可压缩均匀湍流中重粒子运动行为的先验研究

本研究以高精度可压缩均匀各向同性湍流直接数值模拟数据为基础,通过点粒子模型和单向耦合方式模拟了100万个重粒子在湍流中的运动.着重进行了两方面的研究,首先,通过使用不同滤波宽度的谱截断滤波器来获得大尺度流场,并研究了不同滤波尺度对粒子运动的影响;其次,设置了5种不同的粒子初速度,以研究粒子聚集性和运动学性质的演化.在研究粒子聚集性方面,使用了香农熵来描述粒子的瞬时聚集性,而稳态时的统计结果则通过概率密度分布函数来描述.研究结果表明,滤波尺度对不同Stokes数的粒子聚集效应产生不同的影响.具体而言,小尺度流动结构对低Stokes数的粒子聚集性有促进作用,而对高Stokes数的粒子聚集性则有抑制作用.此外,随着Stokes数的增加和截断波数的减小,粒子的速度和加速度的概率密度分布变得更为集中.另外,还发现颗粒的初始速度差异会在演化的初期产生明显影响,最终会趋于相同的统计定常状态.这一发现强调了湍流中粒子运动的复杂性和统计特性的重要性.

不同类型脑动脉瘤内流体力学的三维数值模拟研究

目的探讨不同类型脑动脉瘤内流体力学的特征,为其治疗提供依据。方法建立宽颈与窄颈两种弯曲管侧壁型动脉瘤血液动力学三维数值模型,采用Fluent软件进行分析。结果宽颈动脉瘤内流速在任一时间点内均高于窄颈动脉瘤。瘤颈部的壁面切应力高于其他部位。瘤内压力场与瘤颈处载瘤动脉内压力值一致。结论宽颈动脉瘤较窄颈动脉瘤内血流动力学更加复杂,数值模拟研究有助于制订个体化治疗方案。

射流泵湍流场的数值模拟与实验研究

采用k-ε湍流模型和非等间距加密网格,对射流泵流场进行了数值模拟和分析,并对相应的流场进行了实验研究。结果表明,流场轴向速度剖面在扩散管段具有较好的自相似性,而在喉管段则不然;这种速度剖面变化的转折点与喉管的长度有关;流场的湍动能分别在喷嘴出口与扩散管入口处产生峰值,并且前者远大于后者,可见射流泵流场中,湍流主要发生在喉管入口处,湍动能的不平衡将导致额外的能量损失。本研究结果对工程应用有指导意义。

不同孔率支架对颅内动脉瘤血流流场影响的计算机模拟研究

目的探讨不同孔率的支架对颅内动脉瘤内血流流场的影响。方法应用三维数值模拟方法，建立窄颈及宽颈两种动脉瘤的三维模型。模拟四种不同孔率（82％、78％、74％及70％）的支架置入载瘤动脉并完全覆盖瘤颈。采用基于计算流体力学（CFD）的软件，计算各种孔率支架置入后，动脉瘤内血流速度、壁面切应力、压力等参数的变化。结果置入82％、78％、74％、70％孔率的支架后，在一个心动周期内，动脉瘤瘤颈远侧壁峰值流速及壁面切应力均随支架孔率的降低而降低；窄颈动脉瘤在一个心动周期内平均流速值分别为0．054、0．036、0．024及0．016m／s，壁面切应力分别为0．529、0．314、0．177及0．122Pa。流速-孔率曲线显示，孔率降至70％左右时，流速随孔率变化趋于平缓；壁面切应力-孔率曲线显示，孔率降至74％左右时，壁面切应力随孔率变化趋于平缓。置入上述4种孔率支架后，宽颈动脉瘤平均流速值依次为0．194、0．178、0．170及0．147m／s；壁面切应力分别为8．466、7．327、7．003及5．744Pa。流速-孔率曲线和壁面切应力-孔率曲线均未显示出速度和壁面切应力随孔率减小趋于平缓的趋势。支架的孔率对窄颈及宽颈动脉瘤瘤颈远侧壁及瘤顶部的压力均无明显影响。结论支架的孔率是影响动脉瘤内血流流场的一个重要参数，随着孔率的降低，动脉瘤内血流速度及壁面切应力相应降低；孔率对动脉瘤内压力没有影响。

