摘要：氢燃料电堆作为一种新兴的能源转换技术,具有高效、清洁和可再生等优势,被广泛应用于交通运输、工业生产和住宅能源等领域。然而,氢燃料电堆的性能和效率受到其工程设计中热力学和流体动力学的影响。因此,研究热力学和流体动力学优化策略对于提高氢燃料电堆的性能具有重要意义。本文旨在介绍氢燃料电堆工程设计中热力学和流体动力学优化策略的研究目的和意义。通过深入分析热力学和流体动力学在氢燃料电堆中的作用机制,探讨如何优化氢燃料电堆的设计参数,以提高其性能和效率。

摘要：本文围绕基于流体动力学的固液两相流对阀口冲蚀机理展开了深入分析,并特别关注了不同粒径颗粒物在阀口间隙中的分布情况。依据ISO4406-1987标准,选取5μm和15μm作为特征粒度,本文仿真分析了8μm和12μm粒径的颗粒物在不同阀口开度下的分布情况。结果表明,颗粒物在间隙中的分布与阀口开度密切相关,且较大粒径的颗粒物更易在铜套与阀芯间隙端聚集,使得阀口的冲蚀风险增大。这些发现对于优化零件设计、提高阀口的抗冲蚀性和元件工作可靠性具有重要意义。

摘要：为了揭示了流体流动效应对SG传热管的冲蚀机理,本文通过对带有梅花形支撑板的蒸汽发生器传热管进行数值模拟。利用COMSOL Multiphysics软件中的CFD和DNV冲蚀模型对带有梅花形支撑板的SG二次侧传热管水动力效应对传热管的冲蚀影响数值模拟,分析了流体及携带的固体颗粒流经带有梅花形支撑板时对传热管的影响。结果显示:流体流经支撑板后形成漩涡,并且由漩涡引导流体流向管壁运动,造成传热管壁面应力值急剧上升,并有冲蚀发生,导致传热管的局部损伤;流体流经支撑板后固体颗粒对管壁造成的冲蚀与流体动力学具有协同效应。

摘要：为分析干式变压器在典型过载情况下绕组的轴向温度分布和热点温度,该文提出一种考虑流体动力学的热网络模型。首先,在考虑了温度对材料损耗特性的影响下,建立了干式变压器三维磁-热-流耦合仿真模型,精确模拟了干式变压器强迫散热过程,实现了不同负载系数下干式变压器绕组的温升计算和热点温度预测,高压绕组、低压绕组最热点温度的仿真结果与出厂温升试验数据的误差分别为4.1%和9.0%。在此基础上,结合有限元模型的流体场仿真结果,对热网络模型中的对流传热热阻进行修正。结果表明,热网络模型在进行对流传热热阻修正后,高压绕组、低压绕组的最热点温度的仿真结果与出厂温升试验数据的误差分别为2.9%和10.7%,轴向温度分布规律吻合度较高。该文提出的考虑流体动力学的干式变压器热网络模型克服了传统热路模型计算精度较低的问题和有限元模型计算时间长的缺点,对干式变压器的设计和运行评估具有较好的指导作用。

摘要：为提高液压支架大流量换向阀的设计水平,缩短设计周期,将流体动力学仿真计算引入到对液压支架大流量换向阀的研发设计之中.通过对大流量换向阀流体动力学仿真特性的分析,得出明确结论,再通过试验证实了该结论的正确性.实践证明,流体动力学仿真计算是阀类设计的一种先进方法,采用该方法设计阀,具有设计周期短、成本低、见效快的特点.

