一、具有内流圆管的动特性分析(论文文献综述)
刘玉彬[1](2021)在《动力电池过热应急冷却热管理系统研究》文中研究说明电动汽车大力的推广的同时,动力电池热安全问题逐渐凸显,并越来越受到关注。动力电池过热直至热失控前的热管理,已经成为电动汽车热安全的关键技术。动力电池大负荷及高温态应急冷却作为前沿技术,在国际上成为研究热点和重点攻关技术。为此,本研究在动力电池热管理直冷系统基础上开展电池过热应急冷却研究,探索制冷系统的超低温冷却,以及制冷剂喷射气化应急冷却及其热燃阻断的热安全管控问题。针对动力电池过热过程热安全管控问题,结合国家自然科学基金(U1864213),本研究从系统构形、喷射装置、控制构架、冷却强化、气流组织、热燃阻断等方面,系统开展了直冷系统低温冷却、喷射气化冷却、热燃阻断热安全管控等研究工作,进行了多工况、多尺度、多维度的深入分析和探究,揭示了应急喷射冷却和气化热燃阻断作用机理和控制机理。在过热阶段将制冷剂喷入电池组内,利用气化蒸发,实现过热电池的快速冷却,并通过冷包围使过热电池温度持续降低。冷包围不但有助于抑制电池过热,而且其气化环境有利于空气隔离与稀释,降低氧浓度,抑制燃爆达到消防目的。制冷剂蒸发气化所达到的热燃阻断,为电池热安全保障提供新的技术途径。针对系统构形,研究工作首先进行了直冷式制冷过程与喷射气化冷却过程设计,构建喷射气化冷却机理实验系统,以及直冷式电池包应急喷射冷却热控实验系统。前者开展应急喷射骤冷基本调控性能研究,后者开展基于实车的应用性性能特征研究。研究中,针对直冷式喷射热控实验系统的应用背景,提出直连式喷射冷却系统与独立式喷射冷却系统基本构型,通过模拟可应用环境和车载特点,设计和实现测控系统。在系统构形的基础上,着重对动力电池大负荷高温态开展直冷式冷却方式的研究,界定直冷冷却限度,为进一步的热安全应急喷射冷却提供控制边界条件。在不同电池工况下探索直冷模式下的动力电池热行为基本特性,以及超出常规直冷热管理控制形态下的过热应急喷射冷却管控热流变性和温控抑制性等。同时,结合电池包设计分析包含提出的两种不同喷射系统构型、喷射模式与管控方法的应急冷却热流变及其气化组织的稀氧性。由此揭示过热电池冷包围和温度骤降性,以及稀氧构成的热燃阻断,确定不同过热态下的最有力喷射模态及其形式。另外,针对过热态独立式喷射过程,通过歧形喷管设计进一步强化降温稀氧作用,提供一种过热推迟和抑制的增效方案。着眼于推进动力电池过热应急喷射冷却热控过程的细化研究,以降温和稀氧能力提升为导向,开展电池组态喷射气化冷却机理实验研究。针对喷射装置,提出设计了包括孔式和管式两大类结构类型的典型喷管结构,涉及等孔径、非等孔径的渐变喷管,以及异形扇面喷管、圆口和扁口歧形喷管等。以瞬态降温性、过程降温性、降温一致性为评价指标,实验研究喷射结构、喷管或喷孔夹角、喷管伸度等结构特征参数等影响规律。研究表明,喷射结构设计是影响降温一致性、瞬态与过程降温能力及其响应性的重要优选手段。此外,不同电池温度过热态、喷射压力、喷管高度和电池间隙等系统参数仍是应急冷却温变特性影响的重要特征参数。基于喷射装置研究,依托优选喷管结构,开展系统性喷射时序调控研究,目的在于界定主要控制要素的作用机理特征。提出并确立喷射时序类型,开展喷射时长不同的连续喷射,喷射频率不同、占空比不同、单周期喷射时长不同和间歇时长不同的频率与占空比双变的间歇喷射实验研究,对典型孔式与管式喷管进行热流变特性对比分析。分析表明,歧形喷管与渐缩喷管喷射过程中热流变特性规律具有共性。