基于均值孔隙介质层的阻尼孔壁面摩擦效应研究

阻尼孔广泛用于各种液压机械系统,其孔径通常在0.3 mm到2 mm之间,这种微小流道的流动不同于常规管道,壁面粗糙度对其流动特性有重要的影响。针对这一问题,以安装在液压电磁换向阀中的阻尼孔为研究对象,采用均值孔隙介质层(PML)模拟了阻尼孔的壁面粗糙度。首先,建立了阻尼孔的物理模型,使用ICEM CFD软件对模型进行了网格划分;然后,构建了流体控制方程以及PML动量方程,求解出了黏性阻力系数和惯性阻力系数;最后,采用了流体仿真软件Fluent,分析了壁面粗糙度对阻尼孔流体流动特性、流体完全发展距离长度以及流体温升的影响。研究结果表明:仿真所得阻力特性与文献中实验所得阻力特性结果一样,采用PML表征壁面粗糙度的方法可行;由于壁面粗糙度,阻尼孔中的流体受到的阻力增大,导致从阻尼孔入口至出口压降增加了2.25%;相同边界条件下,含PML的阻尼孔比光滑阻尼孔的完全发展距离长0.1 mm左右;壁面的发热量平均提高了1.5%。

世界一流大学跨学科研究平台的促进机制——以京都大学iCeMS为例

高校跨学科研究平台是国家创新体系的科技枢纽,承担着高新技术领域知识生产与技术研发的重任,汇聚前沿学科领域,破解社会重大复杂问题,是创新驱动发展的学术策源地。本文以日本京都大学国际顶尖跨学科研究平台iCeMS为例,探究世界一流大学跨学科平台的建设战略、促进机制、保障机制及建设特征,总结出对我国高校跨学科平台建设的有益经验。

进气蜗壳区网格质量对卧轮式分级机内流场模拟的影响分析

为研究进气蜗壳区网格质量对卧轮式分级机内流场模拟结果的影响,基于ICEM CFD前处理软件总结4种关键网格质量评价指标选用原则,对卧轮式分级机网格模型质量进行定量评估,采用数值模拟方法对比分析了3种不同网格质量模型下卧轮式分级机内流场的模拟结果。研究结果表明,选用Orthogonal Quality、Skew指标对卧轮式分级机网格模型进行优化,可有效提高网格整体质量,优化后Grid-3网格模型的Q.avg值为0.98,较Grid-1、Grid-2分别提高36.1%和10.1%;卧轮式分级机进气蜗壳区的网格质量对其仿真计算的稳定性、收敛性、效率及精度具有显著影响,Grid-1发生迭代残差大幅震荡、计算终止且未收敛的情况,Grid-2能够反映分级机内流场特性及颗粒运动特性,但计算精度、效率欠佳;Grid-3避免了上述情况,表现出良好的稳定性、收敛性,更准确地反映了分级机内流场特性及颗粒运动特性,较Grid-2的计算效率提高13.82%,压降相对误差降低13.53%,分级粒径误差减少23.7%,离散相模拟结果与粉煤灰的分级试验结果更为吻合。

基于两工况优化离心泵

基于离心泵基本理论,提出一种基于两个工况点的针对离心泵的优化方法,使离心泵在保证设计工况点扬程以及效率不受影响的情况下,优化另一工况点的扬程与效率。利用离心泵的基本原理,理论扬程-流量计算公式和扬程-流量计算公式,针对计算离心泵的两个几何参数:离心泵进口直径D1以及出口处叶片与盖板的夹角λ2,推导得到基于两个工况点的计算式。又采用m91-50型离心泵进行两工况优化设计方法验证,根据推导得到的两项离心泵几何参数计算式计算得到的离心泵进口直径和出口处叶片与盖板的夹角,建立新叶轮与原蜗壳并且建立三维模型。利用ICEM软件进行网格划分,CFX进行数值模拟,得到该离心泵在两工况点下的数值模拟结果。根据得到的仿真模拟结果,经过优化的叶轮在两工况点的扬程误差在4.7%和3.7%,误差均在5%之间,证明了该优化方法的可行性。

