超高压共轨喷射系统电控增压器三维流场研究

为预测增压器内流场分布、分析增压器设计的合理性以及指明增压器结构优化方向,基于FIRE软件建立了电控增压器的三维流场模型,并利用模型对增压器内的三维流动进行了模拟分析,得出了增压过程中流场的压力和速度变化及分布情况。结果表明:增压油路流场在压缩终点时,压力最大值主要分布在电控增压器出口处,速度最大值主要分布在单向阀腔和增压室的进油通道处。控制油路流场在压缩终点时,控制室压力大幅降低,增压过程中控制室出油节流孔处压力小于临界压力,可能有气化现象发生。     

分解炉内三维湍流流场数值模拟

针对某大型高性能分解炉的实际尺寸,用Realizable(带旋流修正的)k-ε模型,采用SIMPLE算法,二阶迎风差分格式,模拟了炉内三维湍流流场.计算所得的速度、压力分布与该炉热工标定的结果以及其实际运行的性能符合较好.     

排气消声器的CFD数值仿真

建立了消声器内部流场的物理模型,并进行网格划分,确定了数学模型;利用Fluent软件对其内部流场进行了数值模拟,得到消声器内部流场的速度分布、压力分布及能量损失,并分析了其内部流场对消声性能的影响,进而确定了影响消声器消声效果的结构因素,为消声器的结构设计提供了一种可靠的指导方法.     

弯管稀相气力输送CFD-DEM法数值模拟

利用CFD-DEM方法对稀相气固两相流在带有弯管的气力输送管道内的流动特性数值模拟。通过CFD求解连续气相流场,使用DEM求解离散颗粒相运动及受力,为提高仿真速度,模型忽略了空隙度对气相的影响。仿真结果显示了颗粒在弯管内形成颗粒绳及在垂直管道内颗粒绳分散的过程,并获取了颗粒-颗粒、颗粒-壁面的碰撞信息。对比弯管上下两部分的碰撞情况,颗粒及壁面在弯管下半部分受到的撞击和磨损更严重。通过对气力输送各类工作参数的研究发现,其对管道内气固两相流的流动特性和碰撞情况有着不同程度的影响。气流速度对颗粒绳分散影响甚微,但对弯管内颗粒碰撞强度有明显影响。随着颗粒质量流量的增加,形成的颗粒绳更紧凑、分散速度更慢,并在弯管中形成了阻碍颗粒-壁面碰撞的防护层。弯径比的增加也能加强颗粒绳的紧凑度,减缓颗粒绳的分散速度。     

二维凹槽过渡流的DSMC方法模拟

采用DSMC (DirectSimulationMonte -Carlo)方法模拟二维凹槽过渡流动 ,给出了在不同Knudsen数、不同展弦比、不同壁温条件下凹槽流的速度和温度分布 ,并对DSMC方法在模拟全速度域流场时存在的局限性进行了讨论。     

分解炉内煤粉燃烧和CaCO3分解流场的数值模拟

针对国内某大型水泥高性能分解炉,基于Fluent软件,采用有限速率/涡耗散模型模拟了炉内煤粉燃烧和生料分解的湍动多相流场,给出了炉内速度矢量、温度、压力和组分分布,结果显示,炉内流动趋势合理,可为分解炉的研究提供参考.     

动态液-液旋流分离器油滴运动轨迹模拟

针对动态液-液旋流分离器油、水两相过程,从流体力学基本方程出发,采用雷诺应力模型、QUICK差分格式和SIMPLE算法模拟分析动态液-液旋流分离器内的流场;并以此为基础,采用离散相模型和多相流模型,模拟油、水两相分离过程和油滴运动轨迹.模拟结果表明:油滴粒径决定其在旋流分离器中的运动轨迹、速度及分离特性,大粒径油滴更易于向中心聚集形成油芯,油芯的形状与油滴的大小直接相关;动态液-液旋流分离器的主要分离过程在转筒内完成,油相分离效率随着油滴粒径的增大而提高.     

