机车用轴流式风机性能测试与数值分析

为探求某机车用轴流式风机的系统性能,对不同工况下带有前后导叶的该风机内部流场进行了数值仿真.模拟结果表明,在叶片转速不变情况下,随着气体流量的增加,叶片的气动压力增加,功率增大,风机的效率也随之提高;在气体流量保持不变时,随着叶片转速的增加,叶片的气动压力增加,功率增大;当风机出口存在阻力时,则叶片的气动压力增加,功率也增大.研究还表明,叶片两侧的最大气压差可达10 500 Pa以上,高速旋转时对叶片有一定危害.计算结果与试验测试结果的对比表明,二者吻合较好.

基于降低航行阻力的声呐导流罩外形优化

导流罩突出于主船体的底部或首部之外,可以明显降低水流对声呐探测性能的影响,但在一定程度上增大了航行阻力。本文通过数值方法研究某Ⅰ型船加装导流罩前后航行阻力的变化及导流罩对船速的影响。研究表明,加装导流罩后船底的最大压力和船的航行阻力有所增大,但由于导流罩的排水体积与整个船舶的排水体积相比要小得多,因此加装导流罩对船速影响不明显。为优化导流罩的外形结构和进一步降低航行阻力,提出了4种导流罩外形模型并对其流体动力学性能进行分析。对比结果表明,导流罩外形结构为头部流线型、尾部半圆型的综合性能最佳。

HX_D3B型机车机械间热流场数值研究

由于电力机车机械间内发热部件较多,为确保正常行车环境下机械间的温度不超过允许范围,有必要对机械间内部的热流场进行深入研究。文章对HXD3B型机车机械间的热流场进行了三维数值研究,分析了恶劣环境温度(如40℃和-40℃)下行车时机械间的温度场与流场分布,研究了不同散热条件对机械间热流场的影响。根据数值模拟结果,任何环境温度下,机械间必须设置并开启通风散热机构,否则机械间内的温度就会超限,还提出了散热机构的优化设计建议。

级环境下叶片表面粗糙度对压气机气动性能的影响

采用数值方法,在压气机级环境下研究了叶片表面粗糙度对压气机内部流场及特性参数的影响.结果表明,叶片粗糙度对压气机的主要性能参数影响明显;随着叶片粗糙度的增大,压气机级性能衰减加剧,叶轮叶片表面粗糙度增加到100μm以上时,在近失速工况下压气机的总压比和等熵效率下降达10%以上,压气机内气流能量损失增大,尤其是靠近叶轮前缘中上部的气流能量损失严重,同时引起叶片端壁温度升高.

风雨环境下轿车行驶中的气动特性研究

针对轿车在恶劣气候条件（侧风和降雨）下行驶中的气动特性及安全性等问题,建立了某轿车的三维数值模型,采用两相流模型,模拟了该轿车以不同速度在无风、不同侧风、降雨等条件下的行驶情况,对比分析了三种情况下轿车周围空气流场及受力特点;研究了该车在侧风和降雨共同作用下的行驶气动特性。结果表明：在设定的降雨量情况下,有雨比无雨时汽车阻力增加30%左右,纵倾力矩增加0.72%~3.42%;在侧风和降雨条件下,升力增加了87%~185%;侧风的增大伴随着降雨,车身表面压力变大,横摆力矩明显增大,对汽车的安全行驶影响明显。

沙尘暴环境对高速铁路挡风墙设置的影响

为保证列车在风沙环境下安全运行,需在铁路沿线设置挡风墙。基于欧拉双流体模型和大气底层边界速度型风场模型,通过数值模拟方法研究高速列车在不同车速和不同沙尘暴等级下运行时,沙尘对挡风墙高度和距离等参数的影响。研究结果表明:与在单纯大风环境下运行相比,列车在沙尘暴环境下运行时所受气动力有所不同:考虑沙尘的影响后,列车整车倾覆力矩有所增加。为此,在研究挡风墙的设置时,应考虑沙尘的影响。在沙尘暴环境下,挡风墙的最优高度应有所增加;当挡风墙距离一定时,挡风墙的最优高度随着列车运行速度提高而增大,随着沙尘暴等级的提高而降低;挡风墙高度一定时,挡风墙的最优距离随着列车运行速度提高而减少,随着沙尘暴等级的提高而增加;挡风墙最优距离和高度近似成二次多项式关系。

带疏散通道的高速铁路隧道内列车风分布特征

采用数值方法对高速列车在带疏散通道的隧道内列车风时程变化规律和空间分布特征进行了研究.结果表明,测点处列车风的风速在车头与车尾经过时变化较剧烈,隧道纵向列车风最大值出现在列车完全进入隧道后的时段,且车头、车尾附近的列车风以横向风为主.隧道内会车时,列车风的时程变化规律与单车运行情况下基本相同,由于列车风反向叠加,两车之间的列车风风速很小,且在在隧道内呈中心对称分布.近列车疏散通道内纵向列车风变化规律与隧道中线附近的列车风基本相似,而远列车侧疏散通道内纵向列车风风速变化相对缓和.

声呐导流罩关键结构参数对航行阻力的影响

外形轮廓和结构参数是决定声呐导流罩航行阻力与水声性能的主要因素,导流罩突出于船体的底部或首部,可以明显降低水流对声呐探测性能的影响,但其在一定程度上增大了航行阻力。本文通过数值方法研究导流罩的最大水面线长宽比和最大纵剖面宽高比等关键结构参数对某I型船航行阻力的影响。结果表明,声呐导流罩的长宽比为3.4-3.6及宽高比为1.1-1.2时,船航行时所受的阻力明显比加装其他比例的导流罩小,且其排水体积相对整个船的排水体积也较小,综合性能最佳。数值结果与相关的实验数据吻合较好。

柴油机排气歧管进气角度对排气性能影响

为研究柴油机排气系统的结构对增压方式及排气能量利用效率的影响,建立了某柴油机排气歧管的三维数值模型,采用动态控制技术,分析了各歧管联合排气时排气系统内的流动状态.结果表明,原始结构的排气管内存在漩涡、局部动态压力过大,排气歧管内气体流量分布最大不均匀度较大等现象.为提高排气性能,对排气歧管进气角度进行了优化.模拟结果表明,优化后涡流明显减少,局部动压降低2 000 Pa,出口处最大不均匀度降低5.55%,该结构有利于排气.

列尾装置对重载列车纵向力的影响

根据气体流动理论与多刚体动力学原理,建立了带有列尾装置的列车空气制动系统与列车纵向动力学联合仿真模型,计算了制动系统中空气流动瞬态数值解,获得制动系统特性,同步计算了列车纵向冲动。2万吨组合列车计算结果表明:全制动时安装列尾装置使最大车钩力降低54%,列车纵向冲动明显降低;列尾装置减压量越大,车钩力降低越明显,目前列尾装置减压量固定为50kPa,应根据线路经常使用的减压量确定更合理的值;列尾装置排气速度对车钩力影响较小;列尾装置滞后时间对车钩力影响微小;使用机车替代列尾装置,在大减压量制动时,车钩力将明显得到改善,减压量越小,机车与列尾装置作用效果越接近,当机车减压50kPa制动时,列尾装置与机车作用相同。

机车牵引电机通风道性能的计算分析和优化

对某型机车牵引电机散热用风机与风道内流场进行了数值仿真,结果表明原风道结构不满足使用要求。针对原始设计进行了反复优化,经过多种优化方案对比,得到了通风性能优良、风阻小、各风道出口的风量和风压值均满足使用要求的风道结构和隔板位置。