摘要：目的:提出一种适用于全封闭冷却结构的电机热性能优化模型,设计一台600 kW的高速列车用永磁牵引电机。创新点:1.通过耦合局部流体动力学模型的方法求解电机复杂冷却风道内的对流传热系数,并在全局热网络模型的框架内得到快速、准确的电机温升结果以用于结构优化;2.在冷却风道中引入栅格结构,采用热性能分析模型优化冷却结构,提升电机热性能;3.通过三维流体动力学模型计算电机局部温升最大值,并提山一种预测特定结构下电机铁损工作阈值的工程方法。方法:1.采用热网络法建立全局热网络模型(图3),并通过耦合局部流体动力学模型计算风道内的热网络参数(图4和6); 2.应用田口设计法对电机风道结构进行优化,并研制样机进行验证(计算与试验结果见表5); 3.假设铁损的谐波附加值与磁密值成正比,通过三维流体动力学模型计算给山端部绕组、永磁体温升值与铁损的预测曲线,并用样机试验进行验证。结论:1.采用全局热网络和局部流体动力学建模的方法可以快速、正确地计算复杂冷却结构下的电机温升分布,且优化后的冷却结构至少可以提升文中电机15%的热性能;2.本文提出的优化模型适用于全封闭风冷或者水冷等冷却结构相对独立且尚无经验公式可参考的电机热性能优化设计;3.铁损工作阈值的预测方法可以为电磁和控制系统设计提供参考。

摘要：受建造技术的限制,城市中早期公共园林建筑普遍存在能耗高的问题,这与节能减排目标相违背,为此,提出基于流体动力学的公共园林建筑适宜性节能改造方法。研究借助流体力学获取公共园林建筑室内外流体参数;以参数为基础建立建筑能耗最小目标模型,并设立约束条件;再利用粒子群算法求解目标函数,得出公共园林建筑节能改造参数,完成公共园林建筑适宜性节能改造设计。结果表明:改造后公共园林建筑能耗数值较改造前有了很大的降低,说明基于流体动力学的改造设计方法有效,达到了节能目的。

摘要：多相流反应器广泛应用于化工、冶金、能源及医药等过程工业,其内部具有非稳态、非线性、非平衡的自然属性,因而对多相流检测技术提出了挑战。准确检测并理解多相流体力学特性、进而揭示并掌握多相流反应器设计及放大规律,一直是当今过程工程领域的前沿课题之一。磁共振成像(MRI)作为一种非侵入式、多维瞬态全流场先进检测手段,可获得准确详尽的多维流场信息,包括颗粒浓度与速度(脉动)场、流型识别、气泡尾涡、颗粒聚团等多尺度流场参数及介尺度流动结构。此外,MRI在数值模型验证与改进方面也具有良好的应用前景。概述了MRI技术原理,重点论述了MRI近年来在气固及气液反应器中的研究现状,展望了MRI在多相流反应器中有待拓展的方向。

摘要：利用电渗流(EOF:Electroosmotic flow)机理制作出的微泵,以其体积小、噪声低、易于控制和结构简单等优点,在药物输送、生化合成及微机电系统(MEMS)中得到了广泛的应用。以实现CPU的温度控制为目标,对电渗流泵的控制及速度、压力间的关系进行了分析。应用无网格法(Meshless/meshfree)对Laplace方程、Poisson-Boltzmann方程、Navier-Stokes方程进行数值求解。数学模型不仅可以仿真几何形状简单的直管内微流体的驱动过程,也可以仿真几何形状复杂、ζ电势较大条件下的微流体的流动情况,为电渗流泵的设计提供了仿真模型。主要讨论通过改变外加垂直电势和ζ电势,实现对电渗流泵的控制以及电渗流泵所能承受的背压问题。

摘要：热液矿床的形成既包括地球化学过程也包括流体动力学过程,后者主要研究成矿流体的驱动力、流动方向、速度及持续时间。流体及金属的来源,金属在热液中的溶解度及溶解机制,以及矿石的沉淀机制等可以通过多种地球化学手段来研究,而流体动力学过程的确定相对比较困难。流体包裹体分析不仅可以为成矿地球化学过程,而且可为流体动力学过程提供制约,因为流体包裹体研究所得到的流体P-V-T-X性质与流体流动、热传导及质量迁移等控制方程直接相关。本文阐述流体包裹体与流体动力学研究的理论关系,流体包裹体研究对已有成矿流体动力学模式的贡献,以及未来的研究方向。从流体包裹体研究得出的流体压力状态为岩浆热液及造山型成矿系统的超压驱动模式提供了关键的证据。流体包裹体均一温度及其分布为沉积盆地成矿流体动力学模式提供了重要的制约。流体包裹体研究在揭示流体混合及流体相分离等重要成矿过程方面提到了至关重要的作用,但它们在研究流体混合及多相流体流动的物理过程方面的潜力有待进一步开发。精心设计的流体包裹体研究有可能应用于古流体流动数值模型的调试。