极板凹凸排布对微流通道流动性能影响研究

目前电解单元极板多采用球凸球凹的组合布置形式,其目的是为了增强通道内部的抗扰动能力,提高流体分布的均匀性。为更深入改进通道内流场分布,采用CFD数值模拟的方法对比了5种不同球凸球凹排布方式内部的流场分布特性。结果表明,5种组合布置形式在入口处均呈涡旋运动的特点,且case A方形扩列在入口处的涡旋运动范围较小;布置的形式会影响流场的分布,在球凹球凸单元间形成连续的低速尾迹区,形成较大的速度梯度;温度场的分布与流体速度分布大体呈负相关;所有通道均有速度分量u_w的负速度区域,其对应湍流动能较大;通道内部的凹凸单元布置形式会影响局部流动细节,改善流场分布均匀性,其中case A方形顺列的内部流场均匀性最佳。     

两种渐扩渐缩通道内层流传热特性的比较

利用贴体坐标系计算了等壁温工况下水在线型及波纹型渐扩渐缩通道内周期性充分发展的对流换热特性，两种通道进口高度相同，沿流动方向截面积相等，在相同质量流量、相同压力降和相同泵功率等条件下，比较了两种通道的换热特性，计算结果表明，在相同质量流量与相同泵功率条件下，波纹型通道的换热特性优于线型通道，而在相同压力降情况下波纹型通道不如线型通道。     

蜗壳进口周向来流的非均匀性对其流动影响的数值研究

运用冻结转子方法对离心风机整机流场进行了三维准定常数值模拟,捕捉到了由于蜗壳的非对称性所造成的蜗壳进口非均匀流动现象,揭示了由于进口非均匀来流所导致的蜗壳内的一些特殊流动现象．研究证实了由于蜗壳的非对称性而导致叶轮与蜗壳的相互作用时会引起整个流场非对称的流动特征。     

抛雪风机的气固两相流场数值分析与结构优化

为探究抛雪风机在抛雪作业过程中内部流场的流动特性,揭示流场作用下雪的速度和浓度分布情况,优化风机结构,改善风机的抛雪性能,以自主研制的公铁两用除雪车为基础,利用CFD方法,建立了风机内部流场的气固两相流数值模型,对风机抛雪过程进行仿真研究。同时,对风机机壳形状、风扇叶片数以及叶片安装倾角等机构参数对气固两相流场和抛雪的影响进行了模拟分析与对比研究。结果表明:适当的机壳形状有利于改善流场的流动状况,提高抛雪能力;当风扇叶片安装倾角为0°、叶片数目为4时,风机内部流场流动情况更有利于积雪的抛送和减少能量的损耗。     

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。     

油水旋流分离器数值模拟优化研究

采用计算流体动力学（CFD）软件中的雷诺应力模型（RSM）对油水分离旋流器内部流场进行了数值模拟,研究发现采出液在进口处的相互流动干扰对油水分离效果有重要影响,据此提出了一种新型结构——带有空间阿基米德螺旋线进口流道和导流螺旋的油水旋流分离器。进一步的优化设计和性能试验表明：空间阿基米德螺旋线进口流道和导流螺旋实现了平滑过渡,从而得到较稳定的流场和较高的分离效率。     

周期性环肋通道内的流动和换热

用非稳态数学模型对包含入口段的带肋环形通道内的流动和换热进行了数值模拟.在肋片参数Sp/D=0.187 5、Sp/D=1.125,雷诺数在400～800范围内,流动和换热都出现了自维持振荡特性,且入口段后,各几何周期的速度场、无因次过余温度场基本相同,随时间的变化规律也基本相同.肋片高度增加,平均努塞尔数和摩擦阻力系数增加.肋片间距增大,对摩擦阻力系数影响较小,对努塞尔数影响较大.雷诺数增大,努塞尔数增大,阻力系数减小.     

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.     

新型固体蓄热电加热锅炉的方案研究

针对固体蓄热电加热锅炉在运行中电加热丝时常烧毁的现象,以某公司生产的4 MW蓄热锅炉为研究对象,经实验检测和理论分析得出,运行过程中蓄热体组内部存在严重的温差是主要原因。对于蓄热体组沿换热通道方向(Y轴)的温度不均匀问题,提出采用空气正反向交替流动的方案来进行解决。对原空气流动方式和空气正反向交替流动方式分别进行数值模拟,并从蓄热体温度和换热通道内壁温度2方面对模拟结果进行对比分析。结果表明,采用空气正反向交替流动的方式,有效地改善了蓄热体组沿换热通道方向(Y轴)温度分布的不均匀性,并且蓄热完善度提高了10.55%。最后提出了新型固体蓄热电加热锅炉的设计方案。     

喷管通道内气体流动特性的数值模拟

分析了喷管通道内气体的流动特性，运用CFD软件Fluent模拟了Laval喷管在不同工况下的流场，数值模拟结果与相关文献实验结果基本一致，表明喷管通道内气体流场特性的数值模拟在实际工程应用中是可行的，为喷管的优化设计提供了有效的技术途径．     

