.54%、92.69%;CDFI分别为85.91%、92.47%、89.63%。结论:FFDM和CDFI在对乳腺癌的影像学诊断中有重要价值。

液力缓速器瞬态两相流动大涡模拟及性能预测

为了全面掌握液力缓速器各个流动单元内速度场和压力场的分布特性,提取了全流道几何模型作为计算区域,利用CFD平台的大涡模拟法和多流动区域耦合计算的滑动网格法对液力缓速器内部气液两相流动进行了三维瞬态数值模拟,将混合模型与欧拉模型交替运用在其多相流模型中,获得了不同充液率下液力缓速器内流场结构的变化及两相体积分数分布情况,分析了流场内二次流、脱流及涡旋的产生机理,并计算了缓速器的外特性.结果表明:数值计算结果与试验结果吻合很好,误差在8%以内;流场计算十分准确,运用的大涡模拟方法可以有效地模拟液力缓速器流场内的真实液流结构,其结果可以用来指导液力缓速器的设计及其结构优化.

全数字化乳腺X线摄影及彩色多普勒血流成像对新疆地区女性乳腺疾病的诊断意义

目的探讨全数字化乳腺X线摄影（full field digital mammography,FFDM）及彩色多普勒血流成像（color Doppler flow imaging,CDFI）对乳腺癌的诊断价值,并分析FFDM及CDFI特征与乳腺良/恶性病变的关系,为提高乳腺癌患者的早期诊断准确率提供依据。方法选取2010年1月至2014年7月本院经手术病理证实且于术前行FFDM及CDFI检查的435例乳腺癌患者和239例乳腺良性肿瘤患者为研究对象。以病理检查结果作为金标准,分别计算FFDM、CDFI及其联合应用对乳腺癌诊断的灵敏度、特异度、正确指数、阳性预测值和阴性预测值,并比较三种方法的诊断结果,进一步分析FFDM及CDFI特征与乳腺良/恶性病变的关系。结果 FFDM对乳腺癌诊断的灵敏度、特异度及正确指数均高于CDFI,FFDM＋CDFI诊断的灵敏度、特异度及正确指数均高于单独诊断。FFDM、CDFI、病理检查结果均一致的患者,乳腺良/恶性病变的FFDM及CDFI特征分析显示,乳腺癌患者的肿块形态不规则、边缘呈毛刺及浸润、结构扭曲及钙化的比例均高于乳腺良性肿瘤（P〈0.05）;乳腺癌患者的肿块形态不规则、边缘呈毛刺、浸润及小分叶、回声不均匀、钙化、血流信号2-4级的比例均高于乳腺良性肿瘤（P〈0.05）。结论 FFDM在乳腺癌的诊断中具有较高的应用价值,FFDM与CDFI联合检查对乳腺癌及不同临床分期乳腺癌的诊断均优于单独诊断。乳腺病变中FFDM及CDFI特征对乳腺良/恶性病变的鉴别诊断有一定意义。

空间傅里叶分析在离心叶轮失速信号识别中的应用

在叶轮失速流场中,由于小流量工况下回流而导致部分通道阻塞,单通道计算无法真实反映失速发生过程,因此为了识别离心叶轮失速信号,首先采用数值方法对Eckardt离心叶轮设计工况和失速工况实施全通道非定常流场计算.对比分析设计工况和失速工况三维流场流动涡分布,离心叶轮由于径向折转和叶片扭转,在设计工况下就存在低速二次涡,而失速工况下在入口存在4个对称分布的通道涡,造成叶轮阻塞并导致失速.进一步采用空间傅里叶分析方法对不同叶高、不同流向位置周向压力信号进行定量分析,结果表明:(1)设计工况下流道中仅存在受叶片通过影响的20阶扰动,而失速工况下4阶扰动振幅最大,并存在振幅逐渐减小的倍数阶扰动,即此时叶轮中存在4个失速团;(2)引起叶轮失速的流动涡首先出现在入口近叶顶区域,导致叶轮入口阻塞,并逐渐发生涡脱落、破碎进而形成新的流动涡,并向流道下游移动;(3)通过对振幅最大的4阶扰动相位变化分析,得到失速团周向运动速度约为0.62～0.73倍叶轮转速.最后通过与不同流向位置静压信号时间傅里叶分析结果对比,确定空间傅里叶分析能准确识别叶轮中失速团个数及周向传播速度,可有效应用于失速信号识别和进一步对叶轮流场失速信号的实时监测、主动控制和优化设计.