两种典型喷管在不同连续喷射时长表现出最大降温能力,喷射时长与降温能力之间呈现出先增后减的非线性关系。针对间歇喷射,改变周期喷射的频率、占空比、喷射时长及其间歇时长对喷射过程的降温能力影响各不相同,但通过适当控制间歇喷射频率与喷射占空比,可实现与连续喷射接近的瞬态降温能力与较强的过程降温能力和降温一致性。依托研究获得规律及应用背景,可进一步优选提升瞬态降温能力、过程降温能力以及降温一致性的时序控制模式。针对喷射过程气流组织,基于喷射装置与时序调控等研究,从进一步挖掘提升喷射冷却的降温稀氧能力的需求出发,最后深入开展喷射气化冷却气流组织优化控制研究,以实现过热电池针对性管控目标。以电池模组不同位置泄气口的开闭策略为主控对象,实现电池组内制冷剂气化气流组织可控、快速冷却过热电池和稀氧热燃阻断。针对组态电池整体过热和局部过热,对不同主动控制策略下的降温稀氧性进行剖析。结果表明,喷射气化气流组织控制均可改善喷射过程的降温能力、降温一致性以及稀氧性能。从喷射开始后泄气口关闭时长、泄气口开闭循环频率及其协同控制角度进行比对分析,得到进一步提升喷射过程降温稀氧性的泄气口主控策略。此外,就组态电池的局部过热问题,进一步开展单侧喷射的研究,以完善局部过热电池热管控能力的进一步提升,最终实现组态电池全过热和局部过热时的针对性热管控性能的提升。本文研究工作立足于整车电池包过热应急热管理应用背景,提出并设计了过热应急冷却热安全管理体系,通过构建直冷喷射实验系统,首次系统开展了单体、模组、包态电池的喷射冷却热燃阻断作用机理与控制机制研究,为动力电池的热安全技术提供了新的途径,为后续应用奠定基础。
查涵清[2](2021)在《特大口径全焊接球阀的流动特性和密封性能分析》文中研究指明全焊接球阀由于结构简单、可埋地、使用时间长等特性而在城市供暖、天然气运输等长输管线中被广泛使用。考虑到建一条大口径管线比多条并行小口径管线更为经济,国家重大管道工程建设对公称直径为1400mm及以上的特大口径全焊接球阀的需求量日益增加。良好的密封性能才能保障球阀安全使用,全焊接球阀的密封性能由阀座密封圈和球芯接触面上的密封比压决定。若密封比压过大,超过密封材料的许用比压,可能会将密封圈压溃,进而导致密封失效;若密封比压小于密封必需比压,则球阀直接泄漏。目前,关于球阀密封性能的研究都是将介质压力作为静载荷,分析在全开工况下球体和阀座密封面的密封比压分布情况。但球阀启闭过程中,内部流场流动复杂,会出现旋涡、水击等现象,作用在密封圈上的流体介质压力不断变化,仅通过静态分析,无法得到阀门启闭过程中密封比压的大小和变化规律,不能准确判断球阀在启闭过程中的密封性能。本课题以DN1400 PN2.5特大口径全焊接球阀作为研究对象,通过数值模拟的方法分析球阀在不同开度下的内部流场流动特性和密封比压分布情况;针对阀座密封面密封比压分布情况分析球阀启闭全过程的密封性能,并据此对阀座密封圈进行结构改进。具体研究内容如下:(1)球阀流动特性分析使用Fluent软件模拟球阀在不同开度下的内部流动特性,得到流场内的速度分布云图和压力分布云图,计算球阀在不同开度下的流量系数及流阻系数。结果表明:球阀在开启过程中的高速流动区域主要集中在阀芯进出口,在阀芯内部和阀门后端都会形成旋涡,并且旋涡大小随着阀门开度增大而减小;球阀在小开度下,流阻系数很大,流量系数很小,在球阀开度达到45°之前,流量系数增长较为缓慢但是流阻系数会急剧减小;当开度达到45°之后,流量系数快速增大,当球阀全开时达到最大值;而流阻系数下降趋势变缓,在全开时达到最小值。