转子发动机燃烧过程二维数值模拟的比较研究

基于Fluent平台,选择SST k-ω模型、标准k-ε模型以及RNG k-ε模型对转子发动机燃烧过程进行了数值模拟.利用不同湍流模型比较研究表明,RNG k-ε模型的总体预测效果最好,标准k-ε模型预测效果次之,而SST k-ω模型的预测效果最差.本研究结果对合理选择湍流模型来模拟转子发动机的流场和污染物的分布具有参考作用.     

变容式多腔森林消防泵的内部流场仿真分析

在森林消防以水灭火装备领域,传统离心式消防泵输水距离近、扬程低,而基于三角转子发动机设计的容积泵较少,国内外在相关容积泵的研究上也很匮乏。容积式泵作为新的结构形式泵,具有体积小、输送距离远、扬程高等特点。对基于三角转子发动机进行设计的森林消防泵进行了内部流场仿真分析。建立该消防泵的三维模型,运用UDF编程实现该消防泵三维动网格仿真,选取双方程模型RNG k-ε湍流模型。进水口设为标准大气压,进水口边界条件设置为press-inlet,出水口边界条件设为press-outlet,并在该泵流场内部设置相关参数监测点、监测面,对该森林消防泵进行内部流场模拟,分析其内部流动特性。研究了森林消防泵在进出口管径相同的情况下,不同转速对该森林消防泵内部流场的影响,以及对泵的流速、流量、扬程等性能参数的影响,分别对不同转速下泵的压力场、速度场进行分析可知,在出入口管径不变的工况下,随着转速的提高,泵的出口压力、出口流量均有明显提升。在整个吸水排水过程中,进水排水流畅无滞留现象,泵的工作状态良好。选取流量和扬程作为评价泵性能优劣的指标,并对相关参数进行数值分析可知,提高转速可以提高泵的流量和扬程。当转速为5000 r/min时,最大出口流量为0.0127 m^3/s,最大出口扬程可达494.65 m。本研究成果对变容式多腔森林消防泵的设计具有一定的参考意义。     

对转子发动机气缸径向密封片的改进

通过对传统往复活塞式发动机和转子发动机气缸密封结构的分析，针对现存的问题提出对转子发动机气缸径向密封的改进。在原径向密封片的基础上，在其前段与缸体接触的密封面开出圆柱形通孔，在通孔中装入滚针，将径向密封片装入滚针后，把原来的滑动摩擦改变为滚动摩擦，从而改善径向密封片的摩擦特性，增强密封性能。     

机械博览

光能发动机日本通产省机械研究所利用阳光或相当阳光波长的氙灯光发生化学反应产生动能来驱动发动机。当光线透过透明的发动机外壳照射在三个化学反应室上时，里面的化学物质便会分解成一种能产生高压并使活塞工作的二氧化氮。这种发动机适宜海岛气象站及人造卫星使用。水能发动机英国弗良西斯·科尼什宣称，他发明了一种用水而不用汽油作燃料的发动机，其功率为１８千瓦。该机在代替油箱的水箱液面下有一个铝制圆筒形转子，同时一根裸铝线被推向转子。当铝线和转子之间施以电流时，铝线便在水中放电使水分解成可燃烧的氢气和氧气，将这些可…     

固体火箭发动机粘接界面湿热老化实验

对固体火箭发动机粘接界面试验件进行了不同湿热条件下的加速老化试验,并测量了不同老化时间粘接界面的扯离强度,描述了湿热老化试验和性能测试中的试验现象,结合复合材料微粘接结构吸湿规律对试验现象和撤离强度随老化时间变化曲线进行了分析。研究结果表明:衬层-推进剂粘接界面是固体火箭发动机粘接结构中最薄弱环节,应予以重点考虑;湿热老化促进了环境水分从衬层–推进剂界面向推进剂内部的扩散和渗透,致使弱边界层向推进剂内部扩展,导致了衬层-推进剂界面粘接强度的降低。试验件平均扯离强度随老化时间呈下降趋势,中间有一个强度趋于稳定的平台期。      

发动机燃烧室内壁材料热环境的气动热试验模拟技术研究

利用超声速矩形湍流导管和等离子电弧加热器模拟了发动机燃烧室内流和高超声速飞行器外壁面外流热环境,进行了平板表面冷壁热流测量和燃烧室内壁材料考核试验。结果表明:由于辐射换热的影响,在选取的两个典型来流条件下,发动机燃烧室内流热环境下的冷壁热流比外流热环境下的高出21%和40%,但是冷壁热流的增量基本相当,约为0.70~0.80MW/m²。随着冷壁热流的增加,辐射换热产生的热流增量的影响力会逐渐减小。材料考核时,相同配方的C/SiC复合材料在内流热环境下的表面温度高出约400℃,背面温度高出约90℃,这种差异对于发动机燃烧室内壁面材料考核至关重要,必须在材料考核试验中加以考虑。      

螺旋转子的三维精确建模与可视化研究

螺旋转子是螺杆压缩机等产品的核心部件.对螺旋转子端面型线及齿面进行了数学描述,采用等误差直线逼近法对转子端面型线的离散进行了理论分析,讨论了螺旋转子三维实体精确建模的一般步骤,在三维CAD平台SolidWorks下,通过开发软件调用转子型线离散点数据和API函数,实现了螺旋转子三维精确实体模型的自动生成.     

