采用近场动力学方法模拟了泡沫混凝土三维模型的单轴拉伸,通过与文献数据对比验证了数值模拟的有效性。基于对孔隙率为30%~70%、单元孔隙球度为0.6~1.0的泡沫混凝土三维模型的模拟结果,探讨了泡沫混凝土的孔隙结构对抗拉性能的影响。结果表明:泡沫混凝土的抗拉性能(弹性模量、强度和断裂能)随着孔隙率的增加而降低,随着单元孔隙球度的增加而提升。泡沫混凝土三维模型的抗拉性能具有显著的非均质性,这是由于孔隙随机分布导致不同模型的水泥骨架壁厚级配不同所致,在壁厚较薄的局部区域容易造成应力集中,从而削弱泡沫混凝土的抗拉性能。

牵引电机冷却风扇是高速列车安全运行不可缺少的部件。由于列车方向交替运行,冷却风扇设计为正反转,要求冷却风扇正反转时具有相似的性能。因此,冷风风扇采用直叶片和对称壳体结构,其气动性能相对较差,与常规风扇相比,气动噪声相对较高。为了研究特殊电机冷却风扇的气动特性和气动噪声,在不同转速下对模型进行了三维数值模拟。采用声类比方法对离心冷却风扇噪声进行了分析,并在半消声室对牵引电机冷却风扇的运行噪声进行了测试。结果表明:在不同转速下,风扇出口处的流动特性相似,并给出了风扇出口的速度分布;随着转速的增大,总声压级呈线性增大。研究结果可以更好地理解气动噪声机理,改进离心式冷却风扇的结构,以降低空气动力噪声。

针对一种射流元件控制通道的复杂结构,采用分块对接技术和网格'融合'技术生成计算网格,并运用五步显式格式的Runge-Kutta法和多重网格法对含全N-S方程、RNG k-ε湍流模型和两层分区壁面模型的流动模型进行数值求解.通过对控制通道内部流动的数值模拟和流场特性分析,提出了改进方案.

采用计算流体力学(CFD)和数值传热学方法,对间接蒸发冷却器内流体流动与热质交换过程进行简化和假设,建立了换热器内三维层流流动与传热的数学物理模型.采用交错网格离散化非线性控制方程组,编制了三维simple算法程序.对间接蒸发冷却器内的流场、温度场及浓度场进行数值模拟研究,得到换热器内的流体流动状态和热流分布,并分析了通道宽度变化对换热器内流体流动与换热的影响.

利用大涡模拟（LES）和FW-H声类比方法对平板冲击射流的噪声指向性分布规律进行了数值研究。首先，当冲击速度相同时，对不同冲击距离下的平板冲击射流的流场进行了分析。然后，对不同冲击距离和冲击速度下各个噪声监测点的总声压级进行了数值预测。最后，结合流场与声场的计算结果，分析了平板冲击射流的声源产生机理及噪声指向性分布规律。结果表明，平板冲击射流的主要噪声源包括平板表面压力脉动产生的偶极子源和湍流流体内部应力引起的四极子源，冲击距离对噪声指向性分布规律具有十分重要的影响。

为研究低雷诺数下后向台阶的流动与传热特性，建立三维稳态后向台阶的数值模型。采用Fluent设定控制方程和边界条件，模拟出三维后向台阶的流场和温度场。结果表明：当雷诺数Re一定时，台阶底面中心处的Nu由初始值快速到达峰值，再从峰值迅速减小，随着距离台阶越远，Nu值不断减小并趋于平缓；由于受到侧壁的影响，二维底面和三维底面中心处的努赛尔数峰值的差值会随着雷诺数的增加而增大。同时，三维模拟底面中心上的再附着长度会随着雷诺数的增加大于二维模拟的结果；三维台阶底面的再附着点的连线呈抛物线状，顶面的会出现对称的漩涡，侧壁的流动很不规则，三维台阶中心面处的流动具有二维特性；三维台阶底面的努赛尔数的最大值不是出现在中心线处，而是分布在两个侧壁的附近。

以某航空发动机三级风扇为研究对象，选择叶片厚度为优化变量，叶片绝热效率为优化目标，采用全三维叶型优化方法对某三级风扇中的第二级转子进行了优化设计。在设计转速下，对优化前后的单转子及其所在的三级风扇进行了全三维数值模拟，并对计算结果进行了对比分析。结果表明，在设计转速工作点，优化后叶型波前马赫数降低，激波强度减弱，叶片槽道内激波损失、径向掺混损失均有所减小，激波与附面层相互作用减弱：优化后单转子效率提高了1．6％，采用优化后转子叶型的三级风扇总效率提高了0．5％。

为深入研究双锥型油水分离旋流器内部流场及油水分离机理,采用CFD软件中最精细的雷诺应力湍流模型,基于控制体积法,应用PC-SMPLEC算法,对油水分离旋流器内部流场及分离过程进行了全面深入的三维数值模拟,得到了旋流器内部流场的压力分布特性、油的体积分布、三维速度分布特性、湍动能分布特性。结合旋流器理论及流体力学分析验证模拟结果的正确性,为优化旋流器的结构设计及操作,提高其分离性能和降低旋流器的能量损耗提供一条新途径。

采用多参考坐标系模型和标准是k-ε双方程湍流模型应用流体动力学CFD软件FLUENT对一种消防离心泵的内部流场进行模拟计算通过对泵内流场的压力分布和流速分布进行分析得到其内部的流动状态进而利用仿真结果计算出该泵的特性两线并与试验性能曲线进行对比在额定工况附近二者吻合情况较理想。同时也证明CFD计算分析结果可以较准确的显示出泵体内流道的流动特性和规律对消防泵的性能预测、水力设计和改型优化等具有重要的指导意义。

本文对热气机喷油头的内部流场进行了数值模拟与研究,根据数值研究的结果与实际工程的需要,对喷油头内部旋流体柱塞的几何形状进行了优化改进.经实际使用,达到了预期的效果.