为研究冰箱压缩机排气管路流、固及声耦合引起的噪声和振动问题,以某型号冰箱压缩机作为研究对象,提出一种网格交接面处理方法解决阀片流固耦合问题以获取排气管路流体脉动信息,利用Ansys和Actran软件计算排气管路流致噪声和振动.定性分析噪声成分以及管路振动特点.研究结果表明:排气管路的低频段流致噪声源主要为单级子声学响应,湍流脉动对其贡献较小;排气管路的振动频率集中在0～600 Hz低频段,管路固有频率与整数倍工频相接近是其振动较为剧烈的主要原因,且弯管圆弧半径越小该处振动幅值越大.本研究可为冰箱压缩机排气管路的设计提供参考.

为研究混流泵启动过程中的水动力瞬态特性，通过建立混流泵三维模型进行了数值模拟，分析了在启动过程中混流泵内的压力场变化规律，采用频谱法研究了泵运行过程叶轮流道与导叶流道内流体的压力脉动变化规律。分析表明：在启动过程中，泵内的压力逐渐增加，压力最高处集中在叶轮与导叶交界处；在达到额定转速以后，泵内流体压力脉动呈周期性变化；叶轮流道压力脉动与叶轮转频、导叶叶片数有关；导叶流道压力脉动与叶轮转频、叶轮叶片数有关。

为研究环形间隙对环形喷射器性能及内部流场的影响,以某小型环形喷射器为研究对象,用CFX软件进行数值模拟,采用标准SST k-ω湍流模型,以喷射系数和引射气体量为性能指标,对不同环形间隙的喷射器在相同工作气体压力区间下内部流动情况进行对比分析,得到环形间隙对喷射器性能及流场的影响规律.研究结果表明,随着环形间隙的增大,喷射系数逐步降低,引射气体量先增加后减小,最大引射气体量对应的工作气体压力呈下降趋势,环形间隙为0.15 mm时引射气体量在各工况下相对较为稳定;环形间隙增大,喷射器内部低压区压力降低,引射气体核心速度先增加后趋于平稳,0.1～0.2 mm环形间隙能够使流场稳定分布,并保持较优的抽吸气体性能.

针对某型深海采矿提升斜流泵,采用k-ε湍流模型和Particle Transport Solid粒子输运模型进行了固液两相流数值模拟,对比分析了不同颗粒浓度(2%～12%)和不同颗粒粒径下(1～30 mm)的颗粒运动规律和叶片磨损情况.结果表明,随着颗粒浓度的增大,叶轮进口区域的颗粒聚集程度上升,导叶流道内的颗粒聚集程度加剧;叶轮叶片的磨损面积和导叶叶片的磨损面积逐渐增大.其中,叶轮叶片的主要磨损位置在叶片前缘,导叶叶片的主要磨损位置在叶片转向处和叶片尾缘.叶片的磨损位置都呈现从叶顶向叶根逐渐发展的趋势;导叶叶片的磨损面积比大于叶轮叶片的磨损面积比;随着颗粒粒径的增大,叶轮出口区域的聚集程度减弱,导叶流道内的颗粒聚集减轻;其磨损规律与不同浓度下的工况相一致,叶轮叶片的叶片压力面为主要磨损区域,而且导叶叶片在尾缘的磨损减小.研究结果可为深海采矿斜流泵的优化设计提供理论依据.

超临界二氧化碳离心压缩机气动性能一直受到广泛关注.本文通过改变叶轮结构参数,对超临界二氧化碳离心压缩机叶轮气动性能进行了数值模拟,分析了叶片出口安装角和分流叶片长度对叶轮气动性能的影响规律.结果表明,随着叶片出口安装角的增大,叶轮的总压比和多变效率先增大后减小,且在叶片出口安装角为75°时叶轮气动性能最佳;随着分流叶片长度的增大,叶轮的总压比和多变效率先增大后减小,且在分流叶片长度系数为0.6时叶轮气动性能最佳.研究结果可为超临界二氧化碳离心压缩机叶轮优化设计提供理论依据.

超临界二氧化碳(supercritical carbon dioxide,SCO2)离心压缩机具有可靠性高、体积小、质量轻、效率高等优点,被认为是新能源领域最具应用前景的动力设备之一.本文基于一元流动理论,由设计热力参数得到SCO2离心压缩机三维模型,并对压缩机的流场及气动性能进行研究.结果表明,设计得到的SCO2离心压缩机的总压比达到1.72,总?总等熵效率达到92％,满足设计要求.

针对建设CAD-CFD-CAE系列课程培养能源动力学生创新能力的具体方案进行了分析.首先从课程教学大纲和教学内容的衔接与互补上着手,确保知识体系的连贯性;接着从实践教学平台构建形式和软件选用标准等方面开展分析,确定平台的网络化功能需求,提高学生实践创新的自主性;最后通过对学生评价机制进行改革,引导学生重视实践过程,进一步激发学生的实践创新热情.