基于CFD的离心泵内部流场数值模拟与性能预测

计算流体动力学方法可以用来模拟和预测离心泵性能。基于三维雷诺时均的navier-stokes方程和标准的k-ε湍流模型,采用三维无结构网格及隐式修正SIMPLEC算法,利用Fluent 6.1软件中提供的多重参考系模型,对某一离心泵内部流场进行了数值模拟,并分析了离心泵内部流动现象和规律。将该离心泵性能预测值与实验值进行了比较,结果表明此种方法具有很高的精度,能为离心泵结构优化和性能预测提供理论基础。     

三级林用消防泵内部流场模拟及分析

林用消防泵在森林防火作业中是一种效率高、应用广泛的灭火装备,泵内流体在湍流运动过程中的各物理参数,如速度、压力、温度等都是随时间与空间而随机变化的,是个随机的非线性过程。为了更好地设计满足复杂条件下的林火迅速扑救的大流量、高扬程、质量轻的便携式林用消防泵,在结构设计的基础上进行了泵内流场模拟,分析了林用消防泵的三级提压工作原理。运用FLUENT软件首次模拟了Q为62,105,175,262和340L/min工况时的三级林用消防泵内部流场,建立了5种工况三级森林消防泵的整机流域模型,并根据模拟结果预测了泵的扬程。相比其他工况,处于流量Q=175L/min工况时的整机流场压力分布比较合理,叶轮流域、叶轮蜗壳耦合区域以及蜗壳流体区域的作用效果都比较好,流体流动比较稳定。此外,搭建了水泵性能测试系统,开展了5种流量工况条件下的水泵性能试验,将测试计算结果与模拟预测值进行了对比分析。结果显示,模拟预测的扬程与试验计算扬程基本吻合,表明运用FLUENT软件所建整机流域模型对三级林用消防泵的工作性能模拟预测是可行的。同时,在流量Q=175L/min时,其射程达到117.68m,满足便携式林用消防泵的设计要求,可以达到远距离灭火的目的。     

影响发动机磨合启动的因素及改进措施

随着发动机生产的多元化,由单一的化油器式系列开发生产出电喷式系列是发动机生产的一次质的飞跃。在实际操作过程中,由于多种因素使发动机不能正常启动,势必给操作、维修增加诸多困难。为了提高发动机启动成功率,笔者针对发动机内部及外部设施进行了改进。     

螺旋转子NURBS建模与参数化设计

螺旋转子是螺杆压缩机的关键部件,而转子型线表达的不确定性,给其设计与制造带来了许多困难,为此采用NURBS构造螺旋转子端面型线及螺旋曲面通用表达式.在阐述三维CAD参数化建模方法的基础上,对NURBS曲面螺旋转子参数化建模的基本步骤与实现方法进行了比较深入的分析.在三维CAD平台SolidWorks支持下,开发参数化设计软件,实现了螺旋转子三维实体模型的自动生成,有效地提高了设计质量与效率.     

相同集聚因子时纤维悬浮液的流动特征及机理

纤维悬浮液在管路中从层流发展为湍流的过程中会表现出复杂的流动状态。为了解这一现象的内在原因,以相同集聚因子时4种不同尺寸的尼龙纤维悬浮液为实验对象,利用超声多普勒测速仪测量它们在圆管内流动的速度场。根据流场分布确定了纤维柱塞尺寸,并利用流动阻力损失计算柱塞内部纤维网络结构的屈服应力。基于柱塞内纤维平均体积分数的变化规律以及柱塞边缘雷诺应力与屈服应力的比值分析讨论了尼龙纤维悬浮液流动特征的变化机理。研究结果表明,柱塞尺寸随着雷诺数的增大而不断减小。在流动阻力的压缩作用下,柱塞内部纤维网络变得致密,其平均体积分数随着雷诺数的增大逐渐增加,屈服应力不断上升。由于平均雷诺应力增加速率要高于屈服应力,当柱塞半径与管道半径之比小于0.2时,湍流强度明显高于纤维网络的结构强度。柱塞内部受到湍流侵蚀,柱塞内纤维平均体积分数及其屈服应力开始下降,柱塞中纤维网络逐渐被破坏直至崩溃。相同集聚因子时,形状系数较小的纤维悬浮液内部纤维网络结构强度更高,因此具有较大半径的柱塞和较高的屈服应力。同时在相同雷诺数时,形状系数较小的尼龙纤维悬浮液柱塞边缘平均雷诺应力较小,表明较大半径的柱塞会对水环的湍流产生较强的抑制作用。     

