氦氙混合工质离心压气机气动设计与性能研究

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作者 王辉 刘海旭 +1 位作者 张春梅 姜玉廷 《哈尔滨工程大学学报》 北大核心 2025年第7期1333-1339,共7页

空间闭式布雷顿循环采用的氦氙工质与传统空气工质物性上存在明显差异,进而影响循环中关键部件离心压气机的气动性能。本文首先对氦氙物性的进行研究,在此基础上建立了离心压气机数值模型,并基于数值模拟方法对其气动性能进行分析。结... 空间闭式布雷顿循环采用的氦氙工质与传统空气工质物性上存在明显差异,进而影响循环中关键部件离心压气机的气动性能。本文首先对氦氙物性的进行研究,在此基础上建立了离心压气机数值模型,并基于数值模拟方法对其气动性能进行分析。结果表明:氦氙分子量为40 g/mol时最适合作为循环工质,氦氙离心压气机喘振裕度较高达到29.8%,叶尖泄漏涡经历“生成-发展-扩散”的一系列过程,内部漩涡结构占通道比例随流向不断增加。 展开更多

关键词 氦氙混合工质 离心压气机 工质分析 气动设计 数值模拟

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热力学模型对ORC透平二维导叶栅流场模拟结果的影响 被引量：4

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作者 韩中合 吴伟铭 王智 《动力工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2014年第11期909-914,共6页

为研究有机工质的真实气动特性,采用3种计算精度的气体状态方程,计算不同状态方程下工质的热力学参数;考虑工质黏性,对ORC透平二维导叶栅进行数值模拟,分析基于不同气体状态方程计算所得的透平内工质的气动参数、质量流量和出口气流角.... 为研究有机工质的真实气动特性,采用3种计算精度的气体状态方程,计算不同状态方程下工质的热力学参数;考虑工质黏性,对ORC透平二维导叶栅进行数值模拟,分析基于不同气体状态方程计算所得的透平内工质的气动参数、质量流量和出口气流角.结果表明:理想气体状态方程的计算结果与实际气体状态方程间有很大偏差,有机工质透平的设计应基于实际气体状态方程. 展开更多

关键词 有机工质 透平设计 气体状态方程 数值模拟

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旋翼桨尖气动/降噪综合优化设计研究 被引量：9

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作者 郭旺柳 宋文萍 +1 位作者 许建华 许瑞飞 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第1期73-79,共7页

采用Kriging模型和遗传算法开展了针对桨尖形状的气动/声学综合优化设计研究。为了获得精确的气动及声压特性,得到基于声类比混合方法计算气动噪声需要的声源数据,采用非定常雷诺平均NS方程(URANS)数值模拟旋翼前飞粘性绕流。为了提高... 采用Kriging模型和遗传算法开展了针对桨尖形状的气动/声学综合优化设计研究。为了获得精确的气动及声压特性,得到基于声类比混合方法计算气动噪声需要的声源数据,采用非定常雷诺平均NS方程(URANS)数值模拟旋翼前飞粘性绕流。为了提高遗传算法的优化效率,采用一种基于EI方法的Kriging模型代替费时的数值模拟过程。以AH-1G/OLS旋翼为基准,并以气动性能为约束,噪声峰值最小为目标,进行了旋翼桨尖的降噪优化设计。优化结果表明,文中多发展的优化方法是可行的。 展开更多

关键词 旋翼 噪声 优化设计 雷诺平均NS方程 KRIGING模型

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汽车车身基本气动造型的提取方法 被引量：4

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作者 龙韧 朱文强 +1 位作者 李珺 曹淮 《机械设计》 CSCD 北大核心 2021年第11期115-120,共6页

针对传统汽车车身气动性分析过程中非气动性部件和复杂曲面导致改进分析效率低、不利于发现整体气动性缺陷等问题,提出一种在改进分析前提取基本气动造型的方法。根据网格分布、流场影响及对非气动性细节的分析,完成整车基本气动造型的... 针对传统汽车车身气动性分析过程中非气动性部件和复杂曲面导致改进分析效率低、不利于发现整体气动性缺陷等问题,提出一种在改进分析前提取基本气动造型的方法。根据网格分布、流场影响及对非气动性细节的分析,完成整车基本气动造型的提取,提取后的整车车身简洁,且包含实车造型特征,能够更有效地进行气动性能分析。结合CFD计算流体力学仿真软件,对简化后的车型进行仿真分析,通过对气动升力系数、气动阻力系数与实车三维模型的气动性能分析结果进行对比,验证基本气动造型的可行性。该基本气动性造型提取方法提高了气动性分析和气动造型改进效率。 展开更多