(2)球阀密封性能研究采用流固耦合方法,分析阀座密封圈与球体接触表面的操作密封比压随球阀开度变化的规律。分析结果表明:球阀启闭过程中,不同开度下的最大密封比压主要集中在接触面的交界处;最大密封比压形成在75°开度附近;在小开度和全开角度下的密封比压过小不能满足密封性能要求,对球阀的密封结构提出改进。(3)球阀密封结构改进通过分析密封比压过小的原因,提出双斜面与球芯接触密封结构,并重新计算密封比压。分析结果表明:改进后的密封比压有所提高,进口端密封圈最小密封比压由1.635MPa提高到3.529MPa,在密封必需比压和许用比压范围内。并通过试验设备进行压力密封试验,试验结果表明重新设计的球阀密封结构满足密封要求。
杨蓉[3](2021)在《洞顶开口对无压隧洞交汇区水力特性影响的研究》文中提出无压交叉隧洞在目前我国的水利工程施工中虽然很小众,但因为其交汇区域内存在着水流流态混沌、明满流交替、流速较快、湍动掺混强烈等一系列问题可能会对整个工程的安全和正常运行带来一定的隐患。所以要想有效地保证水利枢纽的安全和正常运行,需要针对交叉无压隧洞交汇区域内的水流的水力特性展开研究分析。同时在城市排水系统中也会存在交叉无压隧洞。故分析交汇区域内的水流的水力特性对无压隧洞的影响,对基础设施建设具有很大的意义。本文主要通过对实际工程中的无压交叉隧洞采用SolidWorks进行三维模拟建模,采用软件ANSYS ICEM对其三维建模模型进行网格剖分,采用软件ANSYS FLUENT进行三维模拟计算。离散性湍流求解分析方法采用的是有限体积法,湍流离散模型采用的是Realizable k-ε模型,采用PISO算法作为求解方法,气液二相流求解方法采用VOF法。采用Tecplot对得到的数据结果进行后续处理。本文的主要内容为:(1)总结以前的国内外学者、专家在交汇水流方面的研究成果;(2)简单的介绍了数值模拟的理论基础,以及数值模拟的数学模型、控制方程、计算方法等理论;(3)首先运用Solidworks软件建立交汇角θ=30°的无压交叉隧洞的概化模型,然后通过运用ICEM软件对其模型进行网格剖分,给定模型的初始条件以及边界条件,最后采用软件FLUENT对不同流量下的无压交叉隧洞模型进行数值模拟计算,将得到的数值模拟计算结果和物理试验数据进行了比较,验证了本文所采用的数值模拟方法的科学正确性与计算合理性;(4)对不同开孔位置、不同开孔面积、不同开孔间距以及开孔相同流量不同的交叉无压隧洞交汇处断面的流速、压强、水深、底板压力水头等水流水力特性进行研究分析并得出相关结论。
贺彩彩[4](2020)在《BTA内螺旋钻杆结构设计及排屑性能研究》文中认为深孔加工作为机械制造行业的重要组成部分,是各类孔加工行业中最难、技术含量最高的一种。在深孔加工过程中,由于其特殊的工艺性和排屑空间的有限性,使得切削过程中产生的切屑在排出过程中极易发生堵屑现象,导致加工过程突然中断,对所加工孔的质量造成非常大的影响,更严重的会使刀具切削刃受到损坏、细长钻杆被损坏。因此排屑技术难题的突破,对深孔加工技术的发展意义重大。虽然国内外研究学者一直对深孔加工过程中的排屑问题进行了很多研究,但目前还没有特别有效的解决方案。本文在BTA深孔钻的基础上,考虑从改变钻杆通道内切屑液的流动状态着手,来加快切削液的流速,进而提高排屑效果,提出了对传统BTA排屑钻杆的结构进行改进设计的方案。