利用DDES延迟分离涡模拟研究了半球状的涡流发生器尾迹区域的流动特性,包括了速度场以及涡量场,研究发现尾迹区域的速度场,涡量场呈现出不同的发展趋势,速度场在初始角度尾流开始分离,随着角度的增加,由流动分离再趋向于整体,尾迹区域的宽度与长度的变化经历了加速下降区,相对缓慢加速区,以及平缓过渡区三区域,涡量场整体趋向于分离状态,随着角度增加脱落的漩涡越来越大,涡量保持区的长度变长。涡量场与速度场在总体上呈现出不同的流体动力特征。

分流头啸叫是一项长期困扰飞机前起落架转弯试验的频发故障。通过对前起落架转弯工作原理分析和分流头啸叫机理研究,查找出分流头液压啸叫根本症结在于前起落架在(转弯试验)工况下,活门和活门套筒之间存有间隙。当液压油通过分流活门间隙时,流速极速变化产生湍流,导致啸叫现象发生。因此,理论上可通过控制前轮转弯角度,消除反馈传动间隙,保证分流头中分流活门处于封闭状态模式,解决分流头啸叫问题。实际上,前起落架转弯试验均不宜采用调整反馈传动间隙的方法,而是加大前起落架转弯角度(调节转弯作动筒活塞杆伸出量),将产品转弯机构控制在30°~31°角度内,采用该方案可彻底消除分流头啸叫现象。

超临界CO2压缩机进口端干气密封工况处于临界点附近,强非线性物性及高Reynolds数流动使其密封特性异于常规介质干气密封。在综合考虑四种实际流体效应的稳态膜压求解模型基础上,基于摄动法推导了包括膜压、密度、黏度、Reynolds数、湍流系数和惯性系数在内的多变量摄动干气密封动特性数值模型。对比分析了超临界CO2和N2干气密封的动态特性,研究了不同频率比下各实际流体效应和变量摄动形式对超临界CO2干气密封动特性系数的影响规律,获得了不同条件下动态特性的关键影响因素。结果表明:高频下超临界CO2干气密封的刚度和阻尼系数较N2干气密封降幅超过50%,湍流效应和实际气体效应对干气密封动态特性影响显著,低频下采用经典变量摄动和忽略湍流系数摄动会使动特性系数计算偏差很大,而高频下经典变量摄动模型对刚度系数的预测精度可接受。

为探究湍流效应对S-CO2干气密封性能的影响规律,以螺旋槽干气密封为研究对象,引用考虑离心惯性力效应的湍流Reynolds方程,选择Ng-Pan湍流系数表达式,采用物性软件REFPROP对CO2真实物性进行计算。之后,根据普适能量方程,通过引入包含湍流效应、离心惯性力效应的平均速度,建立了可压缩流体简化能量方程。通过对湍流Reynolds方程与简化能量方程进行耦合求解,分析讨论了不同工况参数与平均膜厚下湍流效应对密封性能的影响。研究表明:湍流效应使得气膜流场内压力与温度分布发生显著变化,流场计算时不可忽略;在不同进口压力、进口温度下,湍流下的开启力和泄漏率显示出与层流一致的变化趋势;在不同平均膜厚下,考虑湍流效应后的开启力呈现出与层流不同的变化规律,而泄漏率表现出与层流相同的变化趋势;在不同进口压力、进口温度、平均膜厚下,湍流下...

实际气体效应和湍流效应对超临界二氧化碳(S-CO2)干气密封性能影响很大。建立了典型的螺旋槽干气密封计算模型,采用CFD软件求解S-CO2干气密封端面流动方程,获取流体在密封槽间隙间的流动状态,研究了不同转速下实际气体效应和湍流效应对密封性能的影响。结果表明:实际气体效应和湍流效应使气膜端面压力分布发生显著变化;实际气体效应会提高气膜开启力和泄漏量,对开启力的增强作用随转速增大而变强,但对泄漏量的影响程度几乎不随转速变化;低转速时,湍流效应对开启力影响微弱,随着转速增大,湍流效应使得开启力急剧增大,且增幅随转速增大而增大;在高转速S-CO2干气密封中,实际气体效应和湍流效应的共同作用使得气膜端面的开启力显著提高,且湍流效应的影响程度大于实际气体效应。

