流场可视化的高职课堂教学应用

流体传动必须在密闭空间内以高压力工作,液压和气压元件工作时的动力学特性和流体流场分布情况无法直观表现,增加了学生的学习和理解难度。本文以某型液控单向阀和电液换向阀的流场仿真结果为例介绍流场可视化在高等职业教育课堂教学的应用,将计算流体力学(CFD)中的流场可视化技术应用于"液压与气压传动"课堂教学为该门课程教学注入新鲜动力,创新传统课堂的教学模式,有助于学生的理解和记忆。     

SXB型消防用多级泵全流场CFD数值模拟

基于Reynolds时均N-S方程,采用标准k-ε湍流模型,压力速度耦合使用SIMPLEC计算,对SXB型消防用多级泵进行三维定常全流场湍流数值模拟,得到该泵的速度矢量图、静压图、湍动能分布图等,并对其内部流动规律进行定性分析.分析结果表明首级叶轮-导叶、次级叶轮-蜗壳中间轴向截面的速度场分布均匀,导叶与蜗壳起到很好的整流作用;首级叶轮-导叶、次级叶轮-蜗壳中间轴向截面的压力场分布均匀,叶片上压力分布非常规则,仅在首级叶轮与导叶的间隙区存在具有对称性的局部高压区;首级叶轮-导叶区湍动能分布较为规则,而次级叶轮-蜗壳区域的湍动能在沿叶轮旋转方向靠近隔舌的区域分布紊乱,在远离隔舌区湍动能较小,隔舌区湍流损失大.模拟结果显示出了泵内能量损失严重的区域,可为改进泵设计提供参考.     

用CFD模拟分析单层、双层搅拌桨叶对搅拌效果的影响

搅拌器被广泛应用于许多工业工程中,文章应用商业计算流体软件Fluent对搅拌槽内的混合过程进行三维数值模拟,采用多重参考系法(MRF)及标准模型。通过对搅拌流场、固液浓度比以及功率因数等方面的分析,来判断安装单层、双层搅拌桨叶对搅拌混合的影响。     

桨叶式搅拌槽内部流场数值模拟及PIV试验

对搅拌槽内的混合过程进行了三维数值模拟,采用多重参考系法（MRF）以及标准k-ε模型,分析了搅拌槽内液体的流动情况.为了了解采用的叶轮模型能否有效地搅拌液体,分析了搅拌槽内垂直面和水平面的速度分布情况.运用PIV技术对搅拌槽内的真实流动情况进行了研究和探讨.通过比较搅拌槽液面、叶轮排放区、叶轮流入区以及槽底的速度分布与数值模拟速度分布之间的差异,发现数值模拟和试验所反映的轴向速度增减趋势相同,但最大速度点的差别有所不同：模拟值和试验值在池底基本吻合,在叶轮排放区和流入区分别相差12.8%和14.2%,在池面相差较大.这肯定了数值模拟对试验研究的预测作用,可为搅拌器的选型和设计提供参考.     

搅拌器搅拌流场的三维数值模拟

将CFD技术应用于搅拌器搅拌流场的分析，基于Navier-Stokes方程和标准k-t紊流模型，求解搅拌器的湍流场，数值模拟的结果对搅拌器水力优化设计具有指导意义。     

混流泵非均匀轮缘间隙流场数值计算

为了研究非均匀轮缘间隙下混流泵叶轮内部流场,基于RNG k-ε模型,采用SIMPLEC算法对混流泵在0、0.3、0.5 mm偏心距下的内流场进行数值模拟,对比分析了有、无偏心状态下混流泵外特性、叶片表面静压分布、周向压力和湍动能分布以及轮缘间隙流场的流线分布。研究结果表明,数值模拟采用的网格类型、湍流模型能够较为准确地计算混流泵的内部流动特性。0.5 mm偏心距下混流泵扬程最大下降了9.8%,设计工况点效率下降了4.3%,高效点向大流量偏移;偏心对混流泵叶轮进出口压力分布影响较大,靠近偏心一侧的叶片出口轮缘处压力分布呈现沿径向梯度分布趋势且周向压力分布严重不均;非均匀轮缘间隙严重干扰了端壁区流场,使轮缘间隙流场的泄漏流、二次流等不稳定流动现象明显增多,湍动能耗散随着偏心距增大不断加剧,水力损失增大,是造成效率下降的主要因素。     

除尘器内部流场数值模拟

文章介绍某除尘器内部流场数值模拟分析,并诊断出流场分布不均匀的原因,提出优化方案,使除尘器在实际应用中有更好的效果.     

