喷水推进器进水流道在来流含气条件下的内部流动特性分析

为了研究喷水推进器进水流道在来流含气条件下的内部流动特性,以轴流式喷水推进器为研究对象,对喷水推进器在不同来流含气条件下进行全流域定常数值仿真,得到了不同来流含气条件下进水流道各截面气相体积分数分布特征和不均匀度变化规律.计算结果表明:在低航速区间时,进水流道内流量小、流速低,受管道几何结构影响,下部弯管处流体堆积现象明显,随着航速的升高,流量增大、流速提高,流体在上部弯管处产生流动分离,导致堆积区向上部弯管转移;在来流含气条件下,进口含气率和气泡直径的增大,会导致气液两相干涉作用变强,造成气体堆积现象加剧,影响流面的不均匀度.

来流含气下喷水推进器瞬态流动特性分析

为了探究喷水推进器在来流含气条件下的内部瞬态流动特性,以某一喷水推进器为研究对象,通过瞬态数值计算,研究不同气相参数与叶轮进、出口面上压力脉动及叶轮径向力之间的关系。得出以下结论:随着进口含气量升高,进口面各监测点时域曲线振荡频率加快,轮毂监测点振荡幅度减小,主频振幅先增大后减小;中间监测点振荡幅度和主频振幅先增大后减小,轮缘处监测点振幅和主频振幅均减小。出口面各监测点时域曲线波动规律性减弱,主频振幅均减小;随着气泡直径增大,进口面各监测点时域曲线振荡频率未发生明显改变,但振荡振幅明显增大,进口面轮毂与中间位置处监测点主频振幅先增大后减小,轮缘处监测点主频振幅变化规律相反;出口面各监测点时域曲线变化规律与进口面一致,但主频振幅变化规律各不相同;相同航速下两相流叶轮径向力较纯水时增加,同时随着航速升高、进口含气量及气泡直径增大,径向力增大,径向力脉动曲线振荡频率加快,振荡幅度增加。

基于Fluent的贯流泵数值模拟

为更深入研究贯流泵数值模拟的真实性与准确性,结合上海某双向贯流泵正向模型能量试验数据,选用不同的参数对模型泵进行数值模拟.对具体贯流泵模拟计算过程中参数的设定,如网格划分、计算模型选取以及边界条件设定等进行了比较和分析,观察管路内的压强、流态等特性,选出与试验数据最接近的一种方案,作为贯流泵数值模拟计算的一种参考方案.通过与试验数据比较并观察内部流场流态和压力分布,结果表明,S-A湍流模型比Realizablek-ε紊流模型计算的结果更接近模型试验值;当进口压力值选为0时,数值模拟的效果最好.

基于内流场分析的机械搅拌式浮选机改型设计

为了改善机械搅拌充气式浮选机的浮选动力学环境,使其具备良好的浮选效率,利用计算流体力学软件对有效容积为165m3的机械搅拌式浮选机内部气固液三相流流场进行三维数值计算。分析原型机流场存在的问题,在此基础上根据浮选动力学性能要求对原浮选机进行改型设计。通过改变叶轮安放角、导叶和其他过流部件的结构参数等,来寻求分布合理的内流场,从而使改型后的机械搅拌式浮选机具有符合设计要求的浮选性能。改型后的浮选机具有更高的浮选效率,试验结果与模拟预测结果比较吻合,验证了改型设计的有效性。

基于CFX的混流泵内流场数值模拟

基于三维不可压缩流体的N-S方程和RNGκ-ε湍流模型,采用流体计算软件ANSYS-CFX计算了额定转速下190～300L/s流量范围内9个工况点的某混流泵内部流动,研究了小流量工况、最优工况和大流量工况等工况下叶片压力面、吸力面的静压分布及各断面翼型附近的相对流速分布;通过分析混流泵内部流动速度和叶片表面静压分布,揭示了其内部流动的主要特征。预测了泵的水力性能,并与泵模型性能试验结果进行了对比。结果表明,最优工况时数值模拟与试验结果吻合较理想,满足工程实际的需要。

叶片数对螺旋离心泵内部流场影响研究

利用工程上普遍采用的k-ε两方程模型和SIMPLE算法,对单叶片和双叶片螺旋离心泵的内部流场进行了数值模拟。得出了叶轮与蜗壳内的速度分布和压力分布等流场信息,比较了单叶片和双叶片螺旋离心泵的特性曲线,单叶片和双叶片螺旋离心泵内部流场的区别与联系,分析了叶片数对螺旋离心泵内部流动规律的影响。

液力变矩器性能分析

应用计算流体动力学 (CFD)方法 ,采用非结构网格和稳态交互面技术模拟了液力变矩器三维内流场 ,并与试验相对照 ,验证了数值模拟的正确性 .分析了泵轮、涡轮进口面、中弦面、出口面的流场特征形态及中弦面的二次流动现象 ,计算了泵轮、涡轮进口面至出口面能量损失分布 ,分析了涡轮叶片动量矩的分配 .

