双螺杆泵Ω形对称型螺杆流场数值分析

由于螺杆泵几何结构及流体流动状态较为复杂,其压力分布和速度等特性很难用数学解析法来分析计算。本文利用参数化设计模块建立双螺杆泵Q形对称型螺杆三维模型,构建双螺杆流道的流场分析模型,运用有限元分析方法得出了双螺杆泵流道内压力场和速度场分布规律。结果表明：流体在流道中的流速分布具有规律性,整个流道的流场速度高低交替变化,在螺杆与衬套间隙处的流动为层流,螺旋面接触区内的流动为复杂的湍流,离螺杆啮合区近的螺旋槽内易发生涡流。本研究结果对于了解双螺杆泵螺杆工况下的性能情况具有重要的参考价值。     

软性磨粒流加工中约束模块的设计方法研究

针对软性磨粒流加工方法的特点提出了约束模块的设计目标、设计方法。以最简单的约束模块结构为研究对象,利用Realizable κε湍流模型和Mixture两相流模型对流道内流场进行仿真,并通过试验进行对比。突起结构约束模块可以有效增强突起结构对应区域流速和动压力,试验工件表面在突起结构对应区域光洁度得到明显提高。      

矩形窄缝通道内两相湍流蒸发的传热研究

以水和正丙醇为工质，对矩形窄缝流道内两相湍流蒸发区的流动沸腾传热进行了实验研究，提出了适用地窄缝流道内两相湍流蒸发的传热模型。给出了由实验数据回归的传热系计算公式，与实验数据比较，平均相对误差为６．５％。     

磨料体积分数对喷油嘴喷孔加工影响分析

以喷油嘴喷孔为研究对象,采用k-ε模型、Mixture模型对磨粒流抛光过程中流场分布规律进行数值模拟,通过仿真模拟试验探索了在一定磨料参数和工作压力下不同磨粒体积分数对抛光微孔抛光压力、磨料浓度、湍流强度等抛光结果的影响,并确定最优的工艺参数,为实际生产中加工磨料的配比提供理论依据。     

流道形状对PDC钻头头部流场影响的数值模拟

利用计算流体力学对两种不同流道形状的PDC钻头头部的三维流场进行了数值模拟.流场的网格划分采用混合网格形式,保证了计算精度和计算速度的要求.对两种钻头模拟结果表明,流道形状的改变对钻头流场存在较为明显的影响.通过对钻头表面和流场中截面的静压云图和速度矢量图的对比分析表明,改变了流道形状的钻头2的流场明显优于钻头1的流场,且模拟结果得到了实验的验证.     

带导流管的喷动流化床湍流气-固两相流动模型的建立

带导流管的喷动流化床其流场属于湍流气-固两相流．流场特性复杂．影响因素较多．单纯使用实验方法难以全面描述床层内的流场特性．本文以湍流气-固两相流理论为基础．选用κ-ερ-κρ-ερ-Θ5叁数数学模型．按多流体模型以颗粒动力学理论封闭颗粒剪应力．建立了带导流管的喷动流化床湍流气-固两相流动模型．并对带导流管的喷动流化床内的流场进行模拟计算．模拟结果与实验数据吻和较好．最大相对偏差约为20%。     

S弯内稀相气固两相流动数值研究

通过使用Fluent软件的Realizable K-ε湍流模型,对S弯内稀相气固两相流动特性进行三维数值模拟,并采用定 性分析的方法分析了固体颗粒对管道侵蚀的规律。结果表明：在S弯上游管段,管道内侧压力小速度大,管道外侧压力 大速度小;而在速度和压力的分布在S弯下游管段则与之相反。根据体积分数与冲蚀大小的关系,可以确定φ=0。截面 的外侧和φ= 90。截面的内侧颗粒对管道的侵蚀最严重。     

湍流泰勒涡流特性的数值模拟

利用数值解截断误差所形成的小扰动在雷诺应力方程(RSM)的数值迭代过程中的发展,求解具有内筒旋转和固定端面的同轴圆筒环隙间的湍流泰勒涡流;然后在数值模拟出湍流泰勒涡流的基础上,定量分析湍流泰勒涡流的周向速度的波动性及其壁面附近的速度陡降特性、沿半径向外的强射流特性、轴向速度周期分布特性、压力周期波动特性、壁面切应力极化特性和强湍动射流特性;对比前人对湍流泰勒涡流进行实测的结果,数值模拟湍流泰勒的流动特性误差在30%以内。     