关键词 汽车外形设计 基本气动造型 数值模拟 空气动力学 外流场分析

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反推力装置叶栅布置的气动/结构耦合设计 被引量：5

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作者 张云浩 额日其太 《沈阳工业大学学报》 EI CAS 北大核心 2012年第1期56-62,共7页

为了对叶片布置方案进行改进,采用耦合设计方法对反推力装置的气动性能和结构性能进行预测.利用计算流体力学(CFD)方法模拟装置流场,完成叶片布置方案的气动性能评估;利用有限元分析(FEA)方法分析叶栅叶片的受力情况,完成叶片布置方案... 为了对叶片布置方案进行改进,采用耦合设计方法对反推力装置的气动性能和结构性能进行预测.利用计算流体力学(CFD)方法模拟装置流场,完成叶片布置方案的气动性能评估;利用有限元分析(FEA)方法分析叶栅叶片的受力情况,完成叶片布置方案结构性能的数值模拟.研究了叶栅进气角和出气角对反推效率的影响以及不同叶栅通道数目和叶片加强梁数目对反推装置气动性能和结构性能的影响.研究结果表明,叶栅进气角对反推效率影响不大,减小叶栅出气角可以增大反推效率;减少叶栅通道的数目会造成反推效率的下降,但可以减少叶片数目;减少加强梁的数目会使反推效率提高,降低装置的重量,但会增加叶片的最大应力和最大变形值. 展开更多

关键词 耦合设计 叶栅式反推力装置 叶栅布置 数值模拟 气动分析 结构分析 涡轮风扇发动机

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有机工质向心透平设计与变工况分析 被引量：5

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作者 韩中合 贾晓强 李鹏 《动力工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第1期70-75,81,共7页

分别采用迭代法和筛选法对向心透平进行热力设计和气动设计,通过三维数值模拟分析了向心透平的变工况性能。结果表明:在不同入口质量流量下,总对总效率随相对转速的变化规律不同,入口质量流量越大,总对总效率最高点对应的相对转速越小;... 分别采用迭代法和筛选法对向心透平进行热力设计和气动设计,通过三维数值模拟分析了向心透平的变工况性能。结果表明:在不同入口质量流量下,总对总效率随相对转速的变化规律不同,入口质量流量越大,总对总效率最高点对应的相对转速越小;在设计入口质量流量下,向心透平在一定的相对转速范围内可以保持稳定高效运行;入口质量流量一定时,向心透平输出功率随相对转速的增大先提高后降低;相对转速一定时,向心透平输出功率随入口质量流量的增大而提高,随着相对转速的增大,向心透平输出功率的变化速率减缓。 展开更多

关键词 有机工质 变工况 入口质量流量 相对转速 数值模拟

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两级双转子对置式离心压气机气动设计和强度校核 被引量：3

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作者 耿少娟 倪明 +2 位作者 丁林超 王文涛 张小玉 《中国舰船研究》 CSCD 北大核心 2019年第4期111-119,共9页

[目的]为完成某小型燃气轮机用两级双转子对置式离心压气机设计,[方法]将Concepts NREC和Nu.meca软件相结合,对两级双转子对置式离心压气机气动设计和三维流场进行校核;叶轮选取0Cr17Ni4Cu4Nb材料,采用ANSYS软件在线弹性范围内分析及校... [目的]为完成某小型燃气轮机用两级双转子对置式离心压气机设计,[方法]将Concepts NREC和Nu.meca软件相结合,对两级双转子对置式离心压气机气动设计和三维流场进行校核;叶轮选取0Cr17Ni4Cu4Nb材料,采用ANSYS软件在线弹性范围内分析及校核离心叶轮强度和振动特性。[结果]气动设计结果表明,在设计流量点,两级离心压气机总压比为7.97,绝热效率为80.39%,稳定裕度为17.2%。强度和振动分析结果表明,叶轮静强度满足材料强度要求;根据“三重点”共振理论,两级离心叶轮均无共振危险。[结论]得到了同时满足气动、强度和振动要求的高压比、高效率和宽稳定裕度两级离心压气机设计方案,可为小型燃气轮机设计和技术集成、试验测试等提供基础支撑。 展开更多

