基于有限单元法和计算流体动力学的光机热集成仿真分析研究

使用计算流体动力学、传热学、固体弹性力学和光学的多物理场耦合集成仿真分析技术完成了红外热像仪中光机的热特性与热设计研究.采用有限单元法(Finite Element Method,FEM)和计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)得到了光机内部的温度场、应力变形分布及光学件面形...     

时均流诱导声振荡的数值计算研究

时均流诱导的声振荡可以为热声制冷提供驱动源或驱动发电机和换能器发电,为风能利用提供了新思路,是热声领域的最新研究方向之一。本文基于计算流体动力学(CFD)方法,建立了正十字型时均流激声发动机的三维数学模型,采用大涡模拟湍流模型计算。计算结果验证了时均流诱导声振荡效应,揭示出谐振管内声场分布和谐振管内部压力与开口处涡的关系,为后续的实验研究奠定了理论基础。     

直接甲醇燃料电池膜及阴极模拟

本文提出一个针对直接甲醇燃料电池膜及阴极的二维、多组分稳态数学模型．模型根据直接甲醇膜燃料电池膜及阴极运行工况特性,考虑质量、动量、组分守恒以及电池中的电化学过程而建立,并应用了计算流体动力学(CFD)技术．模拟结果表明传质对直接甲醇燃料电池的性能影响很大;本文还进行了直接甲醇燃料电池阴极水管理的初步探讨．     

计算流动显示技术(CFI)在自然对流流场测量中的应用

计算流动显示(CFI)技术通过利用仿真光测实验中光束的运动规律与光学干涉测量方法的数学模型,并根据计算流体动力学(CFD)的结果,获得仿真的光学干涉图像。本文通过计算机模拟数字散斑干涉中激光光束的运动规律得到了封闭方腔中空气自然对流的CFI光学图像,并将此仿真光学图像与实验得到的图像进行对比,指导实验的进行和自然对流中测试参数的计算。     

风力机致动体模型研究

在风力机流场及其气动性能分析中,计算流体动力学(CFD)方法已受到越来越广泛的关注。近年来出现的致动模型,以在流场中添加体积力源项的形式模拟风力机与三维流场之间的相互作用,极大简化了CFD计算的网格前处理过程、降低了三维CFD计算的网格数量,为大尺度风场的工程计算提供了有效途径。本文研究了致动模型中体积力源项的分布形式,以前期建立的黏性无黏耦合模型为基础构建了新型致动体模型。该模型基于黏性无黏耦合模型提供的压力分布,在叶片真实的三维几何表面布置体积力源项,从而在源头上降低了致动模型所引入的体积力源项分布误差,提高了现有致动模型对叶片三维几何形状的计算精度。     

棒束通道CHF预测方法研究

本文采用实验和数值计算分析相结合的方法,研究了带定位格架棒束通道内过冷流动沸腾工况下临界热流密度(CHF)发生情况.提出了通过采用CFX4.4程序对带定位格架棒束通道内过冷流动沸腾计算来预测CHF发生位置的方法.结果表明,随着程序的发展和物理模型的完善,计算流体动力学方法(CFD)将成为核燃料棒束组件临界热流密度实验、设计和安全评估强有力的计算分析工具.     

掠过流作用下穿孔板的声阻抗

应用三维时域数值方法研究掠过流对穿孔板声阻抗的影响。建立了掠过流作用下穿孔板声阻抗计算的计算流体动力学(CFD)模型,通过时域计算得到掠过流作用下穿孔板的声阻抗,分析结构参数和掠过流马赫数对穿孔板声阻抗的影响。根据计算结果拟合掠过流作用下穿孔板声阻抗的近似表达式,利用获得的穿孔声阻抗新公式预测穿孔管消声器的传递损失,数值预测和实验结果吻合良好。计算结果表明,掠过流对穿孔板的声阻抗和穿孔管消声器的消声性能有明显影响。     

轴流压缩机叶栅内固体微粒沉积的数值研究

本文针对轴流压缩机叶栅内固体微粒沉积的问题,采用计算流体动力学(CFD)软件对压缩机叶栅内的气固两相流动进行了模拟。文中首先采用不同的湍流模型和不同的壁面处理方法计算了垂直圆管内固体微粒的沉积,并与实验数据进行了对比。在此基础上,研究了轴流压缩机叶栅内不同直径粒子在叶片压力面和吸力面的沉积规律;且研究了不同工况对粒子沉积的影响。     

NASA低速离心压气机叶轮内部流动的数值研究

本文采用一多功能流体动力学计算软件,详细计算分析了NASA低速离心压气机叶轮内部的三维速度场。通过与实验数据以及其它软件计算结果详细定量的对比分析,研究了CFD软件预测叶轮内部流场的能力及存在的问题,提出了进一步提高数值计算精度的建议。     

用FLUENT软件计算化学氧碘激光流场

用计算流体动力学(CFD)软件FLUENT，数值研究化学氧碘激光喷管形线，碘喷孔位置， 副流入口压力， O2(1Δ)初始产额，水蒸汽含量以及稀释气体对平均小信号增益系数沿流动方向分布的影响；并对大连化学物理研究所超音速化学氧碘激光的两次实验进行数值模拟，计算结果显示平均小信号增益系数与实验测试的摩尔功率趋势一致。     

立式水轮发电机通风系统及转子温度场研究

本文采用有限元软件对某梯级电站立式水轮发电机通风系统进行数值模拟,在此基础上计算转子磁极各表面的散热系数,结合电机热耗,得到转子磁极温度分布.研究表明:采用CFD能较准确地模拟发电机通风系统的流场,为电机通风系统设计和优化提供有效的依据;转子磁轭端部加装弧形风扇后产生的冷却流量满足实际运行过程中电机冷却的需要;转子温度在其设计的绝缘容许温度范围内,且有足够裕度,可长期安全运行.     

