基于计算流体动力学(CFD)平台,以k-ε模型求解N-S方程的方式,分析了垂直轴风力机(VAWT)的三维结构,对分布式能源用小型垂直轴风力机的特性进行了建模与仿真计算,并通过结构对比分析,对结构进行了优化设计。在将现有叶片中的直平板改为流线型设计结构后,大大提高了该垂直轴风力机的风能利用系数。而在叶片中间加入小挡板后对提高垂直轴风力机的风能利用不明显。此外,对比验证了三种叶片结构风轮的性能,确定了该类垂直轴风力机最佳叶片数。为该类垂直轴风力机的设计与优化提供了借鉴和参考。

百叶窗翅片式作为汽车冷却系统中散热器应用最为广泛的类型,对维持汽车稳定运行具有重要作用。为在百叶窗翅片原始设计基础上进一步提升换热与流动性能,提出了一种新型尖锥形百叶窗翅片结构方案。分析了尖锥形百叶窗翅片中间截面厚度与百叶窗间距渐变量两个参数对翅片性能的影响,在百叶窗中间截面厚度δ1为0.2mm、百叶窗间距递减量为0.06mm时翅片的综合换热性能达到最优。此时,相较于翅片原始模型的综合性能评价因子JF提升了9.07%,有效改善了翅片的综合换热能力。

根据连翼布局飞行器气动力和力矩的分布特点,建立了面向其气动部件的飞行力学数学模型。将计算流体力学(CFD)和飞行力学仿真结合,采用时间步长离散,建立了一个能通过气动计算和飞行力学相互迭代来完成仿真全过程的面向连翼布局飞行器气动部件的仿真平台,并且在仿真过程中能全程监测所有部件的气动、动力学、姿态和航迹参数的变化。通过该仿真平台对不同输入信号作用下的动力学响应分析了连翼布局飞行器纵向和横侧向的动力学特性。仿真分析结果表明该连翼布局飞行器纵向具备静稳定性,但横侧向不具备静稳定性。同时,横向和航向运动耦合明显,符合荷兰滚运动偏航及侧滑振荡明显的主要特征。所提方法可为了解连翼布局飞行器本体及飞行动力学响应特性、飞行品质和飞行安全研究等工作提供分析基础。

广义脉码调制( GPCM)控制阀是一种组合型式的阀,组成的各基元通过液压集成块连接到一起。流体运动在液压集成块流道内的分布规律是研究液压阀流量控制与节能的关键之一,流体在流道内的分布规律决定流体能量损失的大小。利用计算流体力学( CFD)对GPCM控制阀进行了流场的仿真研究,得到了阀内部压力变化与基元流量之间的关系。研究结果有助于在设计GPCM控制阀时使结构优化,降低阀内部能耗与噪声。

针对阀口喷流的现象,采用FLUENT商业化CFD软件中的RNGk-ε湍流模型、多相流气穴模型和壁面模型相结合,对阀体内流场进行了模拟。并据此定性分析几何参数、物理参数等对气穴强度的影响,定量预测阀体内气穴发生的区域,减少阀体内的气穴强度,抑制气穴发生,从而寻求优化的流道结构形状,为设计高效率、低能耗、低噪声的液压阀奠定基础,提供重要的理论和实际应用信息。

光滑环形气体密封动态特性对透平机械转子系统稳定性有直接影响。建立三维数值分析模型,应用基于微元理论的密封动力特性系数识别方法计算光滑环形气体密封在2种出口状态(非阻塞/阻塞)、5种偏心率(ε=10%,30%,50%,70%,80%)以及3种长径比(L/D=0.5,1.0,1.5)工况下密封动态流动特性。结果表明:在不同出口状态下(L/D=1.0),密封直接刚度系数均随偏心率及涡动频率的增加而减小,交叉刚度系数绝对值与直接阻尼系数随偏心增加而增大。密封在高偏心情况下,必须考虑偏心率对密封特性系数的影响,不能简化为传统四个动力特性系数。不同涡动频率下,有效阻尼系数随偏心率、长径比增大表现相反的变化趋势,低频涡动、高偏心、长径比越大的转子系统更容易失稳。

螺旋密封作为非接触式密封,具有结构简单、耐磨耐蚀、寿命高、拥有良好的密封性能等优点,在石油化工等领域都有广泛的应用。本文基于CFD方法建立了螺旋密封数值计算模型,分析了螺旋密封内部流场压力变化和速度分布,得出螺旋密封封液机理。研究结果表明,在压差作用下,泵送流量是从出口泵送至入口,而压差作用的泄漏流量是从入口(高压区)泄漏至出口(低压区),若泵送流量大于泄漏流量,此时在压差作用下,螺旋密封有充足的密封能力;若泵送流量小于泄漏流量,螺旋密封封液能力不足以密封此时的压差,从而发生泄漏。

研究了电壁炉用扭曲叶片（扭曲角90°）贯流风机的三维内部流场,数值研究了不同结构参数（蜗壳间隙、蜗舌间隙、叶片内圆周角、叶片外圆周角、叶片数和叶轮内外径之比）对贯流风机性能（出风口体积流率）的影响,从而得到贯流风机叶轮在一定转速下,使风机性能最优的结构参数。同时实验测试了90°扭曲角叶片贯流风机出风口平均风速值,并且和理论计算结果基本吻合。以上为贯流风机优化设计提供了重要的参考。

利用雷诺应力模型和欧拉—欧拉方法对固液隔膜泵出口球阀的开启压差及压力分布特性进行了理论推导与仿真分析，以纯液相压力特征为基础，进一步研究了多参数下高浓度固液两相流进出口压差的变化规律并相应地建立了压差理论及回归数学模型。研究结果表明，球阀出口压力为1．0 MPa，阀球材质为氟橡胶包覆硬铝质芯时，理论分析所得球阀开启所需压差为3．99×105 Pa，而球阀开启后，模拟得到进出口压差及轴向液动力迅速衰减，低压力区出现于阀座上下顶角间的10 mm 环形阀隙中心区域，其轴向位置随阀口开度增大呈线性下降。当流动介质为高浓度液固两相流时，阀隙内部射流加速段上移至阀座上顶角 z ＝30 mm 处，球阀进出口压差达到了单相流压差的8倍以上，并且得到了各物性和操作参数（阀口开度、固相浓度、混合粘度、入口流量等）对压差...

针对阀口喷流的现象采用FLUENT商业化CFD软件中的RNGk-ε湍流模型、多相流气穴模型和壁面模型相结合对阀体内流场进行了模拟。并据此定性分析几何参数、物理参数等对气穴强度的影响定量预测阀体内气穴发生的区域减少阀体内的气穴强度抑制气穴发生从而寻求优化的流道结构形状为设计高效率、低能耗、低噪声的液压阀奠定基础提供重要的理论和实际应用信息。