关键词 两级离心压气机 气动设计 强度校核 数值模拟

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基于ANSYSCFX的一种气压式送料罐优化设计 被引量：2

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作者 谢碧洪 梁忠伟 +3 位作者 刘晓初 萧金瑞 黄骏 陈志斌 《机床与液压》 北大核心 2014年第22期133-136,共4页

运用ANSYS CFX软件数值模拟气压式送料罐内部的三维定常紊流流场。采用标准k-ε(2epn)紊流模型、雷诺Navier-Stokec方程和压力-速度耦合SIMPLE算法,对不同锥度的送料罐内部流场进行数值计算,揭示罐子内部紊流流动的速度、压力、速度矢... 运用ANSYS CFX软件数值模拟气压式送料罐内部的三维定常紊流流场。采用标准k-ε(2epn)紊流模型、雷诺Navier-Stokec方程和压力-速度耦合SIMPLE算法,对不同锥度的送料罐内部流场进行数值计算,揭示罐子内部紊流流动的速度、压力、速度矢量和涡流黏度的分布规律,并通过对不同锥度罐体内部流场各个物理量的对比与分析,得出气压式送料罐的最优设计数据。 展开更多

关键词 气压式送料罐 优化设计 数值模拟 流场分析

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直叶片垂直轴风机气动设计参数分析 被引量：5

9

作者 汤双清 徐艳飞 朱光宇 《机械设计与制造》 北大核心 2012年第9期66-68,共3页

采用滑移网格技术对直叶片垂直轴风机风轮进行二维非定常数值模拟,获得在不同风轮设计参数下风轮的转矩。通过以风轮功率最大为性能指标,选取对风轮功率有直接影响的叶片安装半径、叶片弦长、叶片数和叶片高度四个主要因素作为自变量,... 采用滑移网格技术对直叶片垂直轴风机风轮进行二维非定常数值模拟,获得在不同风轮设计参数下风轮的转矩。通过以风轮功率最大为性能指标,选取对风轮功率有直接影响的叶片安装半径、叶片弦长、叶片数和叶片高度四个主要因素作为自变量,采用正交试验优化设计方法对风轮参数进行优化,对正交试验结果进行极差分析。结果表明直叶片垂直轴风机风轮空气动力性能最优的一组风轮参数为R=1.05m,N=5,C=0.14m,H=1.4m。所得到的最优解与一般优化设计所得的结果类似,能够达到对直叶片垂直轴风机风轮进行优化的目的。 展开更多

关键词 直叶片垂直轴风机 二维流场模拟 正交试验设计 极差分析

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UUV海底定点停驻受力特性及稳定性分析 被引量：5

10

作者 宋保维 朱信尧 +1 位作者 单志雄 王鹏 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第1期94-101,共8页

在简单介绍海底定点停驻UUV概念及工作过程的基础上,建立了其在海底时的稳定性分析模型,并推导出了航行器负浮力、主轴与两支撑点之间的半角θ、流体动力Fx、Fy之间的关系。为了研究航行器在海底时的流体动力特性,采用Ansys ICEM对其离... 在简单介绍海底定点停驻UUV概念及工作过程的基础上,建立了其在海底时的稳定性分析模型,并推导出了航行器负浮力、主轴与两支撑点之间的半角θ、流体动力Fx、Fy之间的关系。为了研究航行器在海底时的流体动力特性,采用Ansys ICEM对其离海底不同距离及海底有不同倾角时的情况进行结构化的网格划分,并应用CFX软件对其在不同水流速度下的外围流场进行数值仿真,得到了其在海底时所受侧向力、升力随距海底的距离、海水流速及海底倾角的变化趋势。最后,对航行器在海底时的稳定性进行了分析并得到了一组能够保证航行器海底稳定的较好参数。 展开更多