针对CAD-CFD-CAE融合的创新设计理念在能源动力学生创新能力培养中的可行性进行了分析。首先分析了CAD-CFD-CAE融合的创新设计理念对培养能源动力学生的创新能力的重要性;接着从教学内容、实践教学、教学平台以及激励机制等方面分析了进行教学改革的必要性;最后从课程设置、教学团队以及硬件条件等方面分析了实施教学改革的可行性。

针对某型斜流叶轮的气动噪声问题,利用FLUENT软件对尾缘锯齿斜流叶轮的气动噪声进行数值模拟,获得尾缘锯齿斜流叶轮气动噪声的分布特性,并对比分析尾缘锯齿结构对气动噪声的影响规律.结果表明,尾缘锯齿结构可显著降低斜流叶轮整体噪声水平,并且形状越尖锐的锯齿降噪效果越明显,但同时存在叶轮气动性能的损失.研究结果可为斜流叶轮的降噪设计提供理论依据.

针对某型斜流叶轮的气动噪声问题,基于FW-H方程利用FLUENT软件对叶片非均匀分布斜流叶轮的气动噪声进行数值模拟,获得叶片非均匀分布下斜流叶轮气动噪声的分布特性,并对比分析非均匀分布对气动噪声的影响规律.计算结果表明,叶片非均匀分布可以降低叶片基频及谐频上的声压幅值.研究结果可为斜流叶轮的优化设计提供理论依据.

利用ANSYS CFX软件,同时采用SST湍流模型和Rayleigh-Plesset汽蚀模型,对不同修圆半径和不同叶顶间隙的液化天然气(liquid nature gas,LNG)潜液泵诱导轮进行数值分析,分别研究两种结构参数对诱导轮水力性能和汽蚀性能的影响规律.结果表明,随着修圆半径的增加,诱导轮出口静压降低,吸力面气泡体积分数减小,使得诱导轮水力性能下降,汽蚀性能增强;随着叶顶间隙的增加,诱导轮出口静压降低,吸力面气泡体积分数增大,使得诱导轮水力性能下降,汽蚀性能减弱.研究结果可为LNG潜液泵诱导轮的设计和结构优化提供理论依据.

分别基于Euler-Euler(尤拉)方法中的Eulerian两相流模型和Euler-Lagrange(拉格朗奇)方法中的DPM两相流模型,运用流场分析软件FLUENT对离心式渣浆泵进行了数值模拟,预测了渣浆泵的磨损特性.计算结果显示,采用Eulerian两相流模型预测的叶片出口处和盖板出口处磨损最严重,而采用DPM两相流模型预测叶片的磨损多集中在叶片头部和压力面的出口边区域,压水室的磨损多集中在隔舌附近的区域.研究结果可为渣浆泵的两相流数值模拟和叶片磨损预测提供理论参考.

采用ANSYS-CFX软件,对一台比转速为81.8的船用双吸离心泵的汽蚀性能进行数值模拟计算,得到了汽蚀发生时泵内部叶片表面气泡体积分数分布规律.并对临界汽蚀余量下叶轮内部的气泡分布规律进行探讨,得到了泵在临界汽蚀余量下扬程下降的原因.同时,还对船用双吸离心泵进行汽蚀性能试验,试验结果验证了数值计算的准确性.

利用Ansys软件对冰箱压缩机吸气阀组进行流固声耦合仿真计算,研究阀片厚度以及进气口面积对吸气阀组在流动、强度和声学等综合性能的影响,获得阀片位移、阀片应力分布和进气量等随阀片厚度以及进气口面积变化而变化的规律,研究结果可为冰箱压缩机吸气阀组的优化设计提供参考依据.

对带尾缘吹气的空心叶轮轴流式风机内部流动和气动噪声进行数值模拟计算,并从流动性能和噪声水平2个方面将之与原型风机进行对比分析.结果表明:两者的流动性能差别甚小,但在设计工况附近,空心叶轮风扇的气动噪声明显低于原型风扇.研究结果可为空心叶轮轴流式风机的设计、选型以及结构优化提供依据.

By analyzing the status,trends and characteristics of the wave power,a Permanent-Magnet Linear Generator based on the spring oscillator as a linear promoter was proposed.Through simplifying the structure of the device and building a mathematical model,several differential equations are built based on the linear wave theory,which portray the relationship between the force of waves and time.Using Laplace transform and inverse transform,the relationship of the relative displacement of the linear promoter and the stator changing over time is gained,and then the generating power of the device can be calculated.Selecting a set of parameters on certain condition,took a simulation experiment with the software MATLAB,and then draw a displacement-time graph and P-c-k relation curves.The result indicates that the power of this device can reach 78.6 W in the designed parameters.

Numerical simulation was applied separately to four types of refrigerating compressor suction mufflers consisting in single-connected direct,biconnected direct,single-connected semi-direct and biconnected semi-direct,and the flow performance and acoustic performance were analyzed contrastively.The results show that biconnected suction mufflers have better flow perform-ance,while single-connected suction mufflers have better acoustic performance.Meanwhile,performance test was also performed to the above four types of suction mufflers in refrigerating compressor,which further validated the accuracy of the calculation anal-ysis.

Numerical simulation is applied into the flow field and sound field of half-direct suction muffler and direct suction muffler separately,the flow and acoustic performance are analyzed contrastively.The research achievements can be adopted to predict the synthesis property of mufflers,which could provide theoretical foundation for the design,selection and structural optimization of mufflers.

本文针对在能源动力类本科生中开展CFD教学的必要性和可行性进行了分析。首先从国内外专业发展和人才需求的状况得出在本科生中开展CFD教学很有必要,接着从教学内容的选择、基本理念的贯彻和经典软件的应用三个方面进行了分析,得出在本科生中开展CFD教学切实可行,最后从已经开展的CFD教学实践中得出在本科生中开展CFD教学值得深入推广应用。