叶片开槽对低比转数离心泵内部流动的影响

基于Fluent泵内流场数值模拟及性能预测,针对低比转数离心泵在小流量范围内叶轮内部流动的不稳定性,对低比转数离心泵进行了叶片改型尝试,分析了在改型前后叶轮内部流场流动情况及离心泵性能的变化规律,发现在叶片单开槽后离心泵的扬程在小流量范围内较未开槽前有所上升,效率有所提高;但在大流量范围内离心泵的扬程较未开槽前呈下降趋势,并且效率也随之降低,因此,低比转速离心泵在小流量情况下表现出来的流动不稳定性可以通过叶片单开槽的方法来进行抑制.为了研究叶片开槽数目对其影响,将开槽数目增加至2个,研究其内部流场流动情况和性能变化规律,发现叶片双开槽在抑制叶轮流道流动不稳定性及效率的提高上不及叶片单开槽情况.研究结果表明:在小流量工况下,叶片开槽对离心泵内部流动紊流情况会有一定的改善作用,而开槽数目是否合理也将影响离心泵的性能.

闭式叶轮叶片位置对旋涡泵性能的影响

基于雷诺时均N-S方程和标准k-ε两方程湍流模型加壁面函数法,采用三维非结构四面体网格建模,选用旋转流体机械模型中的多重参考坐标系模型(MRF),利用Fluent软件对同一泵体配两种闭式叶轮的旋涡泵内三维不可压缩湍流流场进行了数值模拟,分别得到了各自内部流场的压力分布和速度分布情况,并且根据数值模拟结果预测了旋涡泵的扬程和效率。通过比较分析,提出采用交错叶片闭式叶轮在保持泵的效率与采用对称叶片闭式叶轮时,能提高泵的扬程。另外,通过对压力场和相对速度场的细致分析,证实了旋涡泵内部的旋涡流动特征,并对旋涡的形成进行了分析和探讨。

低噪声罗茨鼓风机的结构设计与内流数值模拟研究

以罗茨鼓风机为研究对象,通过气流脉动与噪声分析、低噪声结构设计及内部流场数值模拟分析,提出减少风机排气口回流冲击强度、消减气流脉动及紊流是控制气动噪声的主要途径。总结了转子叶轮型线改进、转子串接、转子扭叶、异型排气口、预进气或逆流冷却等低噪声结构设计原则。最后,运用计算流体动力学(CFD)软件FLUENT对风机内流进行数值模拟,证明三叶转子比二叶转子回流冲击强度小,逆流冷却能够大幅度降低气流脉动压力,为低噪声结构优化设计提供了理论基础。

外置蓄能式鱼雷发射装置发射过程流场仿真

为了研究外置蓄能式鱼雷发射装置在发射过程中的内部流场特性,建立了该鱼雷发射装置的二维轴对称流场模型,基于一维数值仿真和流场仿真联合求解的方法数值研究了该鱼雷发射装置的内部瞬态流场,对发射装置内部流体的压力场和速度场、蓄能系统内部与发射管内部流体压力变化进行了仿真,并对仿真过程中鱼雷表面的受力情况进行了监测。分析了仿真结果,结果表明,由发射过程流场仿真获得的鱼雷内弹道结果与内弹道数学模型计算结果基本相同,所建立的发射过程流场模型基本正确。

三角形迷宫螺旋泵内部流场数值计算及试验

在三角形迷宫螺旋泵理论分析基础上,运用商用计算软件FLUENT,采用雷诺时均N-S方程和标准k-ε湍流模型,运用基于非结构网格的SIMPLEC算法,对清水状态下三角形迷宫螺旋泵内三维湍流场进行了数值模拟,从而得到了螺旋泵内部流动的主要特征和外特性变化规律.根据试验结果得出泵的外特性曲线,并与数值模拟计算的结果进行比较,发现两者的外特性规律非常一致,这说明所采用的计算模型基本符合泵内部流动的实际情况.研究结果可用来了解三角形迷宫螺旋泵的内部流场特征,为螺旋泵的设计、改进和优化提供有益的参考.

轴流式油气混输泵吸入室及压缩级流场分析

轴流式油气混输泵兼具泵和压缩机的性能,结构紧凑,能在高含气率下工作。针对混输泵内部流动复杂易产生气液分离,气相能量携带能力差,效率低,稳定性差,设计难度大等问题,采用轴流泵和轴流压缩机设计方法相结合,充分考虑高含气率下气相的可压缩性,用PRO/E对轴流式油气混输泵吸入室及压缩级建模,ICEM对模型划分网格,基于RNG k-ε紊流模型用FLUENT软件对不同含气率下模型流场流动情况进行了计算模拟;分析了流场模拟结果,并进行了实验。结果表明,利用此吸入室、压缩级的设计方法和模拟是合理的。

