在对MBR膜生物反应器的模拟仿真中,我们曾使用计算流体动力学(CFD)的相关软件建立MBR中空纤维膜的二维模型,并成功模拟出流体在中空纤维膜区域的流动现象。为了后期提高中空纤维膜的模拟效果,我们可以考虑先将单根中空纤维膜丝放进膜组件中,并建立三维模型进行模拟,计算和观察,为扩展到多根中空纤维膜丝的研究做好前期的工作。在模拟中,由于中空纤维膜管壁小孔的数量规模达十亿数量级,在建模阶段画出大量的小孔并不现实。所以,在模拟时,我们引入多孔介质的思想,将中空纤维膜的管壁定义为多孔介质区域,从而完成对中空纤维膜管壁小孔的模拟。在之后进行的CFD数值求解的计算中,我们采用比较精确的有限体积法求解离散方程,经迭代100次后,我们可以从残差曲线图中看到所有值均低于阈值,呈收敛状态。模拟结果表明,通过CFD相关软件对单根中...

高压捕获翼是一种可以在高超声速条件下同时获得高升阻比、高容积率和高升力系数的新型布局概念。为初步分析该类新型布局的宽速域气动特性,以一种圆锥-圆台体组合高压捕获翼原理性构型为计算模型,以典型跨声速条件(马赫数0.92、0°攻角)为计算工况,进行了计算和分析。流场分析结果表明,在跨声速流动条件下,机体与高压捕获翼之间存在比较强烈的气动干扰,且干扰的强烈程度与高压捕获翼-机体间的垂向距离大小直接相关。与不带捕获翼的参考构型相比,增加捕获翼会导致机体尾部分离区范围增大,并在机体与捕获翼之间的开放通道内形成类似于变截面收缩管的流动,致使沿流向方向出现了明显的激波串,进而导致捕获翼下表面壁面压力出现较为明显的波动。同时,由于机体和捕获翼间的垂直距离沿展向方向逐渐增加,导致该波动在对称面附近最为剧...

针对某大型煤化工企业所用汽轮机出现的高温蒸汽泄漏问题,对汽轮机前汽封加以改造,进行了基于蜂窝密封技术的结构设计、仿真分析和应用研究。在原始梳齿密封结构的基础上,进行了蜂窝密封结构设计;利用CFD软件对密封流场进行了仿真分析,研究了梳齿密封和蜂窝密封的密封性能差异;研究了梳齿结构、蜂窝芯格深度和蜂窝芯格直径对蜂窝密封性能的影响;最后,加工了新型蜂窝密封件,对汽轮机前汽封进行了改造,验证了蜂窝密封的密封性能。研究结果表明:结构合理的蜂窝密封能够有效地降低汽轮机高温蒸汽泄漏量;在有齿的转子结构上使用具有梳齿结构的蜂窝密封,密封性能更好;蜂窝芯格深度越深、蜂窝芯格直径越小的蜂窝密封的密封性能越好;进行蜂窝密封改造后,汽轮机径向瓦的温度降低了20℃,振动降低了45%,机组的运行效率和安全稳定性得到了提...

为了分析T型槽柱面气膜密封性能,建立了多种数值模型。采用CFD(Computational Fluid Dynamics)数值模拟对T型槽柱面气膜密封气膜刚度、浮升力和泄漏率的影响因素进行了研究。研究结果表明:泄漏率受平均气膜厚度影响非常显著,平均气膜厚度增大30μm,泄漏率增大4.5×10-4kg/s,气膜偏心率次之,气膜轴向长度对泄漏率的影响较弱。浮升力受气膜轴向长度的影响较显著,气膜轴向长度增大1倍,浮升力亦增大近1倍,平均气膜厚度对浮升力影响次之,气膜偏心率对浮升力的影响不明显。气膜刚度受平均气膜厚度的影响较大,气膜轴向长度和气膜偏心率对气膜刚度的影响依次减弱。

为研究循环水泵机械密封端面间隙高度和泵送流体温度对液膜特性的影响,以ZHB200-250-425型蒸发水循环泵为例,通过对其机械密封结构三维建模和数值计算分析,研究机械密封间隙高度和介质温度变化对其内部的流动影响。结果表明,在间隙高度一定时,间隙进出口温升几乎不受介质原始温度影响;在介质温度一定时,端面间隙内流场的剪切应变率与间隙高度成反比。工况为高压的循环水泵中,由于机封动环扭矩与温度变化趋势没有明显规律,因此摩擦热不是导致其温升的主要原因。

在建立倾斜齿迷宫密封三维数值模型的基础上,应用密封动力特性识别模型和数值计算方法,研究了倾斜齿迷宫密封动力特性和减振机理。结果表明相比于直齿迷宫密封(Straightteeth labyrinth seal, STLBS),前倾齿迷宫密封(Forward inclined-tooth labyrinth seal, FILBS)泄漏量明显偏低,而后倾齿迷宫密封(Backward inclined-tooth labyrinth seal, BILBS)泄漏量明显偏高;3种迷宫密封动力特性系数关系为FILBS>STLBS>BILBS,且BILBS动力特性系数对后倾角变化更敏感。随前倾角增大,存在最佳倾角范围(45°~60°)使得密封有效刚度几乎保持不变,有效阻尼最高;与STLBS相比,FILBS可增大转子表面负的切向力绝对值,使密封动力稳定性提升,而BILBS易导致密封稳定性下降。

设计搭建密封动力特性实验识别装置,基于阻抗法对交错式迷宫密封动力特性系数开展实验识别,并与数值计算结果进行对比。结果表明数值计算的结果整体上略小于实验识别的交错式密封动力特性系数,但随涡动频率变化趋势上具有良好吻合性,应用阻抗法可有效识别密封动力特性。实验与数值计算所得交错式迷宫密封直接刚度系数恒为负值,存在静态不稳定问题;有效阻尼在低频时为负值,其绝对值同进口压力及转速正相关,中高频激励时转为正值,随涡动频率变化较为稳定。

市面上沙疗床存在温度分布不均匀等问题,对其进行传热优化,增加搅拌功能,增强沙子的热对流效果。基于计算流体力学和动网格技术,建立搅拌传热的抽象模型,分析出不同加热条件下,沙子流场和温度场的具体情况,探究沙体温度变化规律和热对流效果。为验证模拟计算的温度场结果,设计实验方案并搭建实验平台和传动系统,完成不同加热条件的实验。结果表明:搅拌传热可以增强热对流效果,减少局部热量堆积;搅拌轴在沙体的中间层安装得越密集,对沙子传

简要分析了国产新研制的某型起落架集成阀基本结构特征及工作原理,利用计算流体力学方法,采用时均化定常不可压N-S控制方程、RNS k-ε湍流模型,计算得到了额定流量下集成阀内部各流道压损值,与试验测试结果相比,二者一致性好,最大偏差小于18%,验证了仿真方法的有效性,可为评估集成阀油路结构设计的合理性及改进设计提供借鉴。

潜孔冲击器在工作过程中,气源压力进入工具中驱动活塞做高频高速的轴向往复运动,并冲击钎头使其进行破岩钻进。首先,以无缸潜孔冲击器为例,结合其结构特点分析工作原理;其次,基于计算流体力学、热力学和应力波传递相关理论,考虑气体的压力、温度和密度的变化,分别建立了气室气体的瞬变流模型、绝热模型以及活塞的冲击回弹模型;然后,基于活塞的运动状态和气室气体状态,将潜孔冲击器1个运动周期分为11个不同阶段,结合上述3个模型和活塞的运动