摘要：针对如何提高便携式轴流风机的运行性能,通过对其结构进行优化设计,主要研究转子部件的叶片数及叶片安装角的改变对叶轮与导叶匹配性的影响.基于SST k-ω湍流模型,采用数值模拟探究其内部流动特性,并通过试验验证其可靠性.研究结果表明:叶片安装角对轴流风机性能影响较大,而叶片数的影响相对较小.通过对比分析不同模型间的内流特性,确定了适合便携式轴流风机的叶片安装角和叶片数;发现叶顶泄漏涡的发展对后导叶的影响随着安装角的变化存在不同,并诱发叶轮与导叶交界区域流体扰动,影响叶轮和导叶的匹配性;湍动能在叶轮叶片进口处存在最大值,叶顶区因叶顶泄漏,其湍动能相较于叶根区更大.便携轴流式风机结构优化和内部流动特性的分析对其设计具有一定的指导意义.

摘要：为验证氦低温膨胀机叶片设计的有效性,利用了NUMECA和CFX软件对设计透平流道进行设计工况下的数值模拟计算及分析,其中分别对工作轮流道、喷嘴流道和整体流道进行计算分析,获得了较好的温度场、压力场、相对速度场分布和较高的等熵效率,结果表明了数值计算结果是可信的,叶型设计是合理的。

摘要：以轴流式核主泵为研究对象,采用数值模拟和试验验证相结合的方法,计算模型为SST k-ω湍流模型,重点选取了0.9Q,1.0Q与1.1Q工况,对轴流式核主泵内部流动特性进行分析,结合性能试验台完成试验验证.在分析计算结果时,重点考察了泵出口中心截面的速度流线图和速度分布云图,以此来深入探讨泵在不同流量条件下内部流动模式的差异及其演变趋势;提取叶轮与导叶叶片通道回转面的压力速度云图、叶轮叶片与导叶叶片的压力载荷曲线,对比分析不同流量下泵内部流动结构及其变化规律,进一步揭示叶轮和导叶内的流动分布及能量转换机制.通过试验对数值计算开展了对比验证,计算结果与试验结果基本吻合,扬程模拟值比试验值低3.87%,效率模拟值比试验值低1.94%.本研究深入揭示了轴流式核主泵内部流动特性,对充分认识核主泵水力结构与内部流动关联性至关重要,为轴流式核主泵的设计和性能优化提供参考依据.

摘要：为研究超低比转速复合式离心泵内部流动特性,以一台比转速为16、半开式复合叶轮离心泵为研究对象,应用ANSYS-Fluent19R1软件对模型泵进行三维全流场数值模拟计算,得出泵内部流场及作用在叶轮、蜗壳上的径向力分布规律。结果表明:在不同流量工况下,随着流量的增加,在隔舌附近出现较大的压力梯度;在长叶片与短叶片相间隔流道内低速区面积较大、叶轮出口处分布较多的旋涡;当流量从0.2倍增加至1.8倍额定流量时,作用在蜗壳上的径向力幅值逐渐减小,作用在叶轮上的径向力幅值先减小后增加,在1.0倍额定流量时径向力幅值达到最小,而后增大。为超低比转速复合式离心泵的设计优化提供参考。

摘要：为分析压力交换器的压力能交换效率及内部流动特性,本文采用计算流体动力学(CFD)的方法,对不同进、出流管道半径R和不同转速下压力交换器的流场进行数值模拟计算。通过分析发现:进、出流管道半径越小,压力转换效率越低,高压管路进出口压差越大,高、低浓度盐水的掺混率越高;转速对转换效率的影响并不具有唯一确定性,转速对压力器压力能交换效率的影响程度具有周期性,但是每个周期的幅度不同,其中转速n=1000r/min时压力转换效率最低;转速越小转换效率越高,但是存在转子转速不适应能量转换效率的转速存在,即n=1000 r/min时,不能适合实际应用需求;在给定设计流量和转速情况下,本文设计的压力交换器可以用于压力交换,但效率有待提高,需要进行模型优化。