卡特比勒瓦斯发电机组发电效率分析

马兰瓦斯电厂采用机组为美国卡特彼勒产G3520C型发电机组,属于内燃式燃气发电机组,主要包括燃气发动机和交流发电机。其基本原理是:一定压缩比的混合燃气进入燃气发动机气缸内,经点火控制装置点火燃烧,活塞往复运动所产生的动力驱动发动机曲轴旋转,发动机曲轴带动交流发电机转子旋转,运转起来的发电机将动能转换为电能输出,其运行中产生的废气返回涡轮增压器驱动侧带动压气侧给瓦斯和空气的混合气体加压做功后通过排烟管道、消声器排入大气。     

基于CFD的多级离心式森林消防泵的流场模拟

以BJL5两级离心式轻型森林消防泵为研究对象,基于CFD（计算流体力学）建立适合其计算的分析模型。对不同工况下泵体内部的三维湍流流场进行模拟,得出泵体内部复杂流场中基本物理量的分布情况,对高扬程森林消防泵的性能进行分析和预测,并与实验结果进行对照,探索出适合多级离心泵的模拟方法和性能预测方法。     

燃烧加热污染空气对超燃冲压发动机性能影响研究

针对燃烧加热地面试验设备存在的工质污染问题,采用数值模拟方法研究了燃烧加热污染空气对氢燃料超燃冲压发动机性能的影响。以飞行马赫数Ma=6.5,当量油气比ER=0.6为计算基准状态,分别对纯净空气和污染空气来流下氢燃料超燃冲压发动机的整机流场和性能进行了对比计算分析。燃烧化学反应模拟采用了改进的H₂/O₂七组分八方程模型,湍流模型为标准的 k-ε模型,并采用直连式燃烧室试验数据进行了数值方法的验证。研究结果表明:(1)相对于纯净空气来流,污染空气来流下的超燃冲压发动机推力和比冲均有所下降。(2)采用酒精燃烧加热器的前提下,来流参数匹配静温、静压、马赫数时,发动机性能与纯净空气来流下的结果最为接近,而匹配总温、总压、马赫数时相差最大。(3)来流参数匹配总焓、静压、马赫数的前提下,采用氢燃烧加热器时发动机性能与纯净空气来流下的结果最为接近,而采用甲烷燃烧加热器时相差最大。      

木材干燥窑内部风速场的数值模拟研究

为构建木材干燥窑内部循环风速的运动模型,提出利用计算流体动力学软件Fluent,采用湍流Re-alizable模型,对风机给定的不同气流速度对干燥窑内气流分布的影响进行三维稳态数值模拟。结果显示：气流速度为3 m/s时与气流速度为2 m/s和4 m/s时相比,干燥窑内部速度分布均满足要求,且气流分布更为均匀。     

公路除雪

冬季降雪给公路运输带来很大困难。据日本考察,由于雪阻和冰滑,使汽车发动机的输出功率降低20~25％,事故增加2.5~3倍,耗油量增加3~5倍。所以,北欧和西欧各国早就开始研制除雪机械。目前美国、英国、加拿大、日本、苏联等国家常用以下几种方法除雪: 1.机械除雪。采用除雪卡车、除雪平路机、犁刀转子和铣刀转子除雪机、除雪推     

支持自动建模的螺杆转子CAD／CAE集成系统

螺杆转子是螺杆压缩机的核心部件.建立螺杆转子CAD/CAE集成系统,能够大大提高其设计开发效率和质量.本文分析了集成系统总体方案,采用Pro/Engineer开发工具Pro/Toolkit提供的函效实现了螺杆转子三维实体模型的参数化设计;通过VisualC++对ANSYS命令流APDL语言的封装和调用.实现了螺杆转子有限元分析命令流文件的自动生成.在主界面输入螺杆转子设计参数后,集成系统能够自动完成螺杆转子三维实体建模和结构有限元分析.     

卡玛兹汽车机油冷却系改造探讨

本文通过对木材生产任务及路况的简介.车辆运行情况的分析.在进行水温与油温比较的基础上得出结论.若要使卡玛兹汽车不发生“抱瓦”事故.必须对卡玛兹汽车机油冷却系实施改造。其最佳方案是从发动机外部结构上进行改造.它不仅延长了发动机的使用寿命.而且为企业带来了显著的经济效益。     

车用发动机性能影响因素研究

介绍了数值模拟技术在发动机研究过程中的重要作用,以捷达前卫发动机为基础,应用GT-POWER软件建立了发动机工作过程模型,通过实验验证了该模型的可靠性.在此基础上对配气正时进行了模拟计算,计算结果表明在高转速时适当增大进气迟闭角对提高发动机的性能有利,与理论分析一致.