基于CFD的离心泵结构参数优化

为获得离心泵的最佳结构参数，根据给定的离心泵设计参数确定离心泵的结构形式和性能评价指标，计算离心泵各结构参数，利用CFD对离心泵进行流场数值模拟分析，设计了叶轮结构L16（45）正交实验表，选择叶轮进口安装角βb1、出口安装角βb2、包角φ、进口直径D1、出口直径D2为正交实验的5个因素，完成了正交实验并对实验结果进行极差分析，得到各结构参数对各优化方向评价指标影响排序及其影响情况，构造出效率最大、汽蚀余量最小条件下的目标函数及统一目标函数，并运用遗传算法对离心泵效率和汽蚀进行多目标优化，得到离心泵的最佳结构组合参数.     

离心泵内部流场性能优化

为了提高离心泵的工作效率，课题组根据设计要求对其进行水力计算，利用CFturbo软件对离心泵进行三维造型设计，将模型导入ANSYS ICEM进行网格划分，利用FLUENT求解器对不同流量工况进行数值模拟计算，比较不同工况下的流场分布。此外，通过数值模拟方法对水泵进行扬程、轴功率和效率等性能参数计算，并将结果与CFturbo的预测值进行对比，结果显示二者的性能曲线趋势基本一致，运用遗传算法对离心泵的水力性能进行优化，对比优化前后的性能曲线，结果表明优化后离心泵的工作效率得到提高。     

定常多相位与非定常计算方法在双吸离心泵数值模拟中的应用

为了比较定常多相位与非定常计算方法在双吸离心泵中的应用情况,文章对150S50双吸离心泵内部湍流流场进行了模拟计算。数值模拟采用Realizable κ-ε湍流模型,在7种工况下分别用定常多相位和非定常2种方法进行了模拟计算。在数值模拟的基础上计算出扬程、轴功率、效率。研究表明：用非定常模拟所得计算结果与试验值更为接近。     

输送黏性介质时叶轮出口角对泵性能的影响

为了研究离心泵在输送黏性介质时,叶轮出口角对泵性能的影响,采用FLUENT软件,对2种不同叶轮出口角的 离心泵,分别在清水和5种不同黏性的油性介质下,进行数值模拟分析,预测离心泵在各工况下的水力性能。结果表明： 输送介质为清水时,增大出口角能提高扬程但会降低水力效率;介质运动黏度介于10. 80~ 65. 00 mm2／s时,增加叶轮出 口角能同时提高扬程和效率;介质运动黏度≥65. 00 1111112/S时,增加出口角不能改善其水力性能。文章研究结果能改善 离心泵的水力设计方法,确保泵的高效运行。     

基于尾缘模型的多翼离心风机优化设计

为提升数值模拟预测离心风机性能结果的准确性，课题组考虑了进入离心风机气体的密度变化，对标准κ-ε湍流模型进行修正，使其平均计算误差降低到7%以内。针对小型多翼离心风机叶片出口速度分布特征，借助改进后的数值计算模型，对传统尾迹相似模型进行简化处理，采用周向距离及速度参数等无量纲因子对叶片速度尾迹分布进行曲线拟合，并结合拟合曲线形状实现多翼离心风机叶片尾缘结构的改型设计。研究结果表明：改型后风机叶片尾缘尾迹脱落面积缩小，同时由于蜗壳内旋涡强度及其影响区域减小，风机性能得到提升，其中小流量工况点及设计工况附近静压值提升约36 Pa，最高全压效率提高约2.8%。     

立式屏蔽泵水力性能的数值模拟与分析

为研究SPG50-200型立式屏蔽泵的水力性能,给优化过流部件的结构设计提供基础,采用CFD分析软件对屏蔽泵的内部流动进行了数值模拟。给出了三维造型方法和流场分析方法,分析了泵内流体的速度和压力的分布特性,并基于流动模拟结果预测了水力性能,将计算结果与实验曲线进行了对比,研究了蜗壳断面形状对泵性能曲线的影响,介绍了屏蔽泵的应用前景。研究结果对泵的性能改进有一定指导意义。     

某双曲拱桥加固前后承载能力评估

以甘肃路网中一跨30m现役空腹式双曲拱桥为工程背景,根据其结构特点,采用实体单元模型,利用大型通用有限元结构分析软件Ansys对该桥原位移场、应力场及力学行为进行空间有限元模拟分析,进而采取有效的方法对其进行加固处理,经模拟分析,该桥加固后其承载能力及刚度明显提高,有效地降低了桥跨结构的位移与应力,改善了桥跨结构的整体受力性能,加固效果良好.     