液体射流泵内部三维流场的数值模拟

应用FLUENT6．0软件对液体射流泵三维流场进行了计算分析。在前处理软件GAMBIT2．1．6中将泵内的流场划分为71153个计算单元。计算中采用可实现K-6双方程模型，边界条件为压力进口、压力出口，速度、压力采用SIMPLEC算法。计算得出了射流泵内部的流场分布，其结果可以为射流泵的设计提供依据。     

液体射流泵内部三维流场的数值模拟

应用FLUENT6．1软件对液体射流泵三维流场进行了计算分析。在前处理软件GAMBIT2．1．6中将泵内研究的流场划分为71153个计算单元。计算中采用可实现κ-ε双方程模型，边界条件为压力进口、压力出口．同时采用Segregated算法。计算结果表明，液体射流泵内部流动分布均匀，未出现涡流和回流的现象。     

离心泵全流场与非全流场数值计算

为研究不同计算域对离心泵数值计算结果的影响,采用虚拟分块网格划分技术和标准k-ε湍流模型,对5台不同比转数离心泵设计工况下的内部流动进行了三维定常全流场与非全流场数值模拟.基于全流场和非全流场数值计算结果分别进行了性能预测和内流场特征分析,并将性能预测结果与试验结果进行了对比分析.结果表明：不同计算域对数值计算结果影响显著;全流场数值模拟性能预测精度高于非全流场数值模拟,扬程预测精度平均高1.54%,效率预测精度平均高1.67%;流场分析发现两种计算方法得到叶轮内的静压分布基本一致,而蜗壳内静压分布存在着明显差异;全流场数值计算得到的叶轮与蜗壳的间隙速度分布呈现层状分布,而非全流场数值计算得到的结果呈三角形分布;由于全流场计算区域考虑叶轮进口口环、前后盖板间隙流的影响,其数值计算得到的蜗壳断面内二次流分布并不完全对称.     

离心泵叶轮内部湍流流场的数值模拟

为了进一步探索泵叶轮内部三维流场的参数、为泵的设计提供理论依据，以IB50-32-250离心泵叶轮的设计参数为依据．根据叶轮内部湍流流动的通用方程建立湍流模型，利用ANSYS8．0对离心泵叶轮内部流场的速度、压力进行数值模拟，初步得出了叶轮内部流场主要特征和分布规律．对研究流体机械叶轮部件内部的流动情况具有参考价值。     

基于CFD的多级中开式离心泵流场分析

为发展具有自主知识产权的高性能多级中开式离心泵,根据已有参数要求,对多级中开式离心泵的结构及水力模型进行了设计.水泵选用两侧吸入中间压出的结构形式,叶轮左右对称分布.首级叶轮为两侧单吸,末级选用双吸叶轮,压出室采用双蜗壳.利用Pro/E软件建立流道模型,借助Fluent软件,基于N—S方程和标准k～ε湍流模型,采用SIMPLE算法,对内部流场进行数值模拟,得到水泵各级叶轮的相对速度及静压分布.并在多工况下对多级中开式离心泵流场进行稳态数值预测,着重选取三种工况(标准工况、小流量工况及大流量工况)对多级泵各级叶轮的静压及相对速度进行对比分析.然后,在标准工况下对泵进行瞬态模拟,分析各级叶轮在不同时刻静压分布.数值模拟结果表明,泵水力模型设计合理,在标准工况下效率达到88％,性能出众.最后经实验验证表明,模拟结果与实验结果相符,水泵达到设计要求.     

