基于回归Kriging代理模型的吸油烟机用多翼离心风机优化

为提高风机系统的最大风量来达到吸油烟机性能改善的目的,采用一种代理模型方法对多翼离心风机的叶轮进行优化设计.确定多翼离心风机的关键参数:叶片出口角β₂、叶片最大弯曲度f和叶片出口位置Δφ及其参数变化范围,利用最优拉丁超立方试验设计方法生成44组样本.结合高可信度的计算流体力学(CFD)构建能准确反映3个设计变量与最大风量之间关系的回归Kriging模型,利用遗传算法对其进行寻优,并采用最小化代理模型预测(MSP)的加点准则达到优化收敛条件.研究结果表明:构建的回归Kriging模型能准确反映设计参数与最大风量的映射关系.对最优的叶轮设计参数进行模型试验,显示优化后的叶轮使得油烟机最大风量提高了4.4%,并且在多个工况下风量和效率均有一定程度提高.     

仔猪喂奶系统设计与输送管道优化

针对当前仔猪喂奶自动化水平程度较低，劳动强度较大、饲喂效率低下这一问题，设计一种仔猪喂奶系统，开发以PLC控制器为核心的自动控制系统，实现仔猪喂奶过程中加水、控温、搅拌和饲喂等操作的自动化控制，并应用CFD数值模拟探究管径、管道材质、入口温度和管道流速对奶水输送管道压力分布及温度分布的影响，依据仿真结果确定了输送管路的基础参数值，即管道材质为PPR材质、管径为6分管（外径25 mm，壁厚2.8 mm）和管道流速为0.8 m/s。性能试验表明：仔猪配奶罐温度控制精度的平均相对误差为0.91%，温度变化幅度保持在±1℃；仔猪配奶罐温度控制稳定性试验的温度样本标准差为0.226 3℃，变异系数为0.499%；仔猪饲喂点的温度分布范围在36～45℃；仔猪喂奶器压力分布范围在28.36～53.20 kPa。研究结果表明，该仔猪喂奶系统可以正常实现供水、搅拌、加热、循环和排水等功能，各饲喂点的管道压力及温度分布均满足仔猪饲喂要求。     

Impacts of green walls on the characteristics of thermo-flow and photochemical reaction kinetics within street canyons

Green Walls (GWs) have broad application prospects in the urban area because they can be planted without occupying additional spaces and can improve the microclimate environment. To investigate the effect of GWs on thermo-flow and photochemical reaction kinetics in the street canyon (AR = 1), the CFD model coupled with the NOx-O₃ photochemistry model were employed and validated by the wind-tunnel dataset. The GWs with different LADs (leaf area density) and four wall heating scenarios were considered. Results show that compared with leeward wall and ground heating, all walls and windward wall heating will change the flow structure most significantly. Still, the cooling effect and wind resistance of the GWs will weaken the influence of wall thermal effects on the flow fields. Moreover, GWs can effectively reduce the average temperature (about 1.0 K) within the street canyon and improve thermal comfort locally. The effect of GWs on CO dispersion highly depends on the wall heating scenarios. Windward wall heating can increase the CO concentrations seriously by up to 43.9% at the pedestrian level, more than that of the other three scenarios. It is also found that for leeward wall and ground heating, lower reactive pollutant concentrations (NOx) become the limiting factor of Ozone depletion rate (dO₃), while for windward wall and all walls heating with higher reactive pollutant concentrations, the concentration of O₃ may be the limiting factor. This work can provide constructive guidance for urban planning and optimization of GWs layouts to alleviate the urban heat island effect and improve local air quality.     

果园多风道喷雾机送风系统设计优化与试验

针对果园多风道喷雾机内部气流分布不均导致由出风口吹出的气流紊乱、影响使雾滴在果树冠层上均匀沉积的问题，对多风道喷雾机内部导流板长度参数进行了优化。应用计算流体动力学（Computational Fluid Dynamics，CFD）技术，基于Star-CCM+软件对喷雾机送风系统内部气流进行了模拟分析，得到出风口1~6的风速在不同导流板长度的标准差分别为0.7468、0.6776、1.4441、5.1305、4.5768和0.8209。对风速标准差较大的出风口3、出风口4、出风口5进行响应面分析，最终确定导流板1长度200.00 mm、导流板2长度60.00 mm、导流板3长度50.00 mm为最优参数组合。在最优组合参数下，计算得到对称出风口3和出风口6的风速值分别为39.135和41.320 m/s，相对偏差为5.58%；出风口4和出风口5的风速值分别为33.022和34.328 m/s，相对偏差为3.95%，符合设计要求。室内风速试验结果表明，在距离喷雾机出风口1.25 m处，风场风速由上层到下层逐渐增大，实现风场按果树冠层形状分布，喷雾机左右两侧风场对称分布，气流分布均匀。果园多风道喷雾机设计满足要求，可为同类设计提供参考。     

基于TFM模型的滞留气团数值模拟方法及PIV试验研究

为了研究有压输水管路局部高点处滞流气团的运动特性,寻求更为有效的数值模拟方法,基于双流体模型(TFM)构建滞流气团的两相瞬时流场,并与VOF模型的预测结果进行对比分析.通过粒子图像测速系统(PIV)对滞流气团局部流场的速度分布进行测量,进一步验证前期构建数值模拟方法的合理性.结果表明:局部高点气团随水流下倾运动中,气团前端水流极大的速度梯度使区域流态紊乱导致气团表面张力无法维持气团形状而发生破碎;VOF模型无法模拟气液两相的相对运动,其预测出的气团运动速度要明显大于实际值;而TFM模型充分考虑了相间动量传递和相对速度的影响,能够更准确地预测滞流气团的流场速度分布和运动特性.     

丘陵地形特征与传统民居形式对自然通风的影响

采用现场测试和计算流体力学(CFD)分步模拟法相结合的方法研究了丘陵地形和建筑形式与构造对湖南北部地区的某传统民居的自然通风效果的影响.根据现场测绘建筑形式和丘陵地形的数据对研究对象进行简化,以测试的冬、夏气象参数、夏季壁面温度、冬季采暖热源作为边界条件,模拟结果表明,地形特征及建筑总平面布局、建筑形式和建筑构造对建筑自然通风影响较大,且模拟结果与建筑内外的11个测点的风速测试结果比较吻合.因此,丘陵地区的复杂边界条件下,CFD分步模拟法可用于居住建筑的模拟设计,以改善其夏季自然通风并减少冬季冷风渗透.