5052铝合金搅拌摩擦焊残余应力场数值模拟研究

针对目前铝合金搅拌摩擦焊的焊后残余应力过大，且内部残余应力难以测量的现象，课题组提出了基于热弹塑性法和顺序热力耦合方式的搅拌摩擦焊应力模拟的热源模型、边界条件模型和有限元模型，采用正交设计的方法对影响残余应力3个主要因素进行数值模拟的设计，并对模拟结果进行试验验证。模拟与试验结果均表明合适的焊接参数（转速取1 000 r·min-1，焊速取120 mm·min-1，预热时间取3 s）能有效减小5020铝合金搅拌摩擦焊的焊后残余应力，且数值模拟得到残余应力与实际焊后残余应力结果较为吻合。     

离心式风机流动特性的数值分析与改型设计

对某种船用通风机的内部流动进行了三维数值模拟,获取其性能曲线,对其流场特性进行了分析,在此基础上提出改进方案.通过修改叶片与蜗壳形状,明显地改善了叶栅与蜗壳通道的流动状态,尤其是消除了蜗舌附近区域的紊乱现象,使风机全压和效率有了显著提高.并对计算中的一些关键问题进行了讨论.     

离心泵性能实验教学改革初探

离心泵性能实验是化工原理实验教学的重要内容,结合离心泵性能实验的教学实践,就实验内容的选择,实验理论课的讲解、电化教学手段的采用、实验成绩的考核办法、实验指导方式的改革以及对实验教学过程中的流量Q的处理和数据处理的改进等方面进行了探索。     

液力变矩器流道设计及液力损失机理分析

为探究液力变矩器的性能,基于计算流体动力学(CFD)和三维流动理论,借助Realizable k-ε湍流模型,针对由非均匀有理B样条曲线(NURBS)和保角映射原理优化后的扁平化液力变矩器,展开数值模拟分析,并采用定转速台架试验,验证该数值模拟方法的可行性。在此基础上,针对循环圆扁平化造成液力损失严重的问题,对典型循环工况下,各叶轮的流场特性进行对比分析,并深入探究各恶化流动现象的成因,为液力变矩器的流道改进、叶片优化等指明方向。     

湿式多片离合器带排转矩仿真分析与试验研究

为了研究湿式离合器分离阶段带排转矩特性,根据流体力学理论和Navier-Stokes方程推导了润滑油流动压力和径向速度模型,在质量流量守恒条件下推导了油膜等效外径计算方程,同时改进了表面张力计算模型与径向槽摩擦片带排转矩模型。在SAE#2台架上测试了不同流量下湿式离合器带排转矩的大小,通过数值模拟将改进模型与试验数据进行对比,验证了模型的有效性。     

离心泵性能实验教学改革初探

离心泵性能实验是化工原理实验教学的重要内容,结合离心泵性能实验的教学实践,就实验内容的选择,实验理论课的讲解、电化教学手段的采用、实验成绩的考核办法、实验指导方式的改革以及对实验教学过程中的流量Q的处理和数据处理的改进等方面进行了探索.     