混输泵半螺旋型吸入室流场的三维模拟分析

吸入室的形状决定了混输泵的压缩级进口的速度分布,对混输泵的性能有一定的影响。利用先进的三维模拟计算软件STAR-CD软件,对所设计的半螺旋型吸入室的三维模型进行了模拟计算,得到了吸入室的三维模拟结果图。并通过分析模拟的结果,对半螺旋型吸入室的设计做出了一些改进。

送风口对驾驶室内流场气动特性的影响

为了研究送风口对驾驶室内流场气动特性的影响,以某国产载货汽车驾驶室的简化模型为研究对象,采用数值模拟方法,改变仪表板上4个送风口形状和面积后,计算驾驶室内流场。模拟结果表明,送风口的形状和面积对驾驶室的内流场有很大影响。

耦合内弹道过程的膛口流场数值模拟与分析

为提高武器精度,模拟弹丸射入膛内后的膛口流场,耦合内弹道过程分析弹丸射出炮口前的初始流场和射出后的流场变化。采用内弹道经典模型计算膛内弹后气体流场,建立二维轴对称气体动力学模型计算弹前气体及膛口流场,通过弹前阻力将二者同步耦合计算。计算过程采用非结构网格方法,同时考虑运动弹丸的影响,计算结果与实验流场相吻合。计算结果捕捉到弹丸出炮口后在膛口形成清晰的瓶状波系。分析得到弹丸出炮口后1.5 ms时刻炮膛内外的马赫数轴向分布;此时火药气体在膛外膨胀的最大马赫数可以达到6.32;火药经过激波后气体速度迅速下降到声速以下。由于激波的作用,在激波前后压强会产生阶跃。

高压气体发射装置内弹道特性及膛口流场分析

根据非定常可压缩流动的Navier-Stokes方程和Spalart-Allmaras湍流模型,基于计算流体力学分析软件,采用动网格技术,对弹丸在气室高压气体作用下的运动规律及其流场特性进行了仿真。主要研究了4种不同气室初始气压下膛内平均压力、弹底压力、气室底部压力、弹丸运动参数的变化规律,进一步分析了在气室初压为2.5 MPa下不同时刻马赫数等值线的变化规律。研究结果表明:膛内气流存在振荡现象,气室底部压力、弹底压力变化具有波动性;气室初始气压的大小影响气室底部压力、弹底压力振荡幅度及弹丸出炮口速度;弹丸在管内运动速度及运动时间随距离变化的关系均近似抛物线分布。

轴流泵前置导轮内部流场的大涡模拟

前置导轮自身具有优良的进口性能,能够改善主叶轮的进口条件,使用盒式滤波器将连续方程和动量方程经空间滤波得到大涡模型.采用CFD软件,对设计工况下带有前置导轮轴流泵进行三维不可压缩湍流数值模拟.分析了前置导轮内部流场的压力、速度和流线分布情况.结果表明,导轮叶片静压由进口到出口不断增大,提高了轴流泵抗汽蚀性能;叶片进口背面有一个低压区,此处易发生汽蚀;叶片表面的压力分布不仅沿叶片导程的方向逐渐增加,径向上也有增加,且没有发生较大的冲击和二次流现象;流线沿导轮型线良好地缠绕,没有出现回流、漩涡等现象.结果对轴流泵的设计、改进和优化提供有益的参考.

基于CFD的旋管泵内部流场研究

旋管式离心泵与传统叶片式离心泵在结构上存在较大差异,为研究旋管式离心泵的内流场特性,文中采用数值模拟的方法,构建了旋管式离心泵的流道模型并划分非结构网格,利用Fluent软件对旋管体内流场进行三维流场的数值模拟,并分析了0.6Q,1.0Q,1.4Q三种不同流量工况下的旋管体内流场的流速和压力场分布规律,流量在2.5~7.5 m^(3)/h范围内不同支管数与入口压力、出口压力、进出口压差等之间的规律,结果表明:在0.6Q,1.0Q,1.4Q三种流量工况下旋管泵的压力场受流量改变影响较小,但在小流量工况下其速度场受到较大影响,其整体速度场最小;流量在2.5~7.5 m^(3)/h范围内旋管泵的进出口压力的峰值无相关性,三支管的旋管泵压力场和进出口压力都不稳定,四支管和五支管的旋管泵压力场的进出口压力曲线变化呈一致性,但进出口压差三支管和五支管的旋管泵随流量变化影响变化幅度大,而四支管的旋管泵整体随流量增大而减小,在流量达到5.5 m^(3)/h以后进出压差达到稳定。

离心式杂质泵蜗壳内部流场数值模拟

利用计算流体动力学分析软件,对离心式杂质泵的内部流场进行了数值模拟.计算了颗粒直径为0.076mm,固相体积分数为10%的两相流工况下的三维湍流流场,得到了蜗壳内的速度、压力和固相体积分数分布等流动信息.计算结果表明:自进口至最大半径处蜗壳内的速度不断减小,压力逐渐增大,颗粒体积分数随半径增大而增大.