旋转燃烧室内燃气湍流流动的数值分析

为了解水下航行器旋转燃烧室内燃气的流动特性,利用FLUENT软件,对旋转燃烧室内的气相流场进行了数值模拟。湍流计算采用RNGκ-ε模型、气相燃烧采用ED模型、液相采用离散液滴模型。得到燃烧室不同轴向截面位置的速度变化曲线和燃烧室中心纵截面的湍流粘性系数分布。结果表明,在燃烧室中间燃气形成范围较大的中心回流区,气体切向速度分布呈现Rankine涡结构,径向速度较小且为向心向。由于出口位置的偏心性和空间突缩,燃烧室后部的流场呈现明显的非轴对称分布,而且燃气速度变化剧烈。湍流粘性系数在回流区和出口上游处较大,而在壁面附近都小于0.01。     

加权紧致非线性格式在热化学非平衡流数值模拟中的应用

高精度格式因其在较低的计算资源消耗下仍能保持足够的精度而在精细流动结构的模拟中具有独特优势。将显式5阶加权紧致非线性格式(WCNS-E-5)引入二维高温非平衡流计算,进行自由流速度5.0~5.7 km/s的高焓风洞和高空条件下的圆柱非平衡流场数值模拟,得到正确的流场参数分布、壁面压力和壁面热流等结果与实验值吻合较好。计算结果表明,WCNS-E-5格式较2阶的MUSCL格式具有更好的热流网格收敛特性。分析并针对算例条件初步解决了高阶格式在刚性化学反应流模拟中的鲁棒性问题,为进一步采用高阶格式开展流场结构更加复杂的热化学非平衡流数值研究奠定了良好基础。     

WCNS格式在热化学非平衡流数值模拟中的应用研究

高精度格式因其在较低的计算资源消耗下仍能保持足够的精度而在精细流动结构的模拟中具有独特优势。首次将显式5阶加权紧致非线性格式(WCNS-E-5)引入二维高温非平衡流计算。进行了自由流速度5.0~5.7km/s的高焓风洞和高空条件下的圆柱非平衡流场数值模拟,得到了正确的流场参数分布,壁面压力和壁面热流等结果与实验值吻合较好。计算结果表明WCNS-E-5格式较2阶的MUSCL格式具有更好的热流网格收敛特性。分析并针对算例条件初步解决了高阶格式在刚性化学反应流模拟中的鲁棒性问题,为进一步采用高阶格式开展流场结构更加复杂的热化学非平衡流数值研究奠定了良好基础。     

气液同轴双离心式喷嘴喷雾特性

采用流体体积方法分析涡流器离心式喷嘴内部流动过程,采用单反相机和相位多普勒测速仪测量离心式喷嘴、气液同轴双离心式喷嘴的喷雾特性。发现涡流器离心式喷嘴内部流动的总压损失主要发生在涡流器槽道入口、收敛段和等直段。等直段使液膜厚度减小,喷雾锥角减小。离心式喷嘴喷雾粒径分布范围沿径向逐渐增加,轴向速度分布范围沿径向先减小后逐渐增加。气液同轴双离心式喷嘴喷雾特性受气液比影响很大,气液比小时旋流空气使喷雾锥角增加,粒径分布范围减小;气液比大时,气体膨胀压缩喷雾,使大液滴能够到达喷雾中心,喷雾外侧为二次雾化成的细小液滴。     

可压缩流大涡模拟耦合概率密度函数方法中的滤波压力模型

亚格子组分-温度关联项显著影响反应流大涡模拟精度。利用概率密度函数方法中概率等效的特点,发展一种新的滤波压力模型,可以良好封闭亚格子组分-温度关联项。介绍概率密度函数及其耦合求解方法,在已有模型基础上推导建立新的滤波压力模型,并在三维超声速氢气/空气时间发展反应混合层中对不同的滤波压力模型进行数值测试。结果表明,与传统的滤波压力模型相比,新的滤波压力模型可以明显改善反应混合层的模拟准确度。特别地,基于新的滤波压力模型,大涡模拟耦合概率密度函数方法可以较好地模拟链式反应中间微小组分如超氧化氢基等,有望更有效地再现自点火等复杂现象。     

翼栅绕流流场数值模拟及动力性能研究

基于2D不可压缩定常流动的控制方程,对5个NACA4412非对称翼型组成的平面直列翼栅绕流流场进行了数值模拟,对比分析了同一翼型在翼栅中工作和单独绕流时的升、阻力情况,验证了翼栅装置工作的可行性,反映了翼栅绕流的客观规律性。结果表明:翼栅翼型头部流速和压力急剧变化,尾部出现流涡尾迹,前部是负压区,后部是正压区,内部流速大,压力小;在1/3弦长附近翼栅翼型表面压力出现拐点,拐点之前翼型上下表面压力差较大,拐点之后翼型上下表面压力差较小;翼栅内部流场具有相似、相近性,外部流场差异性较大;翼型的压力差是产生升力的主要原因。     

