针对探测器进入火星大气过程中的高温气体非平衡效应及其气动热环境和气动力特性的精确预测问题,考虑火星大气高温混合气体的化学反应、束缚电子能激发效应、分子振动能激发效应和非平衡效应,以及不同表面催化特性和表面温度条件的影响,建立了数值模拟热化学非平衡流场的计算方法,并通过与平头圆柱试验模型和MESUR火星探测器的试验与计算数据对比分析,验证了计算方法的可行性与有效性,然后对典型火星探测器的气动热环境和气动力特性进行了数值模拟分析。研究结果表明:1)对于本文的计算状态情况,火星探测器流场中化学非平衡效应非常严重,存在一定的热力学非平衡效应;2)热力学模型、化学反应模型和表面催化特性对气动热计算有着重要影响;3)气体模型对气动力特性的预测影响较大,表面温度条件和表面催化特性对气动力系数的计算影响...

利用计算流体动力学（CFD）软件，按照现有的工艺参数对某管式等离子增强化学气相沉积（PECVD）设备腔体进行三维数值模拟分析，研究了不同流量下工艺参数下PECVD设备腔体内部流场的整体分布，并对石英片之间反应区域的速度分布进行详细分析，并提出了多孔结构在腔体内部的应用。计算结果表明该工艺参数下腔体内部整体流动稳定，生长区流速平缓对于薄膜生长非常有利，在反应腔前端加入多孔区有利于增加晶片间的流动扩散，提高薄膜沉积率。数值模拟仿真为PECVD设备制造提供一定的理论指导依据。

为在不牺牲气动性能的前提下降低发动机冷却风扇的气动噪声,提出了一种新型的冷却风扇结构改进方案,即在风扇叶片吸力面上增加若干沿径向规律分布的楔形结构.以风量及进风口处噪声值为评价指标,设计正交试验,借助CFD/CAA耦合仿真法对各风扇流场及声场进行数值模拟,探究楔形结构参数对冷却风扇性能的影响.根据正交试验结果选择出一组楔形结构优化方案,将其与原始方案仿真结果进行对比,风量略增加,噪声值降低了8.8%,有一定工程应用价值。

为了研究等螺距诱导轮的螺距变化对离心泵扬程、效率及汽蚀性能的影响,基于连续性方程、雷诺时均N-S方程和RNG k-ε湍流模型,对一多级离心泵在设计工况下进行数值模拟.选择螺距为44.2、33.2、30.0、24.9 mm四种诱导轮方案,分别进行数值模拟,得出螺距对诱导轮扬程、效率及泵外特性和汽蚀性能的影响规律及原因.结果表明减小诱导轮螺距可以降低诱导轮和泵的扬程,但当螺距过小时,其沿程及入口冲击等流动损失大幅增加,导致诱导轮不产生扬程而仅仅成为阻力部件.增大螺距,诱导轮扬程增大,而过高诱导轮扬程会降低泵的效率.另外,在一定范围内增大诱导轮螺距,可降低泵的必需汽蚀余量,提高泵的抗汽蚀性能;44.2、33.2、30.0 mm螺距诱导轮泵的必需汽蚀余量分别为0.87、1.05、1.33.与30.0 mm螺距诱导轮方案相比,螺距增大10.7%,泵必需汽蚀余量降低21%;螺距增大47.3%,泵必...

基于多重参考系下的雷诺时均N-S方程和RNGk-ε湍流模型,对核主泵导叶在不同周向位置缩比模型的内部流动进行全三维非定常数值计算.分析导叶周向位置对核主泵叶轮径向力的影响,基于数值计算结果表明：导叶位置变化对核主泵能量性能有明显的影响,扬程、效率的最大变化率分别为2.47%、1.52%,扬程和效率的最大值均出现在导叶周向位置角为5°时,说明此时核主泵性能最优;在设计工况下随着导叶周向位置的变化作用在叶轮上的径向力随时间呈周期波动,径向力脉动频率以叶片通过频率为主,其中导叶周向位置在5°时径向力分布比较集中,有利于核主泵的安全运行;导叶处于最佳周向位置时随着流量的变化作用在叶轮上的径向力先减小后增大.在非设计工况下,作用在叶轮上的径向力分布随机性较强,故在设计工况下可以降低核主泵在运行过程中的振动.

为了探究导叶进口安放角对轴流泵性能的影响,采用CFD三维流动数值模拟技术对泵段模型进行分析,对其水力特性和内部流态进行研究,并与模型试验结果比对。结果表明,导叶进口安放角的变化只对导叶和出水部件有影响;在导叶进口安放角依次增加5°的三种模拟方案中,方案2在流量为355 L/s时泵段的综合性能最好,其泵段最高效率为87.0%。方案1的导叶进口安放角高效区向小流量偏移,高效区范围较小,流量向非设计工况变化时效率下降较快;方案3的导叶进口安放角高效区向大流量偏移,高效区范围较大,流量向非设计工况变化时效率下降较慢。在实际运行中,适当增大导叶进口安放角可以提高轴流泵在大流量工况下的效率,但同时应防止导叶进口安放角太小导致水泵高效区范围太小。

半导体器件追求大功率和体积小型化的同时,半导体芯片的散热成为制约其可靠性和稳定性的重因素,如果不能及时的将芯片产生的热量传导出去,会导致其性能下降,寿命缩短,甚至造成永久性破坏。设计的紫外LED水冷板散热模型,首先通过计算得出芯片温度的理论结果,再应用Fluent软件模拟分析水冷板芯片的温度场、板面温度和压降等重参数,最后计算和仿真结果相互验证。结果表明：该水冷板模型设计合理,能够满足半导体芯片的降温求,并且保证了芯片内部温度的均匀性,有利于半导体器件高效稳定的运行。

针对电解过程中电流效率低和阴极不断被消耗等问题,以15 kA稀土电解槽为研究对象,采用COMSOL Multiphysics多物理场耦合软件对电解槽的不同阴极直径和不同插入深度进行了数值模拟,得出了不同阴极直径和不同阴极插入深度下的三维电场图和电流密度分布曲线图,并对结果进行分析研究,分析得出了稀土电解槽的最佳阴极直径为65 mm,最佳的阴极插入深度为500mm。根据研究结论能够确定15kA稀土电解槽的最佳插入深度与阴极直径,为电解槽的的结构优化提供了参考依据。

不同情况下，油水两相在水平圆管中流动会形成不同的流型，研究流型的影响因素对合理选择管道参数、管道腐蚀与防护以及油水分离具有重要意义。应用Fluent软件对不同入口速度下及不同管径的水平圆管油水两相流流型进行数值模拟，分别得到不同入口速度模型下不同管径水平圆管内的油水两相体积分数云图，画出流型图，并分析。结果表明：入口速度0m/s~0.5m/s时，管径对流型变化无明显影响；入口速度1.0m/s~2.0m/s时，管径大小成为影响水平圆管油水两相流流型的关键因素。

用Galerkin有限元法对液压控制锥阀在不同的开口度、不同的阀芯结构、不同的阀座尺寸下的内流场进行数值计算,计算结果以可视的图形图像形式给出.并用DPIV技术对锥阀内流场进行试验可视化研究,试验结果与计算结果吻合.研究结果对设计低能耗、低噪声液压锥阀具有指导意义.