关键词 无人水下航行器 海底定点停驻 水动力特性 稳定性 CFX数值模拟 结构化网格

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控压钻井节流阀工作特性数值模拟及试验研究 被引量：1

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作者 王国荣 朱颢 +3 位作者 范红康 陶思宇 王果 楚飞 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2015年第8期1254-1258,共5页

针对研制的一种新型控压钻井节流阀,对其阀座倒角处理前后节流阀阀腔内部流场进行数值模拟,并结合理论推导及现场试验对新型节流阀的工作特性进行研究,得到开度、节流压差及流量系数等性能参数间的影响关系。结果表明:新型控压钻井节流... 针对研制的一种新型控压钻井节流阀,对其阀座倒角处理前后节流阀阀腔内部流场进行数值模拟,并结合理论推导及现场试验对新型节流阀的工作特性进行研究,得到开度、节流压差及流量系数等性能参数间的影响关系。结果表明:新型控压钻井节流阀能够满足节流压差随阀芯开度线性变化的控制要求;采用倒角处理的阀座能在保证控压节流特性的基础上缓解流体介质对节流阀的冲刷作用,延长控压钻井节流阀的使用寿命。 展开更多

关键词 控压钻井 节流阀 工作特性 数值模拟 试验

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风雨共同作用超大型冷却塔气动力和受力性能

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作者 柯世堂 余文林 《振动．测试与诊断》 EI CSCD 北大核心 2018年第4期800-809,共10页

为定量评价雨荷载对超大型冷却塔气动力和风效应的影响,以国内某在建世界最高的220m超大型双曲线间接空冷塔为例,基于计算流体动力学(computational fluid dynamics,简称CFD)方法对冷却塔周围风场进行数值模拟,验证模拟结果的有效性后... 为定量评价雨荷载对超大型冷却塔气动力和风效应的影响,以国内某在建世界最高的220m超大型双曲线间接空冷塔为例,基于计算流体动力学(computational fluid dynamics,简称CFD)方法对冷却塔周围风场进行数值模拟,验证模拟结果的有效性后添加离散相模型(discrete phase model,简称DPM)进行雨强为50mm/h的暴雨模拟,系统分析了风雨共同作用下冷却塔表面流体绕流特性、风雨荷载特征值及平均压力系数的变化。在此基础上,采用有限元方法分析了风荷载和风雨荷载共同作用下超大型冷却塔风致稳定性和受力性能。研究表明:冷却塔表面所受总雨荷载占总风荷载的6.71%,部分区域内雨压系数可达0.07以上,与风压系数的比值最高可以达到26.98%;相比于风荷载,风雨荷载共同作用降低了冷却塔整体屈曲稳定和局部稳定性能,增大了塔筒、支柱和环基结构内力响应,屈曲位移最大增量达10%,0°子午向轴力最大增量达17.4%。该结论可为此类大型冷却塔结构抗风/雨荷载设计提供参考依据。 展开更多

关键词 风雨共同作用 超大型冷却塔 计算流体动力学数值模拟 有限元分析 气动力 受力性能

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考虑压裂液渗吸的压后压裂液返排的数值模拟 被引量：5

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作者 王继伟 曲占庆 +2 位作者 郭天魁 陈铭 吕明锟 《深圳大学学报（理工版）》 CAS CSCD 北大核心 2023年第1期56-65,共10页

压后压裂液返排是水力压裂施工过程中的关键步骤,在非常规致密储层中压裂液的渗吸现象不容忽视.基于油水两相渗流理论、伯努利方程和连续性方程,建立考虑压裂液渗吸的返排数值模型,通过数值计算获得返排过程中的压力和排量等数据;根据... 压后压裂液返排是水力压裂施工过程中的关键步骤,在非常规致密储层中压裂液的渗吸现象不容忽视.基于油水两相渗流理论、伯努利方程和连续性方程,建立考虑压裂液渗吸的返排数值模型,通过数值计算获得返排过程中的压力和排量等数据;根据支撑剂回流模型计算压裂液返排临界出砂流量,基于控制支撑剂回流和压裂液快速返排的原则,设计一套返排制度优化方法.将数值模拟结果与中国大庆油田LX3井实际返排数据对比验证,对长庆油田M87井进行返排工作制度设计,并分析了地层产出液黏度和初始地层压力对压裂液返排的影响.结果表明:返排过程中存在地层流体向裂缝渗流现象,原始地层压力改变对压裂液返排影响明显,而地层产出液的影响甚微.LX3井返排流量和井口压力的数值计算结果与现场监测结果基本相符,平均误差分别为13.8%和15.5%,验证了返排数值模型的准确性较高,可用于指导现场压裂返排施工设计. 展开更多