一种自动流量平衡阀的数值分析及实验研究

针对设计的一种自动流量平衡阀模型,进行了三维数值模拟和实验研究。数值分析采用BNGk-ε三维湍流模型和非结构化网格SI MPLE计算方法,对不同阀芯位置时进行三维流动的数值计算,获得了平衡阀流量压差特性关系。实验研究在自行建造的具有高精度数据采样功能的实验台中进行,得到了不同压差下的流量特性。计算和实验对比结果表明,三维CFD数值模拟设计平衡阀的方法完全可行,且控制精度很高。

一种新型电动蝶阀调节特性的数值计算及实验研究

针对作者自行开发的一类安装配流板的新型电动蝶阀模型,进行了三维数值模拟和实验研究。数值分析采用RNGκ-ε模型和非结构化网格SIMPLE计算方法,对不同开度下电动蝶阀的三维湍流流动进行了数值计算。实验研究在自行建造的具有高精度数据采样功能的调节阀专门实验台中进行。计算和实验所获得的阀门相对KVS值与蝶阀开度特性曲线的对比结果表明,采用三维CFD进行新蝶阀模型设计开发的技术完全可行。

一种线性调节阀的数值模拟和实验研究

针对一种安装配流板的新型调节蝶阀产品模型,采用RNGK-ε三维湍流模型和非结构化网格的SIMPLE方法,对调节阀门在各个开度下的内流进行了详细的数值模拟。通过对CFD计算结果进行人工优化选型后,在专门搭建的配有高精度传感器的实验装置上对阀门实物模型进行了实验研究,计算和实验研究结果表明,利用CFD对阀门模型的数值结果是可行的,所开发的安装配流板的调节蝶阀具有线性流量的调节特性。

一种流线型孔板流量计的研究

该文阐述了一种新型流线型孔板流量计的研究与开发,并对所设计的孔板流量计进行了三维CFD数值模拟与实验研究。研究结果表明,新型的孔板流量计压力损失小,量程比宽、安装方便,有很强的工程应用价值。

叶轮机械气固两相流研究

回顾了国内外叶轮机械气固两相流的研究历史和现状,从学科发展及应用背景出发,提出主要的研究内容,并对各方面问题的深入研究提出自己的见解.

叶片与蜗舌相对位置对离心泵性能数值模拟精度影响的研究

本文选择RANS方程和RNGk-ε湍流模型,采用有限体积法,在假定流动定常的前提下对离心泵中叶片与蜗舌不同相对位置时的流场进行数值模拟,总结分析了各性能参数的计算误差在不同的相对位置时的变化规律。通过叶片与蜗舌不同相对位置时对各性能参数计算误差的均方差进行比较,认为存在一个合适的相对位置使得对各性能参数的总体预测精度保持最高,为数值方法分析离心泵的性能提供了指导。

新型恒流量控制阀的数值分析与实验研究

该文采用RNGk-ε湍流模型和非结构化网格的SIMPLE计算方法,对自行设计的一种机械自力式恒流量控制阀模型进行了三维流动的数值分析;同时还制作了几个特定翼板角度的产品模型,并对其进行了实验研究,其结果与数值分析吻合较好。对比结果表明CFD技术在控制阀产品的研发与优化分析方面是可行有效的;恒流量控制阀产品具有流量控制精度高、机械结构简单等优点,可直接应用于工程实践中。

调节型球阀流量特性的数值分析与实验研究

论文针对自行设计的调节型球阀,通过安装配流盘使其具有特殊流量特性,。采用RNG k-ε湍流模型和非结构化网格有限体积方法,在不同开度下,对阀内三维流动进行数值模拟;利用数值优化设计得到的调节型球阀模型,在自行建造的专用实验台中进行了实验研究。数值分析和实验研究所获得的阀门调节特性曲线的对比结果表明,基于三维CFD数值模拟技术进行控制阀的研发十分有效,该文所得到的调节型球阀具有与初始设计目标非常一致的流量特性。

