摘要：为研究大功率液力偶合器在动态调速工况下的内部流动机理,通过UDF程序定义动态调速过程,建立了大功率液力偶合器内部瞬态气液两相流场的数值计算方法,获得了动态调速工况下气液两相流体在泵轮和涡轮流道间的动态循环流动变化过程及气液两相分布状态。结果表明:大功率液力偶合器在调速起始阶段由于滑差较小,同时循环流量在无叶栅区域高能流体的屏蔽作用下,会引起泵轮力矩系数显著降低;随着转速比降低,湍动能逐渐增大,且泵轮流道内湍流脉动强度要明显大于涡轮,在泵轮入口处出现极值,此现象在制动工况尤为明显。通过PIV试验验证,数值模拟结果与试验结果吻合较好,为优化大功率液力偶合器动态调速工况瞬态性能提供了必要的理论基础。

摘要：为了分析大功率液力偶合器在调速工况中能容下降、效率降低及输出特性失稳等问题产生的原因,建立了液力偶合器内/外特性同步测试试验台,采用PIV(粒子图像测速)流场测试的方法分析动态调速工况下偶合器涡轮内部瞬态流动特性.将动态调速与对应稳态工况在径向/轴向切面的流场测试对比,结果表明:在环流转换的调速过渡区间内,受气相的干扰流道中部出现较大的低速区,与对应稳态工况流场差别较大;在额定工况附近及其他调速工况点,速度流场变化趋势与稳态工况相当;随着动态调速工况转速差的增加,在轴向切面内显示多尺度气泡弥散在液相中并随着液体质点做螺旋运动,在涡轮入口吸力面附近逐渐出现大面积的低速区且其分布区域逐渐增大,最终在速度梯度较大的涡轮入口靠近吸力面处形成主漩涡.

摘要：为了研究水下高速射弹运动形成的瞬态多相流场演化特性,建立水下密封式发射二维非稳态膛口多相流数值模型,采用VOF多相流模型描述两相界面,Standard k-ε湍流模型描述气液湍流掺混,并通过水下发射可视化试验验证了数值模型的可行性。在此基础上,针对30 mm水下炮,设计出尖头、钝头和圆台头三种弹型,利用UDF耦合内弹道过程并结合动网格技术,对其水下密封式发射膛口瞬态流场演变规律进行数值分析。结果表明,弹丸出膛时刻,三种弹型条件下的膛口初始参数不同,尖头弹条件下的弹丸初速相对最小而膛口压力和温度最高,圆台头弹条件下的弹丸初速最大,膛口压力和温度最低,钝头弹条件下的各项膛口参数居于两者之间。钝头弹和圆台头弹条件下的马赫盘大约在150μs形成,激波核心区呈碗状结构;尖头弹条件下的马赫盘约在180μs形成,激波核心区呈“桃心”状结构。

摘要：射流管电液伺服阀的喷嘴到接收孔间的流场较为复杂,尤其在射流管偏转及阀芯运动的动态情况下,会存在回流、漩涡等现象。以某型射流管电液伺服阀结构为模型,结合射流管偏转时的阀芯力平衡关系,得到阀芯的运动方程,应用雷诺平均方程和标准两方程模式的封闭方程,通过流体动力学软件FLUENT建立射流管伺服阀喷嘴到阀芯两腔的三维可视化模型,仿真分析了喷嘴到接收孔的前置级瞬态流场及阶跃响应。仿真结果表明:接收孔中的涡量强度会影响射流管电液伺服阀的阶跃响应,涡量强度越大、振荡越大、阶跃响应越慢,并通过试验测试阀芯位移验证了数值计算的正确性,同时对比了不同接收孔间夹角的同时刻涡量及阶跃响应,得到接收孔间夹角为45°的最优设计。研究方法和结果对于提高射流管电液伺服阀的动态响应有重要参考价值。

摘要：对火箭弹头部的局部空化流场的研究可作为头部敏感装置安装位置设计和选择的依据。研究了利用RANS(针对定常分析)和LES(针对非定常分析)湍流模型对水下火箭弹弹体头部空化流场进行仿真分析的方法,并与实验结果进行对比验证。通过仿真分析了在零攻角/小攻角下弹体头部周围定常、非定常流场空化区域和不同速度、加速度下空化区的变化;比较了相同空化数下不同速度对空化区域的影响。结果发现,小攻角情况下的火箭弹头部背流面空化流场存在较强的非定常特性,头部流场空化区受到加速度的影响且存在速度比尺效应。