海底隧道独头钻爆施工通风三维数值分析

海底隧道长且竖井少,独头钻爆掘进距离长,施工通风问题突出。以青岛胶州湾第二海底隧道为依托,对钻爆法独头掘进施工的海域段隧道进行了压入式通风条件下掌子面附近风流流场、CO浓度场以及隧道内部粉尘扩散规律的研究。结果表明:根据掌子面处风速要求,风筒出风口距离掌子面40 m处是可行的;隧道通风后,涡流区域粉尘浓度分布不均,隧道风管一侧浓度明显大于另一侧,大部分粉尘在距离掌子面100 m内发生沉降和捕获;并根据CO浓度要求,确定了不同掘进距离和供风量情况下的进洞安全时间。

间隙对水润滑轴承冷却性能影响研究

采用ICEM和Fluent软件,通过计算得到不同水膜间隙的水润滑轴承水膜CFD模型,探讨其对水润滑冷却性能的影响。研究发现,在相同结构的轴承中,轴承间隙越大,轴承最小水膜厚度越小,水膜压力越大,水膜最高温度越大。在进行水润滑轴承结构时,要充分注意到轴承的空隙,避免出现温度升高的情况。

ANSYS ICEM网格划分中有洞问题的分析

在叶片式流体机械CFD数值模拟的网格划分阶段,用ANSYS ICEM生成网格时易出现"有洞"现象.通过不断改变质心点的位置,分析出现这种现象的原因,探索解决叶片式流体机械CFD数值模拟中网格划分时易出现"有洞"问题的办法.指出正确地创建体是解决这种问题的关键;阐述如何正确地创建体,以及正确创建体的2种方法.经实例验证表明,2种创建体的方法对解决网格划分中的"有洞"问题很有效,能够顺利地生成符合数值计算所需要的网格.对于结构简单的部分用两基点法创建体比较快捷,对于结构和几何形状复杂的部分用表面法创建体,可以迅速解决"有洞"问题.

轴流式止回阀的数值模拟

根据轴流式止回阀的结构特点,利用Solidworks造型软件对其流道进行三维造型,将造型导入到ICEM中进行网格划分,利用FLUENT对止回阀的压力降特性和动态特性进行数值模拟,通过对计算结果的分析,得出轴流止回阀具有节约能源、可以减小水锤作用等优点;应用FLUENT对几种流速工况下的流动进行计算,并与试验结果作对比,结果表明两者比较接近,验证了CFD/CAD的结合在工程应用中的有效性。

基于ICEM CFD对汽轮机末级三维叶片流场网格划分方法的优化

网格的划分是对工程问题进行数值模拟的重要环节,网格质量的高低直接影响计算结果的精度。在对汽轮机叶片周围流场的数值模拟过程中,较高质量的网格是基础要求,但由于汽轮机末级叶片结构非常复杂,这就加大了其网格划分过程中的难度。为了进一步提高ICEM CFD对汽轮机叶片周围流场网格划分的质量,并针对避免产生"负体积"的问题。提出了一种可以得到高质量网格的方法,并阐述了在实际操作中应该注意的事项。

ABS衣架式模头的失效分析及其结构改进

利用有限元软件Polyflow对失效ABS棒材挤出模头的流道进行了数值模拟,得出压降过大是模头失效的主要原因。为降低模头压降提出改进方案:歧管的入口半径增大5 mm,模头压降降低了1.83 MPa,且出口速度分布更加均匀;扇形区的厚度增大2 mm,模头压降降低了2.06 MPa,但出口的速度变得更加不均匀;扇形区的厚度沿幅宽方向变化的模头改进相比对应的等厚度扇形区的模头压降降低了0.27 MPa,同时改善了模头出口速度的均匀性,但对压降与模头出口速度均匀性的改善效果并不明显;在歧管半径增大5 mm、扇形区厚度增大2 mm的改进基础上,双衣架模头的结构改进方法能将模头的压降降低了5.47 MPa。工艺改变特别是温度变化,对衣架式模头的正常挤出影响很大,当温度分别为260、240、225℃时,模头和分配器的总压降分别为5.9、10.7、14.2 MPa。通过对失效模头的各个关键参数进行改进模拟,定量地获得了各因素对模头压降与速度分布的影响规律和趋势,为类似衣架式模头的设计提供了思路和参考依据。

网格划分对轴流式水轮机数值计算结果的影响

针对网格划分优劣直接影响数值计算的精度和速度,讨论了适合水轮机计算网格的类型,采用不同的网格尺度对某轴流式水轮机两个标称直径的模型转轮进行7个工况全流道内的数值模拟,分析了网格节点数与水轮机的计算效率及计算时间的关系,并给出了在一定的计算资源和不同工况条件下适合于轴流式水轮机水力模型数值计算采用的网格尺度。可供其他不同转轮直径的轴流式水轮机模型进行相似换算借鉴。