氦气流动特性的初步研究

使用计算流体力学方法,模拟了圆管内流动、圆柱绕流、孤立翼型、叶栅当量扩压器、平面叶栅,在氦气和空气两种工质下典型流场的流动。结果发现:在低马赫数下,雷诺数相同时,氦气和空气流场具有较大的相似性;氦气的运动粘性系数较大,其附面层发展较快,流速大,容易发生边界层分离;与空气相比,氦气总压损失系数大。由此得到启示:对于高温气冷堆氦气压气机的设计,要充分考虑氦气雷诺数小、流速大、容易发生分离的流动特性。并且给出了氦气流动特性的基本数据,可供进一步研究和工程使用。

氮化铁磁流体的制备与稳定性

用等离子CVD法制备了氮化铁磁流体,磁流体中纳米粒子分布均匀,平均粒径为8nm,磁流体有明显的超顺磁性,无磁滞现象;磁流体的饱和磁化强度可达820Gs。对活性剂用量、低场静置、载液粘度和颗粒相浓度等对磁流体悬浮稳定性进行研究,结果表明,活性剂用量为5%左右为最佳,低场静置可以明显提高悬浮稳定性,而颗粒浓度小或载液粘度大时稳定性则较好。为磁流体应用技术提供高性能的氮化铁磁流体。

气力输送中输运量和物气比的实验研究

目的:研究气力输送能力和输送效率。方法:以煤粉灰为物料进行了输运量和物气比的实验研究。结果:在相同的泵出压力和给气量的情况下,粉煤灰密度较大时的输送能力和输送效率也较高。在不同的泵出压力下,粉煤灰的输运量和灰气比与给气量分别成正比和成反比。结论:给气量过小会使输送能力不足,过大则导致输送效率降低且容易对系统的部件和管道产生冲蚀磨损,在本文的工况下,取压力180 kPa和给气量350 kg/h比较合适。不同的气力输送系统对物料输运量和物气比有不同的要求,压力与给气量之比取0.5可以作为参考。

一种新型恒流量控制阀的研究

创新设计了一种机械结构简单、通流能力强、精度高的机械自力式恒流量控制阀。采用RNGk-ε湍流模型和SIMPLE算法对不同阀芯位移进行数值模拟,根据模拟结果对模型进行优化。利用自行搭建的高精度数据采样实验平台对设计的恒流量控制阀进行实验研究,实验验证该恒流量控制阀能通过线性弹簧实现高精度恒流量控制功能。

纸浆泵数值模拟研究进展

通过分别对近年来关于纸浆泵内流动介质在简单管道中和整机的数值模拟方法的概括总结,介绍了包括纸浆流动特性和纸浆泵数值模拟的研究成果,指出了这些研究的特点及其不足,并对纤维悬浮流模型在纸浆泵数值模拟中的应用前景和湍流模型研究的发展对于模拟准确性提高的意义进行了展望。

一种新型智能流量控制阀的研究

阐述了一种新型智能流量控制阀的设计方法、数值计算和实验验证过程。利用加权面积方法设计了配流板的通流面积,并用数值模拟的方法,计算和分析了阀内流体的压力、速度场的分布以及阀门阻力系数的变化。最后搭建实验平台,验证了阀门的流量特性。结果表明加权面积法适用于新型智能流量控制阀的设计。

基于控制速度分布的离心鼓风机三维叶片优化设计方法研究

本文对离心鼓风机三维叶片优化设计进行了研究,采用控制叶轮流道内的相对速度分布的三维叶片优化设计方法,通过控制流道内沿流线方向的相对速度分布,控制叶轮流道内的边界层增长与分离、二次流、分层效应等流动效应。在优化判据方面采用考虑旋转和曲率效应的边界层计算方法,根据不同的相对速度分布计算边界层发展状况作为优化判据。基于MATLAB编写了优化设计程序设计出一种离心鼓风机的三维优化叶片,通过CFD数值模拟分析和对比证明该优化方法实现了优化设计的目的。

一种新型蝶阀调节特性的研究

阐述了在普通蝶阀的基础上,加设适当几何结构配流板的方法,使普通蝶阀具有线性流量特性,并用数值模拟计算出阀门的流量特性。然后搭建实验平台,验证了阀门的流量特性,结果表明该流量控制阀具有良好的线性调节功能和高精度的流量控制。