根据湍流统计理论和随机振动理论,研究了一个弹性侧斜桨-轴系统的振动响应。首先将螺旋桨沿半径方向划分为许多条带,通过相关分析法计算了均匀湍流作用在螺旋桨面上的非定常力谱,得到压力谱的空间分布;然后把条带压力谱映射到每个条带的点上,根据随机振动理论求解系统的弹性振动响应,并与刚性桨的计算结果进行对比;最后通过改变系统动力学参数,分析弹性、阻尼等因素对螺旋桨随机振动响应的影响。结果表明,轴系材料越软,桨叶材料越刚硬,湍流引起的随机振动响应越小;增加系统的阻尼可以明显降低系统固有频率附近的响应。为进一步研究螺旋桨的减振降噪打下基础。

采用全粘性三维湍流数学模型数值模拟长短叶片离心泵内流场,对比分析数值模拟计算和试验测得的水泵流量—扬程和流量—效率特性曲线;对小流量、设计流量和大流量3种工况下的数值模拟计算与PIV测量获得的内流场进行分析研究;给出叶轮出口相对液流角及出口相对速度沿叶轮周向的分布情况;结果表明,在相同流量下数值模拟计算的扬程要大于由实验测量获得的扬程,且随着流量的增大,两者之间的差异呈增大的趋势;在相同工况下,相对速度矢量方向以及叶槽内的流态基本吻合。

利用计算流体力学软件,对粘性不可压缩流体的平板翼型绕流进行了三维数值模拟,采用有限体积法计算程式,求解不可压缩Navier-Stokes方程,模拟平板翼型在尾缘有无吹气时的流动情况,得到了平板翼型尾迹的传播特性。并使用四种常用湍流模型在相同的网格条件下进行数值模拟,模拟结果与相应的试验数据对比,分析各种湍流模型对带尾缘吹气的三维模型数值模拟结果的影响,得出了不同湍流模型对带尾缘吹气的模型的适用性以及精度的评估性结论。数值模拟的结果表明SST湍流模拟对模拟尾迹区流动具有很好的适应性,预测得到的轴向速度分布、尾迹特征长度变化以及流动相似性和试验结果进行了对比,和试验结果吻合较好。

为更深入研究轴流泵数值模拟的真实性与准确性及获得其内流场特性,结合南水北调东线工程某泵站模型试验数据,采用计算流体动力学软件Fluent,在多重参考系坐标下,基于Navier-Stokes方程组利用有限体积法进行了数值离散,分别选用S-A湍流模型以及RNGκ-ε湍流模型,以SIMPLEC方法对模型泵进行了数值模拟。将模拟结果在外特性上与试验数据进行了比较,选择计算结果与试验更接近的S-A湍流模型和0压力进口条件。通过观察流道内流态特性,并对计算结果进行研究,阐述了叶片上压力分布与流量之间的关系,分析了导叶的存在对流道内流态的影响。结果表明,由S-A湍流模型得到的数值模拟结果与试验十分吻合,平均效率误差小于3.72%;当进口压力值为0时,数值模拟效果好。由此证明了S-A湍流模型和0压力进口条件在轴流泵数值模拟上的优越性,该方案可以帮助深入研究分析...

喷砂器是水平井压裂管柱的重要过流部件,随着施工排量的增加,喷砂器的冲刷磨损日益严重。本文对水平井压裂管柱喷砂器内流场进行了LDA测试,得到了其内流场的速度分布规律,结果表明,喷砂孔位置轴向速度存在正负向流动,存在复杂涡流;雷诺数不同时,各截面的回流位置和回流量都存在较大差异,当雷诺数增大到某一值时,重力对流场的影响很小;测得喷砂器试验工装入口和出口的压差,计算得到结构压力系数。可为研究喷砂器磨损规律及结构优化设计提供理论指导,同时也可作为复杂结构湍流流动的研究基础。

选取5个不同比转数的优秀离心泵水力模型作为研究对象,使用Fluent软件中的5种两方程湍流模型进行离心泵非设计工况下的数值计算,并将计算结果与试验值进行对比分析。研究表明：在低比转数和高比转数离心泵的非设计工况中,SST k-ω型能够得到比较小的误差,最小误差不超过1%;对于中比转数离心泵,小流量工况下,RNG k-ε模型的计算结果最接近实验值,大流量工况下,SST k-ω模型的误差最理想,其最小值为0.2%,最大值不超过4%;5种湍流模型所计算的涡量大小分布规律比较类似,但是湍流强度分布有明显区别,RNG k-ε模型在蜗壳扩散段处的湍流强度特征不是十分明显。通过分析,建议在离心泵非设计工况的数值模拟中采用SST k-ω模型。

为分析混流泵内部流场的时变湍流特性,采用时变不可压牛顿流体的控制方程和RNG k-ε湍流模型,基于ANSYS CFX软件数值计算了3种不同工况时混流泵内部的时变湍流场,计算考虑了各过流部件间的相互干涉作用。在叶片安放角0°时,给出了最优工况1.00QBep有、无叶轮时进、出口干涉面的静压分布云图,直观地显示了一个物理周期内动静干涉情况,分析了叶片表面流动的细部结构,并对比了基于时均流场和时变流场预测泵外特性的差异。进、出口断面静压分布受叶轮旋转的影响很明显,流量1.46QBep时进口断面静压表现出较强的非稳定性,扭矩和扬程呈周期波动。

采用三维时均Navier-Stokes方程,在显式代数雷诺应力湍流模型（EASM）的基础上,通过引入扩展内禀平均旋转张量,建立了多翼离心风机数值模拟方法。基于数值模拟结果的性能预测和实验结果吻合良好,证实了所采用的计算模型和数值方法的可行性。通过数值模拟,分析了叶轮流道内速度场和压力场的分布,数值模拟结果表明叶轮流道呈现非常复杂的三维特性,在叶轮前盘存在二次涡流,吸力面则存在流动分离,并发现低能量的流体聚集在前盘区域,并分析比较了不同流量下流道中分离流动的情况。

针对原有叶片圆盘泵扬程和效率较低的状况,在原有叶轮的基础上进行了结构改型,采用多重参考坐标系法模拟叶轮在泵内旋转。利用Eulerian多相流模型、标准κ-ε湍流模型与SIMPLEC算法对改型前、后叶片圆盘泵进行数值模拟,得出改型前、后叶片圆盘泵在清水介质条件下的效率和扬程水力性能曲线,分析不同圆弧过渡角度及轴向伸出长度对泵水力性能影响,对比分析改进前、后叶轮的抗气蚀性能;并得出改进前、后叶片圆盘泵在固液两相流条件下的固相颗粒体积分布云图。结果表明：改型后的叶片圆盘泵模型不仅具有改进前叶片圆盘泵的优点,且效率、扬程及抗气蚀性能均高于改型前叶片圆盘泵。

利用湍流模型及计算流体动力学（CFD）技术对液压阀流场内部流动情况进行了数值模拟，针对阀口附近压力梯度大、速度突变的特点，通过对该区的流体速度、压力分布及气穴噪声情况进行分析，结果得到了实验验证。发现由于流线转折和流体脱离而产生的低压区以及旋涡流动是阀内气穴（噪声）产生的根本原因。该研究对于建立基于流场仿真预测阀口气穴的方法，以及对液压元件的设计和气蚀、噪声控制都具有重要的参考价值。