摘要：为了研究扩压器出口相对蜗壳位置对离心压气机内部流动特性的影响,采用ANSYS-Fluent软件对包含进气道、旋转叶轮、无叶扩压器和非对称蜗壳的离心压气机进行了整机全流道数值模拟,分析两种不同结构形式压气机的内部流动特性。计算结果表明:扩压器出口相对蜗壳位置对压气机性能有明显影响;在设计工况下,非内嵌式扩压器与蜗壳组合方式的压比高于内嵌式,整机气动噪声要低于内嵌式;但随着流量的增加,内嵌式压气机的性能优于非内嵌式,且转速对整机噪声的影响甚微。这一结果将为改善扩压器与蜗壳的组合方式提供参考。

摘要：在典型涡轮盘腔内设计了叶轮结构以增大冷却气流的出口温降,并对带叶轮结构的盘腔内部流动与温降特性开展了数值模拟。计算结果表明:在相同工况下,低半径叶轮的总温降大于高半径叶轮的总温降,且前向叶轮的温降能力优于直叶轮,而直叶轮的温降能力优于后向叶轮。叶轮进出口角度对温降效果影响显著,在航空发动机实际工况下,存在叶轮工作最佳进出口角度。

摘要：为研究不同进口高度h的涡流截流装置的截流特性,选用瞬态不可压缩流动的N-S方程和重整化群RNG k-ε湍流模型,采用欧拉模型中的VOF(volume of fluid)法对涡流截流装置进行了数值模拟,分析了进口高度h对涡流截流装置截流特性、截流效率的影响,并且研究了涡流装置内部流场分布特性,同时对涡流截流装置的截流特性进行了试验验证。结果表明,进口高度越小,截流能力越强;涡流截流装置的截流效率,随着高度h增大先减小后增大,转折点在3h/5~4h/5之间;当进口宽度固定时,为了保证不发生溢流或者堵塞,且能够实现较好截流,涡流截流装置的进口高度应选择4h/5~5h/5之间,此时,涡流装置的进口截面面积大于出口截面面积。涡流截流装置的截流主要是因为在装置内部形成了局部低压,静压力转换为流体运动的动压力,使流体产生高速旋流,发生了旋流截流。该研究可为城市污水截流装置提供新的可选设计方法,降低污水溢流或者内涝发生率。

摘要：为了揭示低比转数离心泵内部流动特征,采用粒子图像测试(PIV)技术对3个工况6个不同相位离心泵内的流动情况进行了试验研究,获得了泵内的动压及速度矢量的分布情况.试验结果表明:设计工况下,不同相位叶轮各流道内的动压分布基本一致,且随着半径的增加,动压值也有所增加;在t=0和t=2T/6相位,相位不同工况w/u比值的最大值靠近吸力面处,而在t=4T/6相位,最大值出现在流道中间区域,这说明隔舌对于流道内的速度分布有较大影响;随着流量的增加,蜗壳内的绝对速度也随之增加,在同一工况的不同相位,蜗壳内的速度基本相同.

摘要：为实现离心式喷嘴雾化过程的精确数值仿真,探究喷嘴内部流动特性与外部液膜破碎形式,采用基于大涡模拟的仿真方法,对一种典型的四进口离心式喷嘴进行研究,仿真结果揭示了喷嘴内部相界面的振荡现象与外部液膜的破碎细节,并通过耦合流体体积法(VOF)与离散相模型(DPM),获得液滴粒径的空间分布特征。研究结果表明:在液体填充过程中,喷嘴内的气液相界面存在波动与褶皱,形状并不稳定,内部的空气芯直径呈现正弦模式的振荡变化,喷嘴出口液膜厚度沿周向分布不均,这些因素导致出口附近的液膜表面出现扰动。在不同的进口条件下,不稳定性导致液膜表面上的扰动波形式不同。进口压力为0.3MPa时,液膜破碎由开尔文-亥姆霍兹(K-H)不稳定性产生的轴向正弦波所导致,产生沿周向分布的环形液带;在0.7MPa下,液膜表面开始出现由瑞利-泰勒(R-T)不稳定性引发的周向扰动波;随着压力增加至1.1MPa,液膜的破碎则由R-T不稳定性主导,产生沿轴向分布的液带结构,随后在气动力与表面张力的作用下破碎成液滴。二次雾化破碎后,喷嘴外部截面内的粒径呈“单谷”分布,液滴平均粒径计算结果与实验的最大相对误差为5.1%,与实验数据吻合度较高。