板带式速冻机空载状况下速度场的数值模拟

通过对速冻机作适当的几何简化,建立了相应的数学物理模型.使用PHOENICS软件对速冻机内的流场进行了数值模拟,分析了板带运动、空气进口速度、流动通道高度及空气入射角等对内部流场的影响.研究结果表明,空气进口速度和通道高度的选取应综合考虑空气流速大小、流速均匀性和流动阻力损失等3方面因素;最佳空气入射角应为0°.     

基于湍流自旋理论的二维方腔旋转流动的数值模拟

基于湍流自旋理论对旋转方腔内不可压流体的流动进行了二维数值模拟,用有限容积法在交叉网格上对控制方程进行离散,采用SIMPLEC算法进行计算,对流项的离散方面采用了延迟修正的QUICK格式,最后采用二维的TDMA算法进行迭代求解,并对边界条件处理采用了Block块技术.同时与经典理论即Navier-Stokes（N-S）方程的模拟情况做了比较.得出下列结论：N-S方程表明方腔旋转时内部流体只会作刚体旋转;而自旋模型表明该类流动具有不平凡性和不稳定性：即流体的内聚力不足以使流体跟随固体边界作刚体运动,旋转边界必然在流体中诱导出小尺度耗散涡旋,这些小尺度涡旋在固壁附近组织出正负相间的拓扑缺陷（涡旋场强）,这一流体定向奇性会与速度场耦合,并容易形成复杂的大尺度的涡旋运动.     

新型三维电极反应器及内部流场分析

常规三维电极反应器易堵塞,流场不稳定、不规律导致传质效果极差,使反应器效率降低。设计了一种携带新型串束式泡沫镍三维电极粒子的电催化反应器,可有效降解有机废水,并保证内部流场的稳定性。为得到复杂内部结构下反应器流场特征,采用数值模拟法对反应器的流场进行模拟计算,以研究反应器流场分布情况。结果表明：电催化反应区域（粒子电极区域）流场稳定均匀;反应器内部结构对流场分布的影响明显,槽体中央的棒状阳极周围流场速度小,流动不规律容易产生流场死区;提高转速有利于使反应区流场的均匀化,不利于棒状阳极周围流体的传质。     

取水泵叶轮水力设计及内部流场数值模拟

为了研究漂浮取水泵内部流场分布规律,根据泵水力设计理论对叶轮进行了参数计算,基于Pro/E建立了叶轮 和内部流场模型,利用FLUENT对内部流场进行了数值模拟,得到了漂浮取水泵的外特性曲线、压力和速度分布规律。 结果表明：泵的功率曲线呈现驼峰状,效率曲线存在较宽的高效区;叶片受静压呈现旋转中心低,边缘高的总体趋势;泵 叶片速度较大,隔舌和扩散管底部速度较小;在额定流量工况下,叶轮表面液流速度分布趋于均匀,流场分布较合理。研 究结果可为优化叶轮几何参数、改善内部流场分布以及提高泵的效率提供一定参考。     

锂电池烘箱匀流特性分析及结构优化

烘箱热风射流速度的均匀性对锂电池极片材料的一致性具有重要影响,为了提高射流速度的均匀性：建立了烘箱静压风室 的三维模型;利用FLUENT流体仿真软件,基于k ε湍流方程完成了装有导流板的静压风室热风流场的数值仿真计算;通过提取分析射流风嘴的射流速度分布 情况,对静压风室导流板安装尺寸进行了优化,流场仿真分析结果表明：经过优化后的风嘴射流速度均匀性得到了改善,热风射流速度沿风嘴长度方向波动由 1.87%下降到了0.73%,各风嘴射流速度波动由5.06%下降到了2.69%。改进后的射流速度能够满足锂电池极片烘干的一致性要求。     

稀疏软性磨粒流的磨粒群分布及其动力学特性研究

利用CFD技术和PIV测量研究了结构化表面约束流道内的流场和磨粒群分布。基于液 固两相流体耦合理论,利用欧拉 拉格朗日模型中的DPM模型和标准κ ε湍流模型对V型纹理矩形截面流道内颗粒运动进行了数值模拟,计算了流场中的湍流性能等参数。结果表明：V型纹理矩形截面约束流道内磨粒群的分布总体均匀,各速度矢量紊乱无序,靠近底部壁面区域颗粒相对比较密集,这些都有利于磨粒对壁面的微力微量切削。     

电动汽车HVAC模块制热模式风量分配特性研究

针对某款电动汽车空调HVAC模块风量测试实验时制热吹脚模式各出风口风量分配不均匀的现象，课题组应用计算流体动力学(CFD)的数值模拟方法，并引入多孔介质理论对HVAC模块内部微通道换热器做简化处理，对该款汽车空调HVAC模块制热吹脚模型进行计算模拟，分析制热吹脚模式HVAC内部流场及各吹脚出风口的风量，同时引入无量纲数Ei和S对风量分配的均匀性进行评估。课题组根据仿真分析结果，对吹脚风道底部结构进行优化以及验证分析。验证结果表明：优化后的汽车空调HVAC模块吹脚风道内部涡旋现象减少，相较于原模型，各吹脚出风口不均匀度Ei减小了2%~57%，总不均匀度S降低了5.2%~34.3%，提高了风量分配均匀性。     