CFD modeling of particle charging and collection in electrostatic precipitators

A CFD model was developed to describe the particle laden gas flow through an ESP, particle charging and collection. The corona discharge was modeled using the open source software OpenFOAM to solve the Poison and charge conservation equations, and results were entered using user-defined field functions in the commercial CFD software STAR-CCM+. The gas flow, EHD flow, particle charging and dynamics were modeled using STAR-CCM+. The developed CFD model allows for direct solution of the drift and diffusional flux of gas ions. The influence of the various ESP dimensions, operating parameters and ash properties on the collection efficiency are reported.     

电站调节阀内流场的三维数值模拟及实验研究

本文以电站调节阀为对象,通过先进的CFD软件与CAD相结合对阀门内部流场进行了数值模拟,一方面快速 准确地估算出流动的压力损失,另一方面为设计初期就预测其流动特性,为调节阀门改型优化设计提供先进方法。对于提 高我国电站调节阀的设计研究水平具有重要意义。     

Fluent数值模拟在制冷与空调领域中的应用

Fluent软件是流体力学中通用性较强的一种商业CFD软件,应用范围很广。主要介绍Fluent在制冷与空调中的应用。Fluent模拟适用于制冷领域等现代技术对过程模拟的要求,同时满足现代化生产设计,是制冷与空调设计的一个重要发展方向。阐述了Fluent模拟仿真在制冷领域的现状及发展概况;重点对Fluent在工艺过程中的模拟作了介绍。利用模型复现实际系统中发生的本质过程,并通过对系统模型的实验来研究存在的或设计中的系统。     

方腔驱动流的数值模拟研究

利用CFD软件对方腔的温度场和速度场进行了数值模拟计算。采用有限元法对模型的连续性方程、动量方程和能量方程进行离散。对方腔内的流体受迫对流换热进行数值模拟,主要分析了方腔顶部流体在不同速度的情况下,对方腔内部流体的温度场和速度场以及对流换热量的影响,结果表明随着方腔顶部流速的增大方腔底部的温度场和换热量也增大。     

夹套冰温库内流场的数值模拟

随着计算机技术的飞速发展,计算流体力学(CFD)越来越广泛地应用于各个领域。通过CFD对复杂流动问题进行研究,能够较精确地反映流场的流动情况。利用CFD技术对夹套冰温库内的流场进行了稳态数值模拟,分析了夹套冰温库内流场的分布情况,讨论了该库体结构下不同送风速度对库内流场均匀性的影响。研究表明,具有夹套结构的冰温库,库内流场分布均匀,采用顶部静压箱送风,底部四周回风的送回风方式,能够使库内形成自上而下的均匀活塞流,不同送风速度对冰温库内流场的影响很小。研究结果证明数值模拟能较好地反映现实情况。     

燃气透平末级叶片及扩压器的联合优化

本文基于iSIGHT优化软件包以及叶轮机械三维粘性CFD数值模拟软件包,采用包括全局探索式、梯度搜索 式优化算法以及近似模型的组合优化策略,对某燃气透平的末级叶型和扩压器外形进行了联合优化。优化后的透平末级与 扩压器部分的CFD预测效率提高了2.8％,同时扩压器的长度缩短了30.1％。     

Dynamic simulation of a tilting-disc valve with clearance in pulsatile channel flow

Abstract  

In this study, a fully coupled fluid–structure interaction (FSI) software system for a pulsatile flow across a moving tilting-disc valve with clearance is developed. Unsteady pulsatile flow coupled with induced valve motion has been examined in details. State-of-the-art computational fluid dynamics (CFD) methods are adopted in the present flow solver development. To account for nonstationary valve motion, the meshes surrounding the valve are generated and updated in each time-marching step using hybrid grid method. A single-degree-of-freedom rotational valve model is integrated simultaneously with the CFD adaptive time-stepping. It is found in the present study that, on both side of the occluder, strong shedding vortices occur and persist in the valve closing phase. These closure vortices show great influence on the prediction of the regurgitate flow characteristics and the subsequent valve opening dynamics as well. Based on the present software system, the results obtained from quasi-steady simulations performed at various instants of interest with prescribed valve motion are critically evaluated to assess whether simplified flow and valve conditions may lead to erroneous conclusions.     

A turbulence-based prediction technique for flow-generated noise produced by in-duct elements in a ventilation system

A number of investigators have tried to develop a generalized prediction method for flow-generated noise produced by in-duct elements in a ventilation system. Most of these prediction methods relied on limited data obtained from conventional measurement techniques that require the use of an expensive and specially combined acoustic and aerodynamic experimental facility. An alternative to using a specialised and aerodynamic facility that is currently gaining favour in building engineering is using computational fluid dynamics (CFD) software packages. CFD is a powerful design tool that is able to predict the behaviour of fluid flow regimes. With the aid of CFD, Mak and Oldham have developed a predictive technique that is based on the relationship between the acoustic power radiated, due to the interaction of air flow and a spoiler, and the turbulent kinetic energy generated in the region of the spoiler. Based on the results of CFD simulation of relevant configurations, the technique has been adopted to normalize the published experimental data of Nelson and Morfey, who produced a normalized spectrum for predicting the sound power level of flow-noise produced by the strip spoilers in a rectangular air duct. In this paper, the theoretical basis of this technique was reviewed and revised. A collapse of data from the simulation models were obtained against the experimental data of Oldham and Ukpoho. The data collapse for a damper were generally excellent at most Strouhal numbers. The data collapse for an orifice plate were generally excellent at lower Strouhal numbers but was less efficient at higher Strouhal numbers where considerable scatter was observed.