摘要：随着化工设备大参数化,并排塔器日渐增多,其设计一直是工程应用中亟待解决的问题。采用ANSYS CFX数值模拟,建立了3座并列排布塔器的计算模型,分别采用k-ε模型和大涡模型(LES)开展了三维稳态与瞬态流场数值模拟研究,分析了并排塔器的表面压力分布,升力系数、阻力系数以及斯托罗哈数等流场特性。研究结果表明,间距比为3≤S/D≤5时存在强耦合区;当S/D> 5时,流场的耦合作用减弱,各塔的振动特性趋近于单座塔器。处在流场中不同位置的塔器,其耦合作用强弱顺序为:中游塔器>下游塔器>上游塔器。在横风向振动中,下游塔器对上游塔器具有稳流作用;在顺风向振动中,上游塔器对下游塔器具有遮挡作用。

摘要：为分析浸没式喷水推进器的流场脉动特性,分别以前置定子式和后置定子式喷水推进器为对象,完成船后推进器瞬态流场的数值仿真;分析导管、定子和转子脉动压力、脉动推力特性。结果表明,对前置定子式喷水推进器而言,静止部件的推力主要由导管产生,导管壁面的压力脉动远大于定子;受转子和定子相互作用的影响,转子和导管内壁相互作用区域的流场脉动最强,且体现了转子特征。对后置定子式喷水推进器而言,由于定子后置其对转子进流影响减弱,使得各部件脉动流场均体现了转子信息,且转子脉动力幅值增加。结合不同结构形式浸没式喷水推进器的脉动流场分析结果可知,后置定子式推进器的流场脉动量要低于前置定子式推进器;且前置定子式喷水推进器的脉动流场特征较后置定子式喷水推进器更为复杂,亦不利于推进器的降噪设计。

摘要：已有大功率调制气流声源的实验集中于声场的测量,但对与声场特性密切相关的声源内部流场的演化过程研究较少。本文设计了稳态流场粒子图像测速(PIV)实验系统和流动致声单点测试系统,并分别用于内流场稳态和瞬态流动特性的研究。稳态流场实验结果中,喉道内呈减速增压流动,外壁面流动分离和近壁面高低压区域交替成为高气室压力下声源稳态流场的重要特征。流场扰动致声过程的测量数据表明,调制频率对内流场分布的变化有显著影响,强声波产生的频率相关性受气室压力、激励信号强度和声源几何参数等多种因素共同作用。气路系统的流动对调制部件的振动过程有一定影响,所测声源频率响应峰值位于0.5～1kHz。激励电流低于10A时,声压级输出随着气室压力和激励信号强度的增加而增加。喷口出口和喉道入口宽度对于声源性能也有明显的影响。从提高声源输出声压级角度,实际应用中应根据加载激励信号选择合适的喷口参数使声源工作于满调制状态,同时适当减小喉道入口宽度。单频调制的声源产生过程伴有谐波分量,非均匀流动中传递压力扰动的强度随管道截面积的增大而降低,压力扰动量级和成分与所测量声信号间存在密切联系。

摘要：为区分输气管道泄漏音波与阀门噪声,为输气管道音波法泄漏检测提供理论依据及数据库、控制阀门噪声提供解决办法,从音波产生机理角度采用CFD软件耦合专业声学软件方法对输气管道气体流经阀门产生的气动噪声进行研究,建立气动噪声模型,探究气动噪声产生机理及传播、衰减规律。在CFD(Computational Fluid Dynamics)软件中采用大涡湍流模型对气体流经阀门时的瞬态流场求解分析,获得流场分布如脉动压力、脉动速度数据;将CFD计算所得数据导入专业声学软件进行联合仿真,生成气动噪声源项,包括偶极子声源及四极子声源,建立气动噪声产生传播模型,求解输气管道气体流经阀门的气动噪声。

摘要：针对高压降类调节阀涡激振动现象,设计多通道迷宫盘片和多级套筒组合高压降调节阀。基于计算流体动力学(CFD)和流固耦合模态分析法,计算调节阀内部瞬态流场及结构模态,得到其三种典型开度的流体流动情况,升力系数时域和频域特性曲线,以及模态频率和模态振型。分析结果表明:4s时刻,随调节阀开度减小,流体最大流速相应减小,第四级套筒外部流道区域的大涡逐渐形成小涡。调节阀全开时流体升力系数波动比70%和40%开度时更为剧烈,一阶模态频率、二阶模态频率均随开度的增大而增大。调节阀模态频率没有落在漩涡脱落主频率范围内,调节阀不会发生涡激振动锁定现象。