布风装置对流化床流动特性的影响

以欧拉双流体模型和颗粒动力学方法为基础,采用基于压力的PC-SIMPLE算法,标准的k-ε的分散湍流模型,数值模拟了在3种不同气体布风装置下流化床内气固两相流动,获得了其床内颗粒体积分率和速度的分布规律.相对于单层多孔板流化床,管式和凹形多孔板流化床达到稳定流化状态的时间较短.在相同的床高和径向位置处,管式和凹形多孔板流化床内颗粒体积分率随时间的变化较强烈.不同布风装置的流化床总体上在床内形成了中心区域体积分率较小,向上运动;近壁面区域体积分率较大,向下运动的"环核"结构.     

化学辅助软性磨粒流抛光技术

针对当前模具结构化表面抛光难度大的问题,提出了一种新型的光整加工技术——化学辅助软性磨粒流抛光。阐述了化学抛光、软性磨粒流抛光的工作原理以及相互协调作用机理,对化学抛光液中各组分的抛光作用进行分析,探讨了软性磨粒流中流体的速度、磨粒的粒径与体积含量3个主要工艺参数对材料去除率的影响规律,提出固液两相流场的数值模拟、环保型化学液的配置以及理论模型的建立是3个关键技术,最后对化学辅助软性磨粒流抛光应用前景进行展望。     

两种类型内构件对矩形错流移动床贴壁的影响

在矩形错流移动床内考察了两种类型的内构件——整流子及多孔隔板对移动床内颗粒贴壁的影响。实验表明:与无内构件的移动床相比,在床层内设置整流子降低了颗粒贴壁的临界压降,整流子放置的横向位置距上流面越远其值越低,而整流子的型式和叶片长度对此几乎无影响;在移动床中设置多孔隔板则可提高颗粒贴壁临界压降值,多孔隔板距上流面越远其值越高。利用散料力学建立了计算贴壁临界压降的数学模型,对设置内构件的移动床,可将床层简化为由内构件位置决定的两个流道,以近下流面的流道宽度计算这一临界值,计算结果与实验值吻合。     

90°细弯管内稀疏气固两相流动数值研究

为了研究细弯管内稀疏气固流动条件下颗粒的分布特性,采用离散相模型( DPM)追踪颗粒行为,利用雷诺应力 模型( RSM)模拟气相的湍流流动,考虑了流体一颗粒间的双向耦合作用。通过对颗粒和气体流动行为的分析,得到了气 体压力、速度及颗粒浓度等的分布,研究了细弯管内颗粒流动行为的形成机理。结果表明：细弯管内气相压力沿流动方 向逐渐降低;弯管段内气相最大速度沿管外壁分布;水平段颗粒作下沉运动,弯管段颗粒浓度先分两束,后成单束贴壁流 动,最终杂乱分束,在竖直段彻底弥散化,这是由于各管段不同主要作用力所导致。     

旋转三维紊流流场的数值分析

应用SIMPLEST方法和标准k-ε紊流模型对旋转直通道内的流场进行计算，给出了该旋转流场的速度矢量图及压力场，并将测量截面上的主流和二次流速度分布与实验值作了对比，结果吻合较好，对叶轮机械内的旋转流场的数值模拟有重要意义。     

轴流式叶栅内部流动变工况性能的计算分析

应用有限元方法求解不可压黏性流动Ｎ－Ｓ耦合方程，对ＮＡＣＡ叶型的叶栅在不同冲角的条件下，叶栅内部的流动作了较为完整的计算分析。结果包括叶片表面的压力分布、叶片表面法向的速度分布以及表面摩擦系数。在计算中，采用了Ｂａｌｄｗｉｎ－Ｌｏｍａｘ湍流模型和壁面函数以提高计算的速度。结果表明：冲角不仅对叶片表面的压力分布，而且对叶片附近的流动状态，特别是在叶栅流道的后半部，有很大的影响。     

