摘要：高速化成为当前R290压缩机发展的一个重要趋势。在满足R290压缩机高速运行时高可靠性的前提下,提升其性能成为重要的研究方向。建立了包含高转速R290旋转压缩机吸气-压缩-排气过程在内的三维流固耦合(3D-FSI)模型,并通过p-V实验验证了仿真的可靠性。基于仿真结果,发现并解释了对称双排气结构在压缩机排气阶段中存在的上下气阀非对称运动现象。为进一步提升旋转压缩机在高速运行时的性能,设计了4种双排气结构并通过3D-FSI仿真计算了所对应的压缩机工作腔内物理量的变化过程,绘制出了各自的p-V图。同时对气阀的动态特性进行了分析,并根据容积效率、指示效率、COP以及气阀等效应力等指标给出了较优方案。

摘要：参考气动特性理论,设计一种微小型风机叶片并建立仿真样机模型。首先利用ANSYS Workbench软件进行流固仿真理论研究和微小型风机发电输出功率的仿真;然后搭建实验平台并对风机的输出功率进行测试;最后通过对比仿真数据和测试数据,可知两者变化趋势基本相同,说明了仿真结果的准确性,验证了微小型风机叶片结构设计的合理性,为后续研究打下了理论基础。

摘要：针对轴流风机出口流量过小,风机效率过低问题,基于计算流体力学理论和Fluent软件,建立轴流风机内部流场数值仿真模型,实验测试与仿真计算值误差为4.3%,验证了数值模型的正确性,为后续优化设计提供了依据.数值仿真结果表明:原风机结构的轴流风扇及导叶设计不合理,气流迹线杂乱,沿程损失大,影响了风机性能.通过优化轴流风扇结构参数,将直导叶变为弯曲导叶,并采用正交试验设计方法对导叶进行了匹配优化设计,优化后的风机气流迹线平稳,出口流量由0.167 7 kg/s增加至0.192 8 kg/s,效率由33.2%提高至51.7%.最后基于流固耦合理论计算了轴流风扇在旋转工作时的应力及位移值,结果表明,风扇强度满足要求.

摘要：为解决整机循环工况与液力变矩器的匹配问题,并建立变矩器设计参数与整机工况的动力学映射关系,本文提出循环工况条件下变矩器叶片角设计空间的性能优化方法。该方法在整机物理实验条件下,以其变矩器的统计循环工况加权效率为评价目标,利用变矩器一元束流理论及其流固耦合仿真结果构建变矩器性能模型,对变矩器叶片角设计变量进行优化。优化过程中以整机V型和T型典型工况及双涡轮变矩器为研究对象,在变矩器流固耦合仿真精度得到台架实验验证的前提下,证明优化后变矩器统计循环工况加权效率分别提升2.64%和2.48%。该方法简易性地建立了整机与变矩器叶片角设计参数间的一体化动力学匹配关系,对同类面向主机的配件定制化设计具有工程化指导价值。

摘要：针对两栖车与泵推进器推力的动态耦合模拟问题,建立一种结合非惯性系的泵转子/车体流固耦合高效模拟方法;提出两种在指定航速下获得泵推进器匹配转速、车体自航状态及其水动性能的计算流体力学(Computational fluid dynamics,CFD)模拟方法。将上述方法在Simcenter STAR-CCM+软件中进行运用,得到在不同指定航速下的两栖车自航静水阻力、姿态及泵推进器匹配转速的规律,并通过试验数据验证数值方法的准确性。同时,为减小两栖车水动阻力、降低推进泵转速,提出一种在原型车前轮底部增加挡板的减阻方案,并通过数值方法分析挡板对车体减阻及推进泵匹配转速的影响规律。

摘要：为了提高静压轴承的承载能力和回转精度,提出一种基于磁流变液(Magnetorheological Fluid, MRF)润滑的静压轴承。对磁流变液静压轴承进行结构设计,并对其承载力和油膜刚度进行了计算;通过Maxwell仿真分析不同轴承材料、不同电流对静压轴承性能的影响规律;采用CFX流体仿真分析不同间隙对静压轴承承载力的影响。通过仿真分析,选择磁感应强度最大的铸铁作为轴承材料,以适应更大的负载变化,选择半径间隙为20μm以增大承载能力。通过ANSYS流固耦合仿真,验证设计的磁流变液静压轴承的优越性,相比普通静压轴承其承载力提高了11.6%,回转精度提高了17.4%。

摘要：研究优化控制地热采暖系统问题,为科学有效地确定地热电采暖系统中的电缆芯线参数和铺设路径,应用有限元仿真中的流固耦合仿真方法对室内地面及空气的温升过程进行了仿真计算,得到了加热后不同时间的室内温度场、压力场云图以及空气流动矢量图。从仿真结果分析得知,在不同的时间,温度场的总体分布一直呈现底部中间最高,沿纵向和横向逐渐降低的趋势。室内空气的流动在初始阶段内中心部分的上升速度较大,而到后期,四周空气的流动速度逐渐升高。随着加热时间的延长,房间内的温度渐趋于均匀,空气流动速度下降。仿真结果数据对地热电采暖系统的设计和施工具有重要的参考价值。

摘要：鉴于车辆油箱内矩形防浪板受到燃油的冲击后易发生断裂,设计了一种拱形防浪板,在保证油箱内燃油晃动减小的基础上防浪板力学性能大幅提高。通过Solid Works对油箱及内部防浪板进行三维建模,在尺寸相同的油箱中使用横截面积相同、材料相同的防浪板,利用ANSYS进行液晃、流固耦合、模态仿真。对比结果发现:2种防浪板都能达到减缓燃油晃动的效果,拱形防浪板具有更好的抗压性能。在相同材质和工艺条件下,将拱形防浪板取代矩形防浪板能达到更好的力学性能,从而避免断裂。

摘要：液体静压导轨的承载能力和油膜刚度是衡量导轨工作性能的两个重要的技术指标。为满足高精密数控设备对静压导轨工作特性的要求，基于液体压力损失理论，本文为液体静压导轨设计了一种新型封油面，并仿真分析了新型封油面的结构参数对油腔压力的影响。仿真结果表明，由于在静压导轨的封油面上开设了结构参数合理的油槽，有效提高了液体静压导轨油腔压力，进而提高了液体静压导轨的承载能力和刚度。仿真结果证明了论文所设计的新型静压导轨较传统的静压导轨具有较好的承载能力和刚度。

摘要：随着可重复使用发动机的研制,必须对涡轮叶片的高周疲劳问题开展深入研究。提出了一种针对局部进气冲击式涡轮在气流激振力作用下的动态响应理论计算模型,将叶片简化为悬臂梁结构,同时考虑离心力及阻尼的影响,建立其受迫振动微分方程及求解方法,同时提出了一种局部进气涡轮叶片气流激振力的简化模型。以某发动机涡轮叶片为研究对象,分别采用理论模型及三维流固耦合仿真的方法对叶片进行动态响应分析,通过两种方法的结果对比来验证理论模型的正确性。结果表明,与三维仿真结果相比,采用理论模型方法计算得到的叶片根部平均动应力低3.39%,响应频率高1.62%,响应最大幅值低11.4%。从而验证了理论模型的准确性,可以采用该方法开展火箭发动机涡轮叶片高周疲劳设计。