多孔泡沫金属换热器内流体流动和传热的均匀性分析

在恒定热流密度条件下,对单相流体分别强制轴向层流流经多孔泡沫金属换热器管内、外的流动和对流传热的均匀性进行了分析。结果表明:填充多孔泡沫金属后,流体的速度和温度分布的均匀性比光管时明显提高。对于壳程区域的全角点管间区域与内部管间区域,多孔泡沫金属的孔隙率越大,两者间平均流速的差异越大,对流换热的差异越小;多孔泡沫金属的ppi数越大,两者间的平均流速和对流换热的差异越小;管间距越大,平均流速的差异越小。     

改进型INTER-IMIG桨搅拌槽内流场的PlV实验研究

针对二维粒子图像测速技术( particle image velocimetry,PIV)的局限性,利用三维粒子成像测速技术(PIV)对改 进型INTER-MIG桨搅拌槽流的轴向速度、径向速度、切向速度的分布进行研究,介绍了三维PIV系统的结构组成,再利 用二维PIV对流场进行流线分析。结果表明：无挡板时,槽内的流体受到了较强的剪切作用,而轴向速度与径向速度相 对较小,整体的混合效果较差;有挡板时,流体的轴向和径向速度明显提高,增加了流体湍动效应。挡板破坏了流体内部 的有序流动,桨叶前端的涡流也明显减弱     

仰角式油水分离器流场的数值模拟

仰角式油水分离器是一种新型、高效的重力式油水分离设备,为了深入了解其分离机理和内部流场分布,利用Fluent 12.0 数值模拟计算软件,基于多相流欧拉分析方法,结合Realizable k–" 双方程湍流模型对油水两相在分离器内的分离过程进行了数值模拟。结果表明：所选用的数值模拟方法能够较为真实地反映分离器的分离特性和内部流场分布,与传统卧式分离器相比较,仰角式油水分离器内堰板处的“死油区”和“死水区”明显减小,油水分离效率更高,当仰角为12◦时,油水分离效率达到了最高值90.48%,提高了29.26%;仰角式分离器的结构简单,但内部流场分布较为复杂,入口分液管处的速度分布不均匀,存在不同程度的旋流,易造成油水两相在分界面处的掺混;分液管处的结构有待于进一步地改进。     

基于CFD的不同搅拌组合多相流流场研究

针对在设计发酵搅拌设备过程中往往依赖经验判断传质混合效果以及能耗等的现状，课题组利用CFD技术对设计的4种搅拌模型进行气液两相流非稳态数值模拟。模拟采用了多面体网格划分物理模型以及滑移网格模型法求解，探究了其速度场、气相体积分数和功率耗损情况。结果表明：相同工况下，不同搅拌组合的流场特性差异较大；上桨采用径向流桨的搅拌组合形成的混合流场整体速度分布更均匀，能为釜内物质提供更佳的混合和传递效果；同时上桨和底桨采用6半圆叶圆盘涡轮桨的搅拌组合C气液分散性能更好；功耗方面，搅拌组合A>组合C>组合B>组合D。模拟结果及分析可为气液反应釜搅拌器的设计及优选提供重要的参考。     

叶片泵入流畸变的研究现状与展望

入流畸变是各种叶片泵入口来流的普遍现象,其本质问题在于入口处流场的不对称性。在高温、高压、高转速和大流量情况下,入流畸变对泵的影响不容忽视,传统设计的均匀入流假设已经不能满足实际要求。在分析叶片泵入流畸变来源及形式的基础上,笔者论述了激光多普勒测速和粒子成像测速实验方法在研究中的应用,以及直接模拟计算法、大涡模拟法和雷诺时均法等计算方法在研究中的作用,进一步分析了入流畸变对泵相关特性的影响。提出今后可从高温工况下温度场的影响、入流畸变内部流体流动规律与泵性能的定量关系等方面进行研究,对于核设备中的冷却水泵、轻工用泵等的研究工作具指导作用。     

操作参数对质子交换膜燃料电池膜内水热分布的影响

以双蛇形流场为基础,利用流体仿真软件Fluent建立燃料电池三维分布参数模型,采用数值模拟的方法,研究操作参数中进气加湿度和电池工作温度对PEMFC膜内温度分布、膜内含水量分布的影响。研究结果表明：随着PEMFC进气加湿度的增加,膜内温度和膜内含水量均逐渐增大;随着PEMFC工作温度的增加,膜内含水量逐渐减少,膜内温度逐渐增加且膜内温度分布均匀性不断提高。     