飞机除冰冲击射流多相流耦合模型研究

以飞机除冰喷洒作业为研究对象,对冲击射流与冲击壁面进行建模和数值模拟,分析了冲击壁面的速度压力分布特性。用相场函数φ解释了相场和水平集模型模拟出的射流偏转现象,探讨了冲击射流周围压强分布梯度不均匀的原因,以Realizable k-ε湍流模型为基础对比了不同多相流数值模型的模拟结果。发现冲击射流的截面沿着中心轴线呈锥状发展,在滞点处流速迅速衰减为0,压强达到最大值。壁面射流在偏离滞点0.15～0.2 m的位置逐渐获得最大流动速度。最后对比了实验常用的紊流系数与不同多相流模型的模拟结果。综合考虑模型模拟出的速度、压力分布特性及射流紊流系数得出结论：混合物模型和相传递混合模型比较适合进行飞机除冰射流以及类似的大流速、多流体微团类的流动研究。     

在线磨粒监测技术述评

本文从摩擦学的角度介绍目前所研究的各种在线型磨粒监测技术。分别综述了光学型、电磁型、导电型和超声型这四大类的最新进展并对其优缺点和发展趋向加以述评。     

旋流式气化炉冷态流场数值模拟研究

为探究一种新型旋流式气化炉冷态流场分布特性及内部结构对其流场的影响,应用计算流体力学( CFD)软件 FLUENT对该气化炉进行三维数值模拟分析。采用RNG K-8湍流模型,通过多点测压实验,对模拟结果进行验证,并且 采用不同的开孔率及旋流片角度组合分析气化炉内部结构对其流场的影响。结果表明：模拟和测压实验结果较为一致; 旋流式气化炉内气流主要做螺旋上升运动;栅板开孔率大小主要影响气化炉内压降、轴向速度以及湍流强度;而旋流片 角度则主要影响切向速度及湍流强度分布。新型旋流式气化炉内部栅板旋流片结构可增加气化反应速率及反应停留 时间,有助于气化反应的进行。     

二维环空管道后台阶突扩流动特性数值模拟分析

环空管道后台阶突扩流动是空气正循环钻井过程中十分重要的关键部分,直接决定了钻探岩屑是否能够顺利上返地面.该模型中对再附着过程的演变进行了大涡模拟(LES).指出在层流状态下主回流区长度随雷诺数Re的增加而增加;过渡流状态时出现内壁二次回流区,角部二次回流区和外壁三次回流区;湍流状态时,随着角部二次回流和外壁三次回流的消失,外管内壁和内管外壁处出现大尺度涡;得出了台阶上游和下游较远处流场层流时为抛物线分布,湍流时近似为对数分布.在此基础上进一步研究了湍流情况下流场中大尺度涡结构的瞬时发展和演变过程,以期实现对湍流的有效控制,并为进一步研究气体钻井环空管道内颗粒和大涡的相互作用规律奠定基础.     

金刚石线锯制造中气固两相流的数值模拟

对金刚石线锯制造中的喷覆装置进行了三维气固两相流数值模拟。在Euler坐标系中计算气相流场,在Lagrange坐标系下跟踪颗粒运动轨迹,考虑了颗粒之间碰撞,颗粒与壁面的碰撞,固相对气相的相互影响。数值模拟结果与实验吻合良好。模拟结果表明,多数颗粒为锯丝经过喷嘴时喷覆到锯丝上,只有少数经过壁面的碰撞反弹后粘到锯丝上。     

电旋风分离器内电晕放电流场的数值模拟

为了探究电旋风除尘器内流场在电晕放电条件下的分布，课题组借助FLUENT软件对其进行数值模拟。建立了静电旋风分离器的单相三维湍流的RSM模型，采用控制体积法对其离散，用SIMPLE算法求解流场分布，得到了一定条件下静电旋风分离器内流场的切向速度和轴向速度分布。结果表明：施加高压电压不会改变切向速度和轴向速度的分布情况，仅改变切向速度和轴向速度的大小，且切向速度的变化大于轴向速度的变化；同时发现，在高压电压条件下能够减小颗粒的回带和提高颗粒的分离效率。