基于CFD的多翼离心风机叶轮结构设计

针对叶轮出现回流、部分叶道存在边界层分离而导致多翼离心风机气动性能下降的问题,课题组通过CFD 数值模拟方法和采用多目标多工况优化方法对风机叶轮进行改型设计,并将该研究结果应用于600 mm×600 mm暖风机的改进方案中。研究结果表明：风机叶轮叶片进口角由61°变化到30°,叶片型线采用样条曲线以及叶片数减小至40片,并采用预估导流板型,可以有效改进出风罩内气体旋涡、回流和叶道内分离的问题;优化后风机流量增大至107.28 m/h,较原风机模型增大了22%,同时风机效率也得到相应的提升。通过减小空调暖风机叶片数、增大叶轮外径、增加叶轮高度以及增大进口直径的方法,使得风机出口速度提升了3倍多,同时出口处回流基本消失。叶轮结构改型设计后风机的性能有了较大的提升。     

波浪爬高的PSPH方法数值模拟研究

通过Poisson方程迭代求解压力场的SPH方法,建立了模拟水波动力学问题的数值模型,将亚格子湍流模式加入方程中,更加精确地描述了波浪破碎时的湍流特性.针对SPH方法中粒子靠近边界处由于粒子缺失导致核函数的截断而引起计算误差,将核函数梯度修正引入了数值计算模型中.同时提出一种新的边界压力计算方法,改善了边界压力计算的精度.对孤立波及椭余波在斜坡上的爬坡破碎过程进行了数值模拟,数值结果与实验结果吻合较好.表明该方法在对复杂水波动力问题的数值模拟上是行之有效的.     

半经典方法研究强场物理中的非次序双电离

基于线极化场中的半经典原子再散射模型,修正外场为椭圆极化场,研究了与椭圆极数和频率相关的Ne原子非次序双电离问题.数值模拟结果与实验测量结果定性一致.     

燃烧模型对甲烷/空气非预混数值模拟的影响

对甲烷-空气的钝体燃烧进行了数值模拟,考虑了流体的湍流流动和扩散火焰燃烧的相互作用.模拟分别采用化学平衡模型和GRI - Mech 3.0反应机理的非预混燃烧稳定层流小火焰模型.通过与文献实验数据的比较,分析了上述两种模型的模拟结果和Mobini等人的条件矩平衡封闭模型的模拟结果的准确性.研究表明,上述3种燃烧模型的计算结果与实验结果均存在不同程度的误差,说明现有的燃烧模型尚需进一步完善.     

PID神经网络多变量控制系统的研究与改进

PID神经网络(PIDNN)是将神经网络和PID控制规律融合一起的新型神经网络.本文分析了多变量控制系统—MPIDNN控制存在的局限性,采用一种新的函数替换原MPIDNN控制的激励函数,并对改进后的MPIDNN系统进行仿真,仿真结果显示改进后的MPIDNN系统性能得到了明显改善.     

气液两相流泵断气过渡过程数值模拟研究

为了探究离心泵内部断气过渡过程,课题组采用Eulerian Eulerian非均相流模型和SST κ ω湍流模型对泵内气液两相流动断气过渡过程进行了数值模拟,揭示了泵内过渡过程流动规律,确定了泵内断气过渡过程结束的判定依据。研究结果表明：采用泵出口气相体积分数作为判断断气过渡过程结束的依据更为准确,当t>0.6 s后,泵出口气相体积分数不再随时间变化,可视为过渡过程结束;从蜗壳第Ⅰ~Ⅷ截面上的气相体积分数和压力变化来看,各监测点上气相体积分数的时均值随时间的变化规律基本相同,均先波动一段时间,再迅速减小,最后趋于稳定;各监测点上的时均压力先快速上升再上下波动。研究结果对进一步改进泵的结构设计以及提高泵运行的稳定性具有重要意义。     

外后视镜镜壳造型对气动噪声影响研究

外后视镜是前侧窗区域的主要气动噪声源,为研究气动噪声产生机理,采用Realizable k-ε和大涡模拟(LES)对3种外后视镜模型进行气动噪声数值仿真。通过风洞试验和仿真结果对比发现,1/3倍频程A计权声压级曲线吻合较好,验证了仿真结果的可靠性。通过数值仿真得到后视镜-A柱区域流场分布和声压级频谱图,对比分析流场分布云图和声压级频谱曲线,结果表明:模型2的镜壳结构改善了外后视镜尾部流场分布,与原模型相比,模型2尾部涡流尺度更小,涡流中心远离侧窗表面,更有利于降低气动噪声,最大降幅达到9.3 d B。