超重力分离装置填料内流场的CFD模拟研究

为了优化超重力分离装置，课题组对其内部流场进行了研究。通过计算流体力学软件FLUENT对超重力分离装置填料内部的流体流动进行数值模拟，分析了转速、填料外径和丝网尺寸对流场的影响。结果表明：液相速度分布与气相速度分布一致，液相速度主要受气相的影响，与液相入口速度无关；同一转速下填料区气相速度由内向外逐渐增大，各位置的气相速度随转速的增大而增大；气相最大速度与转速和外径有关，与丝网的尺寸无关。数值模拟的结果对超重机的设计与优化有一定的借鉴意义。     

时谐偶极子在介质球头模型中的电位分布

考虑到脑电源的时谐性和头的电容效应,在电准静态近似下,建立了时谐等效电流偶极子模型;给出了其在均匀无限介质中和均匀介质球中的电位表达式;并正向计算了脑电源在非均匀各向同性三层同心介质球壳中的电位分布。最后讨论了时谐性和电容率对电位分布的影响。理论计算结果表明时谐性和电容率对电位分布确实有影响。     

热收缩包装机内部温度场仿真

为了研究热收缩包装机内部风扇布置对内部温度场分布的影响,建立包装机数学仿真模型,利用SolidWorks进行三维建模,采用多重参考系模型（MRF）在FLUENT中进行流场计算,仿真实际工作条件下包装机内部温度场分布情况,并结合相关实验结果验证仿真模型的可行性。在此基础上仿真不同风扇数量条件下的温度场,分析了既能满足工作要求,同时又能达到成本控制目的的风扇数量。[JP2]结果表明：仿真模型数据与实验数据吻合;双风扇条件下温度场分布均匀且温度基本满足工作要求,可以替代3风扇条件。该研究可为包装机优化设计提供参考,缩短设计周期,降低设备成本。     

组合投资问题的目标规划模型及其求解

引入非凹非凸的典型交易成本函数形式,考虑分红收益提出含有典型交易成本的组合投资问题的目标规划模型.通过实例对模型中无交易成本、含有V-型交易成本、典型交易成本时所得的有效前沿进行比较,并分析了不同期望收益水平对投资组合的影响.     

优势流场发育阶段定量确定方法研究

长期注水开发过程中,由于储层物性差异、水油流度差异、注采差异、注入水长期冲刷及剥蚀等因素影响,油层内逐渐形成优势流场。矿场生产证明,优势流场对流体的分布和运移起重要作用,对剩余油的形成和分布有较强影响。但是实践也证明,不同开发区块、不同油藏类型、不同井网类型以及不同工作制度等条件下形成的优势流场有很大差异。依据优势流场中流场强度大这一主要特征,引入流场强度指数作为定量的界定指标,并与PV 数指数、采出程度及注水效率等参数结合,定量界定了优势通道的形成及所处阶段。当流场强度指数大于1.5,注水效率高,采出程度低时说明这是优势流场的初期阶段;流场强度指数大于1.5,注水效率低,采出程度低时说明是狭窄的优势通道,为优势流场的中期阶段;流场强度指数大于1.5,注水效率低,采出程度高时说明是优势流场的后期阶段,即已成为优势通道。     

轴向流吸附塔流场数值模拟与进口分布器优化

针对某糖厂烟道气变压吸附塔内气体分布不均的问题,采用计算流体动力学CFD相关软件对其流场进行数值模拟,重点对 进口区（进口管到吸附剂之间的区域）进行流场优化。通过对原始板式分布器流场模拟,发现吸附塔中心区域速度较大,导致进口区末端截面的轴向和径向速度 分布不均,同时也有一定的漩涡。比较板式分布器在不同倾角下的布气效果,发现当板式分布器的倾角在25°～40°有较好的布气效果;比较4种板式分布器,即原 始分布器（Ⅰ）、中间挡板不开孔的分布器（Ⅱ）、中间挡板改为小孔的分布器（Ⅲ）及原始分布器中间加挡板（Ⅳ）的布气效果,结果发现中间挡板不开孔的 分布器和中间挡板改为小孔的分布器的布气效果都优于原始分布器,其中中间挡板改为小孔的分布器的布气效果最好。通过对吸附塔进口区分布器结构优化,明 显提高了吸附塔内流体的分布均匀度。     

冷凝器流程数和放置形式对热泵空调系统制冷性能的影响

为揭示冷凝器流程数和放置形式对热泵空调系统制冷性能的影响，课题组设计了热泵空调系统制冷实验。通过实验研究了不同流程数和放置形式的冷凝器对系统制冷量、能效比REE和出风温度等参数的影响；通过红外热像仪记录了冷凝器表面温度分布特性，并采用Otsu算法分析了冷凝器高温区域面积占比。研究结果表明：二流程倒置较其他布置方案有更大的制冷量，更高的REE值以及更低的出风温度；二流程布置方案较三流程有较低的冷凝压力，较低的压比以及较小的压缩机进出口比功；不同流程、不同放置形式的微通道冷凝器，其表面温度分布有差异，二流程较三流程温度分布均匀性好；二流程倒置时高温面积占比大，压缩机转速为4 000 r/min时，冷凝器高温区域占比达62.1%。选用倒置形式的二流程微通道换热器作为冷凝器，可有效提升热泵空调系统制冷效果。