关键词 油田开发 水力压裂 压裂液返排 压裂液渗吸 支撑剂回流 返排制度设计 数值模拟

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特高多层胎体孕镶金刚石钻头设计与数值模拟 被引量：11

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作者 孙祺斌 沈立娜 +3 位作者 杨甘生 田国亮 阮海龙 陈西 《煤田地质与勘探》 CAS CSCD 北大核心 2020年第3期225-230,共6页

针对金刚石钻头寿命受限于钻头胎体高度的问题,提出了一种新型多层特高胎体孕镶金刚石钻头的设计方案。钻头设计中,引入了偏心交错切削齿、交替式水口以及挡水片结构,保证了多层特高胎体钻头的冷却及有效钻进。通过强度及水力流场模拟,... 针对金刚石钻头寿命受限于钻头胎体高度的问题,提出了一种新型多层特高胎体孕镶金刚石钻头的设计方案。钻头设计中,引入了偏心交错切削齿、交替式水口以及挡水片结构,保证了多层特高胎体钻头的冷却及有效钻进。通过强度及水力流场模拟,校核了钻头强度,验证了水路结构的合理性,并进一步实现了钻头成品加工制造。该钻头打破钻头胎体高度的限制,为大幅提高钻头寿命提供了新的思路。 展开更多

关键词 特高多层胎体钻头结构设计 挡水片 强度分析 流体场分析 数值模拟

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某微型涡喷斜流压气机设计及性能分析 被引量：2

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作者 吕文 宋丹路 +1 位作者 曲帅杰 周红燕 《机床与液压》 北大核心 2021年第24期142-146,共5页

斜流压气机具有单级高压比、大流量和高效率的优点。基于此设计一台用于微型涡喷发动机的转速为40000 r/min、压比为3.5、设计流量为3.2 kg/s的单级斜流压气机。为研究该压气机的流动机制与稳定工作范围,分别分析90%、100%和110%转速下... 斜流压气机具有单级高压比、大流量和高效率的优点。基于此设计一台用于微型涡喷发动机的转速为40000 r/min、压比为3.5、设计流量为3.2 kg/s的单级斜流压气机。为研究该压气机的流动机制与稳定工作范围,分别分析90%、100%和110%转速下的工况,着重分析了100%转速下的近失速点、近堵塞点以及非设计转速下最高效率点的流场。结果表明:设计点仿真压比为3.662、流量为3.324 kg/s、等熵效率为87.61%,与设计指标相符合,说明该斜流压气机的设计可靠;导致压气机失稳的主要因素是叶片压力面、吸力面的激波损失,以及吸力面尾缘处的低能流体。 展开更多

关键词 微型涡喷斜流压气机 气动设计 数值模拟 性能分析

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基于CFD理论的双飞翼无人机气动特性数值模拟 被引量：5

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作者 岳奎志 张原 +1 位作者 程亮亮 郁大照 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第7期1654-1660,共7页

为了适应发展智能无人机的趋势,在国家大力发展海军远洋战略投送能力之际,对双飞翼无人机进行研究。采用CATIA软件概念设计双飞翼无人机,并基于计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)理论,数值模拟双飞翼无人机的气动流场特性... 为了适应发展智能无人机的趋势,在国家大力发展海军远洋战略投送能力之际,对双飞翼无人机进行研究。采用CATIA软件概念设计双飞翼无人机,并基于计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)理论,数值模拟双飞翼无人机的气动流场特性,并对双飞翼无人机在航母上起飞的性能进行分析。研究结果表明:双飞翼无人机在迎角为0°时,升力系数为0.596 2,阻力系数为0.037 6,升阻比为15.824 2;在航母飞行甲板起飞时,其最大起飞质量能够达到24 t,而其需用推力约为34.562 kN。 展开更多

关键词 概念设计 双飞翼 计算流体力学 数值模拟 气动特性

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