提出了一种新型铰接式单向阀,阐述了其工作原理;建立了新型铰接式单向阀数学模型,在给定进口阀的边界条件下,利用CFD软件Fluent6.1对进口单向阀开启过程中的流场进行了数值模拟;得到了进口单向阀不同开度下的阀板前后部流体压力及速度变化规律,将为汽动冷凝液输送泵用低流阻、高汽蚀性能单向阀选型及结构优化设计提供参考。

研究锥形滑阀的过流面积特性,并从微观的流场控制角度出发,采用流场仿真软件FLUENT对该形滑阀的流场特性如压力场、速度场、涡旋分布等进行可视化研究,并分析滑阀阀芯开度对流场分布的影响以及流场分布对滑阀液动力的影响。此研究将有助于在更深层次上认识该型滑阀流量特性以及流场分布规律,并对滑阀设计起到一定的指导作用。

建立考虑喷流扰动速度影响的Lighthill气动力声学方程。采用二阶加权平均中心差分隐格式方法,对不同内漏间隙下球阀气体内漏喷流声场进行了数值模拟。数值模拟结果表明,球阀内漏喷流流动伴随喷流噪声的产生。对于球阀结构,在发生内漏时存在二次截流,二次截流点为喷流噪声强度最高的位置。球阀通孔与阀体通道形成的过流空间是喷流噪声最强的区域。球阀下游流道喷流噪声强度要高于上游。模拟结果为球阀内漏声学检测提供了依据。

为了优化列车高速运行时受电弓周围的气动性能,降低受电弓在高速运行时受到的空气阻力,设计了椭球面、导动面、双拱曲面3种不同头型的导流罩,并设定列车为稳态运行,基于RANS法对不同头型导流罩的高速列车进行了数值模拟,通过计算,对比分析了不同头型导流罩的受电弓气动阻力,研究结果表明在受电弓区域设置导流罩后,改善了受电弓下部的流场结构,减小了受电弓前后的压差阻力,进而减小了受电弓的气动阻力;椭球面、导动面、双拱曲面导流罩分别减小了受电弓气动阻力的31.89%、37.46%、43.94%。因此,双拱曲面导流罩对受电弓的减阻效果最显著。

为加深对隧道内气动效应和列车风特性的认识,采用RNGκ⁃ε湍流模型模拟高速列车偏心通过隧道全过程,应用滑移网格技术模拟列车高速运动,对列车通过时隧道内的气动效应及列车风进行研究。通过将数值计算结果与现场试验结果进行对比,验证了数值方法的准确性。研究表明隧道入口处气动压力变化规律与隧道内有很大差别;列车两侧对称测点的最大正压值及峰-峰压力变化幅值分别相差13.1%和7.3%,近隧道侧列车风纵向速度分量与合速度最大值分别为远隧道侧的2.1倍和1.9倍,列车偏心通过对列车周围气动压力影响不大,而对列车风影响非常显著;列车表面边界层对列车风纵向分量影响显著,对横向速度分量和垂向速度分量几乎无影响;隧道内列车后方产生交替出现的复杂尾涡结构,与明线时差别很大;隧道内列车风风速衰减较慢,持续时间更久。

为研究高速列车受电弓流线型结构对受电弓气动特性的影响,基于计算流体力学理论,构建某型号高速列车4车编组模型.采用k-ω SST湍流模型进行数值模拟,分析得到流线型结构对受电弓的气动特性及流场的影响.计算结果表明流线型受电弓减小了滞止区面积和迎风面积,并减缓了受电弓尾部涡流,从而有效降低了受电弓受到的压差阻力,相较于现役的CX-PG型受电弓单弓气动阻力降低了11.5%,整车气动阻力降低了0.9%.流线型受电弓受到的升力较CX-PG型受电弓高出一个量级.受电弓局部结构对阻力有一定影响,采用一体流线型包裹的弓角结构和一体式绝缘子结构的流线型受电弓取得了更好的气动特性,相较于现役CX-PG型受电弓,单弓气动阻力降低了15.9%,整车气动阻力降低了1.8.

通过数值模拟的方法研究了蒸汽在排汽缸内的流动情况。三维稳态数值结果表明,排汽缸内部流动比较复杂,近壁面区域流动较为均匀,无明显漩涡。上半缸中的漩涡沿周向向下流动,并与下半缸的蒸汽发生掺混,在下半缸中心区域形成较大的漩涡。此外,肋板的摆放角度对排汽缸气动性能存在一定影响。

利用CATIA软件建立了MIRA阶梯背模型,基于CFD技术对其外流场进行了数值模拟,并对数值模拟结果的可靠性进行了验证;在此基础上,研究了尾翼的翼型、攻角、端板形状对整车气动特性的影响。结果表明,尾翼的加装使整车的下压力增大,但阻力略有增加,其中S1223型尾翼的安装使整车的下压力增加的最多;阻力系数随着攻角度数的增大而增大,升力系数随着攻角度数的增大而减小,当尾翼的攻角为18°时,可获得较大的下压力以及较小的阻力;拼接型端板尾翼使整车的下压力增加的最多,高达14.84%,阻力系数增加了6.96%。

高速飞行器在飞行过程中防热层烧蚀形成的粗糙表面会影响飞行器的气动特性。针对该问题,对烧蚀表面的近壁流动数值模拟方法进行了研究。采用等效砂粒粗糙度和粗糙函数相结合的方法,对粗糙表面形貌以及对边界层湍流流动的影响进行表征。基于高速粗糙平板风洞试验,开展了3种粗糙壁面湍流模型的数值模拟和验证。最后,以10°尖锥标模外形开展了不同壁面粗糙条件下的流场数值模拟,分析了壁面粗糙对气动特性的影响。研究结果表明,壁面粗糙会对法向力系数、轴向力系数和压心系数产生较大的影响。

以某超临界汽轮机新型补汽阀为模型,对新型补汽阀进行了稳态和非稳态全三维数值模拟,根据各截面流线图、马赫数云图等,分析了新型补汽阀内的流动情况,并根据监测点分析阀门内的振动情况。