涡旋压缩机动静涡旋盘流场模拟分析

为了研究涡旋压缩机工作工程中动静涡旋盘啮合流场工质瞬态流动过程,建立了带有轴向和径向间隙的三维流场分析模型。利用CFD动网格技术实现动涡旋盘运动设置,并采用RNG k-ε湍流模型以R134a为工质完成了工作腔内工质流动的数值模拟分析。研究工质速度场、温度场和压力场的动态分布规律,分析了速度、温度和压力分布不均匀的原因,探索了工作腔之间由于泄漏导致的传热和传质过程对瞬态流动过程的影响。     

催化转化器流场的数值模拟及对结构设计影响分析

通过采用计算流体力学数学模型对催化转化器内流场的数值模拟,并与实验结果进行比较,验证了模型的准确性。分析了不同的扩张管结构对流场的影响,从而得出入口扩张管形状对流动均匀性的影响。     

叶片包角对双吸泵内部流场及水力性能的影响研究

为研究叶片包角对双吸泵内部流场及水力性能的影响规律,分别设计100°、110°、120°、130°、140°等五种不同叶片包角的双吸泵,通过数值模拟与试验相结合的方法,得到大小不同叶片包角的速度云图和压力云图,分析不同叶片包角对双吸泵扬程和效率曲线的影响规律。研究表明:合理增大叶片包角可以提高泵的扬程和效率,改善内流场的压力分布和速度分布,双吸离心泵最优叶片包角为120°。     

食品冷却抽真空过程流场影响参数分析

建立了描述食品冷却抽真空过程的传热、传质模型,采用计算流体力学进行了非稳态模拟,实验表明模型与实际吻合较好.在此基础上,对影响流场的参数:真空泵抽速、容器自由容积、是否放置隔板进行了模拟研究.研究表明:真空泵抽速越大,真空室内的极限压力越小,真空室的最低温度越低,达到最低温度所消耗的时间越长;自由容积不影响真空室的极限压力,自由容积越大,真空室的最低温度越高,达到最低温度所消耗的时间越短;放置隔板对流场平均温度和极限压力的影响,可以等效为自由容积的减小.     

浆式搅拌釜的数值模拟

斜叶浆搅拌釜结构简单易生产,广泛用于微生物与细胞培养过程中。本文通过CFD对双层斜叶浆搅拌釜的不同浆间距的搅拌釜进行数值模拟,结果表明,浆间距为700mm的混合时间比其他浆间距的混合时间短,分别缩短了27%、27%和25%。釜底的混合时间比釜中的混合时间更短一些。     

流体机械涡壳内部流场的数值模拟

涡壳内部流场模拟的命题求解采用了雷诺平均N—S方程，并以标准k-ε湍流模型使方程组封闭，依据数值模拟的结果，优化与涡壳设计相关的几何参数，使涡壳内的流态接近于理想流态，从而保证涡壳具有良好的性能。     

拖拉机涡旋压缩装置内部流场CFD分析

以拖拉机涡旋压缩装置为研究对象,利用MatLab建立了一种涡旋压缩装置的复杂组合式涡旋线数学模型,该涡旋线由基圆渐开线、高次曲线及圆弧组成.进一步借助CFD对涡旋压缩装置的内部流场进行数值模拟,得出该组合式涡旋曲线压缩腔的内部流场分布及内部流场与涡旋线曲率的关系,为进一步研究组合式涡旋线压缩装置的设计方法提供理论支持.     

食品冷却抽真空过程流场影响参数分析

建立了描述食品冷却抽真空过程的传热、传质模型,采用计算流体力学进行了非稳态模拟,实验表明模型与实际吻合较好。在此基础上,对影响流场的参数：真空泵抽速、容器自由容积、是否放置隔板进行了模拟研究。研究表明：真空泵抽速越大,真空室内的极限压力越小,真空室的最低温度越低,达到最低温度所消耗的时间越长;自由容积不影响真空室的极限压力,自由容积越大,真空室的最低温度越高,达到最低温度所消耗的时间越短;放置隔板对流场平均温度和极限压力的影响,可以等效为自由容积的减小。