入口半径为参数的衣架式模头设计及数值验证

以歧管入口半径为参数,根据模头内从入口到出口各个流线上压力降相等为准则推导出衣架式模头流道的结构尺寸方程。将用UG建立的不同歧管入口半径的流道导入ICEM中划分结构网格,然后在Polyflow有限元软件中进行数值模拟以验证方程的正确性。结果表明:模头流道内的压力和出口处速度均得到了均匀分布,并且在一定范围内歧管入口半径的增加能够显著地降低流道内熔体的压力降,而对出口速度均匀分布及滞留区大小的影响却很小。该方法可为设计人员提供参考。

ERP实施能力测度模型设计与研究

在分析我国企业管理现状和信息化水平的基础上,结合国内外研究成果,提出了ERP实施能力测度模型(ICEM)。该模型力图解决国内企业实施ERP过程中缺乏有效的能力诊断及评价方法的问题。主要就ICEM的测度指标体系及指数合成算法进行了论述。

基于FEKO软件仿真计算战斗机的RCS

通过介绍FEKO软件计算RCS的步骤及计算技巧,辅助采用Unigraphics软件建模和ICEMCFD软件网格剖分,仿真计算国外某战斗机的RCS,经分析比较,计算数据可信。

基于ICEM和FLUENT温室雾化喷头内部流场分析

为了解喷嘴内部流场变化情况,并为今后喷头外部流场特性研究提供理论依据和方法,根据计算流体力学的基本理论,综合运用ICEM网格划分与FLUENT流体分析软件对Y1/4AT-19V雾化喷头内部流场进行了模拟仿真。结果表明:增加入口压力,出口速度显著提高;出口近壁面处速度明显小于中心处速度;在喷头直形出口处,速度增大,压力减小。

低流速水利发电叶片网格的划分

通常的水力发电叶片都是针对高速而言的,在低流速的时候,由于效率过低并不适用,而对于应用于风机的叶片则不然,它应用于水利发电时在低水流速下仍然具有较高的效率。在对其解析研究中,高质量的网格划分是一个关键环节,本文使用ICEM就风机叶片在水流流场的网格生成进行一下探讨。

基于ICEM的排气管参数化CFD网格划分

采用VB.NET语言,运用ANSYS ICEM软件提供的二次开发接口,对排气管进行分段参数化网格划分。从而实现导入模型,自动完成几何清理;通过用户界面输入网格划分参数,自动生成结构化或非结构化网格;最后联接得到整个排气管的CFD网格。降低了CFD分析的前期工作强度,提高了分析效率。

激光扫描仪在翼子板测量中的应用

激光扫描仪测量精度高,不会造成物体变形和损失,且速度快,操作简便,可以快速得到产品外形数据,缩短设计周期,对整个产品试制非常重要。以翼子板为例,从扫描仪标定到编辑扫描、导出,完成了部件的外形数据采集,并进行高光评价,分析了影响扫描精度的因素,进行了改进,结果表明,激光扫描仪获取产品设计初期数据,方便快捷,效果良好,可以满足曲面的高质量数字化应用需求。

铁道车辆油压减振器阻尼阀流场三维仿真分析

弹簧阻尼阀是铁路油压减振器关键部件。根据实际减振器弹簧阻尼阀的结构和参数,通过Pro/E系统建立了三维模型。利用Ansys ICEM对其进行网格划分,然后在CFX中对减振器在不同运动速度下弹簧阻尼阀的流场进行了数值模拟和可视化分析,为减振器的设计和性能优化提供了依据。

沙漠空气预滤器导向叶片参数化造型及结构化网格划分

为了改善沙漠环境下军用机械装备发动机的进气质量,延长其平均故障间隔时间,提高整机的使用寿命和安全可靠性,必须提高空气预滤器的效能。运用参数化设计方法,建立了沙漠空气预滤器导向叶片平面型样板和圆柱型样板的数学模型。基于不同半径下准线的三维坐标,利用UG(Unigraphics)软件建立了导向叶片的三维实体模型;通过布尔运算,求得了导向叶片内流道模型;利用ANSYS ICEM CFD软件,实现了其周期性结构化网格的划分。研究结果表明,该方法能够为空气预滤器内流场的数值模拟研究提供高质量的结构化网格,可大大缩短CFD(Computational Fluid Dynamics)前处理时间,满足工程设计要求。