基于分层核粒子滤波的快速运动目标跟踪

针对目标发生快速、运动不规则及遮挡等情况下的跟踪问题,提出了一种分层核采样策略。首先通过先验转移和后验转移分别预测2组粒子来建立联合分布,利用聚类算法近似联合分布粒子集的混合高斯分布;然后对每个聚类进行采样;最后采用均值漂移算法将粒子移动到后验密度的局部极值处。实验结果表明:算法在目标发生快速机动情况时,跟踪性能优于传统粒子滤波、核粒子滤波及分层粒子滤波,且对遮挡具有较好的鲁棒性。     

高超声速气流中头锥逆喷防热流热耦合分析

作为一种主动冷却方式,逆向喷流结构对高超声速飞行器的热防护具有显著效果.为了对头锥逆喷的防热特性进行准确预测,采用流热耦合方法,对6马赫下的头锥逆喷结构的流动和传热进行数值研究.通过数值计算和实验对比,验证了湍流模型和流热耦合算法的准确性,获得了不同逆喷总压比下的流动特性,并且对不同逆喷总压比对流动和传热的影响进行了分...     

基于CFD分析的燃气轮机散热器数值仿真

为了改善燃气轮机的散热性能,以国产某型管带式散热器替换ΓТД-1250燃气轮机管片式散热器,建立了管片式和管带式散热器空气侧通道的稳态紊流数学模型,对2种不同类型散热器的阻力特性和表面传热特性进行CFD模拟,模拟结果与试验结果符合较好。数值仿真结果对比表明:散热器的压力降随冷却空气进口速度的增大而增大,且在相同的冷却空气进口流速下,管带式高出管片式散热器空气侧阻力的平均值约3.13%,同时管带式比管片式空气出口温度的平均值高出约6.29%。     

Influence of propagation direction on operation performance of rotating detonation combustor with turbine guide vane

Due to the pressure gain combustion characteristics, the rotating detonation combustor (RDC) can enhance thermodynamic cycle efficiency. Therefore, the performance of gas-turbine engine can be further improved with this combustion technology. In the present study, the RDC operation performance with a turbine guide vane (TGV) is experimentally investigated. Hydrogen and air are used as propellants while hydrogen and air mass flow rate are about 16.1 g/s and 500 g/s and the equivalence ratio is about 1.0. A pre-detonator is used to ignite the mixture. High-frequency dynamic pressure transducers and silicon pressure sensors are employed to measure pressure oscillations and static pressure in the combustion chamber. The experimental results show that the steady propagation of rotating detonation wave (RDW) is observed in the combustion chamber and the mean propagation velocity is above 1650 m/s, reaching over 84% of theoretical Chapman-Jouguet detonation velocity. Clockwise and counterclockwise propagation directions of RDW are obtained. For clockwise propagation direction, the static pressure is about 15% higher in the combustor compared with counterclockwise propagation direction, but the RDW dominant frequency is lower. When the oblique shock wave propagates across the TGV, the pressure oscillations reduces significantly. In addition, as the detonation products flow through the TGV, the static pressure drops up to 32% and 43% for clockwise and counterclockwise propagation process respectively.     

活塞式磁通压缩发电机电枢涡流的有限元分析

为了研究活塞式磁通压缩发电机（P-MFCG）电枢内部涡流及周围的磁场分布，在Maxwell方程组的基础上，对电枢附近区域的磁场模型进行理论推导，得出电枢附近区域涡流场的控制方程。采用Ansoft有限元分析软件对应用于P-MFCG的柱状电枢上感应涡流、磁感应强度以及电枢所受电磁力的分布进行仿真分析，其结果对电枢的优化设计有重要参考意义。     

合成双射流冲击平板流场结构与模态分解分析

为揭示合成双射流冲击平板流场结构特征,通过大涡模拟方法对合成双射流冲击平板流动进行了仿真,采用有限时间Lyapunov指数方法对流场的拉格朗日涡结构进行了识别,并与欧拉框架下的速度矢量和涡量结果进行了对比分析。结果表明,在合成双射流两股射流交替作用下,射流核心区涡系结构较为复杂且涡量丰富,远离核心区存在一对稳定的涡结构,且拉格朗日涡结构与涡量对应较好,为合成双射流冲击冷却的布局设计提供了指导。另外,流场本征正交分解表明,第一阶模态关于激励器出口中心轴线大致对称,其能量占总体能量的35%,前6阶模态的能量占80%;根据前6阶模态所反映的流场特性,合成双射流冲击平板流场具有高度的对称性。     

载有时变电流细螺绕环的涡旋电场

根据涡旋电场叠加原理,计算了载有时变电流细螺绕环激发的涡旋电场的场强,其结果与文献[4]的有关结果完全一致,从而进一步验证了涡旋电场叠加原理的正确性。在此基础上,经过分析得出了载有时变电流细螺绕环涡旋电场的分布情况。