高速工况下密封间隙内流体黏性生热严重且流动行为复杂,流体流动状态是影响跨尺度间隙流固传热过程和温度分布的关键因素之一,应用ANSYS Fluent软件在湍流与层流计算模型下建立了环形槽与螺旋槽复合式端面构型(ASG)的三维热流体动力润滑(THD)模型,对比了两模型下螺旋槽的冷却性能差异与环形槽的降温作用,以此揭示了流动状态对端面型槽冷却作用的影响机理,分析了型槽几何参数对两模型下温度场及密封性能的影响规律。结果表明:湍流模型下深螺旋槽内存在的大片死流体区阻碍了槽口冷流体进入到槽根部,致使螺旋槽对间隙内高温流体的冷却作用衰减;层流模型下深螺旋槽内充满更多的冷流体,冷却作用较强。内径侧环形槽在两模型下均具有显著的降温作用,且随槽深、槽宽的适当增加其降温作用得到强化;持续增加螺旋槽槽深并不能达到持续降温的目...

在干气密封的理论研究与设计计算过程中,一般都是基于层流流动假设下进行的,但随着密封运行工况渐趋于高参数化、工艺介质多相化,在高参数、极端复杂工况下时流体会处于湍流流动状态,传统的层流流动理论就变得不再适用,因此在干气密封的理论设计与研究中就需要考虑润滑气体的湍流效应。总结现今应用较为广泛的3种湍流润滑模型,即Constantinescu模型、Ng-Pan-Elrod模型和Hirs模型,并介绍各模型的理论基础与适用范围。对湍流润滑方程及其在不同模型下的湍流系数表达式进行说明,综述考虑湍流效应对干气密封稳、动态性能影响的国内外研究进展。

针对端面螺旋槽液膜密封空化效应及稳态密封性能,基于k-ω湍流模型及Schnerr-Sauer空化模型采用专业流场仿真软件对机械密封端面螺旋槽液膜进行流场模拟研究,对比分析层流和湍流2种流态下不同螺旋槽几何参数和操作参数对密封稳态性能以及空化区域面积的影响。研究结果表明:端面螺旋槽液膜密封在湍流状态下的开启力、泄漏率以及空化面积比均大于层流模型下的值,且随着几何参数和工况参数的变化,层流效应和湍流效应对密封开启力、泄漏率以及空化面积比的影响规律基本相似;在不同条件下,螺旋槽外径侧更容易产生空化效应,且湍流效应下的空化区域明显大于层流效应下的值。研究表明在端面螺旋槽液膜密封中,湍流效应和空化效应对密封稳态性能的影响不可忽略。

为得到湍流场流动和喷嘴磨损的特征，该文对喷嘴内液一固两相湍流流场进行数值模拟。利用液一固两相湍流控制方程，建立喷嘴内流场的二维仿真模型．采用交错网格和有限差分法离散方程，通过SIMPLEC法求解。运用FLUENT软件分析速度场、颗粒分布规律、颗粒运动轨迹以及射流特性，得到两相分离流动、出口中心处射流速度最大、颗粒沿管壁分布的特点。研究喷嘴形状与尺寸参数对喷嘴内部流场的影响。结果表明收敛锥角小、聚焦管长的喷嘴，喷射出的射流动能更大，但对喷嘴的磨损也最严重。喷嘴聚焦管出口壁面的磨损率达到1．1×10^-4以上，磨损深度在4．7×10^-4mm以上，且呈现递增趋势。研究为优化MAWJ。

针对柱塞式液压缸内液压油流场尺寸跨度较大,流场模拟边界及湍流模型选取较难的问题,提供了较优的边界条件及湍流模型选择参考。建立柱塞式液压缸内流场模型,采用Fluent软件对比分析不同边界类型、边界位置、湍流模型条件下液压油流场的压力、速度特性,比较发现选择导向套与缸体间隙流域一侧为速度入口边界,速度大小取柱塞运动速度,液压缸进油口为压力出口边界时能较好反映液压油流场的流动特性。选用最优边界及湍流模型组合进行液压缸内流场模拟的结果表明,在导向套与缸体间隙流域,流场压力沿流向线性减小,而流动速度在该间隙流域相对较大,为柱塞式液压缸组件的接触磨损及密封问题的流固耦合分析提供技术支持。