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。     

基于微流体水分散失的茶叶杀青研究

针对茶叶粗加工中杀青等工艺存在的失水机理不明确的问题,提出一种基于微观流体的水分散失模型。利用FLUENT软件构建了茶叶单细胞和多细胞的失水模型,对其失水过程做了仿真研究。结合热风滚筒杀青设备,将热风滚筒杀青机的进风口风帽由内凹改成外凸。仿真结果表明：在一定范围内,温度升高对细胞内部的水流速度有略微的影响,但流动速度加快不显著;优化后的进风口结构有利于杀青质量的提高。从微观角度对茶叶鲜叶中水分的流动进行分析,可为茶叶杀青等相关干燥失水设备的研发提供研究基础。     

矩形微通道内滑移区气体流动换热的数值模拟

在等壁温边界条件下对矩形微细通道速度滑移区的对流换热进行了二维数值模拟、在一阶速度滑移和温度跳跃的边界条件下，计算出了通道内的速度和温度以及压力分布。比较了不同克努森数Kn对于滑移速度和跳跃温度的影响。结果表明，由于气体的稀薄性，压力呈现更加线性化减小的趋势，随着Kn的增加，通道入口与出口处的滑移速度和跳跃温度至现增加的趋势。在通道入口附近，气流速度和温度变化剧烈，而在出口处截面平均流速和温度随加的增加而降低．     

减小进口气流角对高压轴流风机性能的影响

轴流式通风机作为使用较为广泛的流体输送机械,在现代工业领域中扮演着相当重要的角色。通过FLUENT软 件数值模拟轴流风机的三维流场,研究减小进口气流角对高压轴流风机性能的影响。在利用变环量风机设计方法所得 到的叶片基础上,适当减小叶片各截面的进口气流角可以提高高压轴流风机的效率。     

小安装角轴流压气机S1流面的流线曲率法解

应用流线曲率法解轴流压气机内部流场，解决小安装角轴流压气机S1流面正问题计算时出现头部突出而产生流线交叉的现象以及迭代难收敛的问题．提出了采用旋转坐标系的方法，以保持叶型头部原有的形状及流道内流线的相对位置不变，经验证得到了很好的结果，可以应用于大多数轴流压气机的计算与分析．     

大气边界层中天线风载特性的数值分析

基于Reynolds时均N-S方程和RSM湍流模型,以大气边界层中具体地貌的风速剖面为入口边界条件,对某一车载雷达天线的风载进行数值模拟,得到天线的阻力系数;并与目前天线设计采用的均一风速为边界条件的计算结果进行比较,研究了工作高度、风速、地貌等因素对大气边界层中天线风载特性的影响。计算结果表明,大气边界层中天线的阻力系数随工作高度及风速的增加而增大;而地面粗糙度对天线阻力系数的影响则由天线相对于标准参考高度的位置决定。     

旋风磨研磨效率优化设计

为了解决旋风磨研磨效率低的问题,通过数值计算和Fluent模型分析,研究其研磨机理,发现旋风磨的风道结构 设计不合理,从而导致旋风磨研磨的样品容易在风道堆积甚至发生阻塞。重新设计了风道,风道进气口段与研磨腔体的 圆心共线,在风道中间位置设计1个135 °的拐角,此结构使腔体内气流速度从88.7 m/s提升到107．O m/s,而且消除了 风道内不良湍流,显著地提高了旋风磨的研磨效率。     

基于ANSYS的机械臂吹扫装置

为了解决机械臂对表壳外表面完成抛光后机械臂易与表壳发生粘连的问题，笔者设计了机械臂吹扫装置，并讨论了该装置2种不同进气口位置的设计方案。利用SolidWorks建立2种方案的三维模型，将其导入到ANSYS软件中，利用FLUENT模块进行流体动力学仿真分析。根据迭代计算曲线和压力分布云图，得出2种方案均可使表壳顺利脱离。通过2种方案的流迹线云图和速度矢量图进行对比分析，结果表明进气口在喷嘴正上方的装置吹气质量更优。研究结果有助于工作人员选择合理的方案。     

入口射流角度对通风方腔内流动的影响

用数值方法探讨了入口射流角度对顶部对称送风方式的方腔内流动的影响.计算的物理模型为固定宽高比为1,进风角度θ分别取20°,45°,70°,90°,110°,135°及160°.计算结果表明,不同的射流角度对通风方腔内流动的影响是明显的.随进风角度的变化,在不同的控制参数下,方程的解呈现多样的、不稳定的非线性特征,可归结为定常解(稳态解)、周期性振荡解、非周期性振荡解.在选定的计算参数下,当进风角度的变化范围在20°≤θ≤160°时,考虑纯强制对流,θ为135°的流场最先失稳振荡;考虑自然对流的作用,θ为70°的流场最易失稳振荡.