文中首先对BTA深孔钻的工作原理进行研究,分析总结加工过程中解决排屑难问题可采用的方法,对现有排屑装置提出改进方案,引入螺旋流这一新概念。螺旋流流场因其独特的运动方式,在流体流动中起着非常重要的作用。故考虑在传统圆柱钻杆内加设内螺旋槽,利用螺旋流的作用使通道内切削液的流速加快。然后通过理论分析对钻杆通道内的流体进行数学模型的建立,但因螺旋流流场流动特性复杂,对其理论研究尚不全面,故采用计算流体力学Fluent软件,结合UG和ANSYS中的geometry、ICEM CFD、CFD POST等软件模块对改进前后的排屑钻杆进行建模与仿真,真实模拟切削液在钻杆内的流动状态。最后,分别研究了半圆形螺旋槽的半径、数量、轴向长度、螺旋角等结构参数对钻杆内切削液的流速和压强产生的不同影响,通过对中轴线处达到的最高流速进行分析对比得出最优的螺旋槽参数组合为β=15°,r=2mm,n=6,m=600mm。并对改进前后的钻杆结构进行对比分析,得出改进后的钻杆通道中切削液的最高流速提高约7.9%,证明对于BTA钻系统中的排屑情况有提升效果。
钟勇杰[5](2019)在《吸气式高超声速飞行器气动推进一体化设计》文中研究说明高超声速飞行器是当前国内外航空航天领域研究热点。对吸气式高超声速飞行器来说其气动推进一体化设计是保证超燃冲压发动机在设计状态下拥有合适的工作条件的一种有效的手段。乘波体由于其设计特点使得其除具有高升阻比的特性外还具有便于一体化设计的特性。二维多级压缩设计将激波汇交于唇口与乘波体设计类似,但在三维情况下无法满足乘波设计。本文在其基础之上,提出了一种结合压缩前体与乘波前体而成的组合乘波体设计思想,通过数值模拟的手段计算并验证了其性能。在此基础上,将其与其他部件结合起来,设计了一种高超声速飞行器,利用计算流体力学(CFD)手段计算了其冷流状态下的气动特性,并对其气动性能进行了分析。对二维等激波强度及等激波角设计前体进行了验证,并将其与∧型乘波体结合起来的设计进行了研究,并在此过程中针对遇到的问题进行了处理。对高超声速前缘钝化问题作了研究,提出了一种减弱前缘钝化产生的脱体激波对一级压缩激波位置干扰的解决方法。对强弱激波问题进行了研究,设计了完整的结合本文前体的三维高超声速飞行器。计算验证了∧型乘波体的设计,验证了本文所设计的前体乘波特性,计算了典型多级压缩前体的流动性特,计算了结合多级压缩与∧型乘波体的前体的性能。计算分析了本文所设计三维高超声速飞行器气动特性与流动特性,分别分析了随马赫数变化以及随攻角变化的气动特性。计算了超燃发动机在不同状态下的推力以及流动特性,分析了油气比以及马赫数对于发动机性能以及流动的影响。本文所设计的前体在物面角较小时性能不明显,在结合单级压缩以及较大物面角的情况下性能较好。三维设计情况下,设计性能在大约6度攻角下到达了气动性能最好的位置,在非设计状态下,超音速进气道容易出现回流导致阻力急剧增加导致进气道不起动,因此非设计状态超音速进气道最好关闭。在设计状态下,油气比对发动机工作特性有较大影响。
姜凯[6](2018)在《油水体系天然气水合物流动堵塞机理研究》文中研究指明深海油气资源开发过程中,水合物生成堵塞管道的问题严重阻碍了油气资源的安全输送。油水体系中水合物浆流动-堵塞机理的研究是水合物风险管控工作的理论基础,众多学者进行了相关的实验和数值模拟研究,但由于实验介质、实验装置的差异致使相关的实验结论并不统一,此外,多数学者采用Fluent等商业软件对水合物浆流动特性进行了数值模拟研究,模拟结论一定程度可以与实验结论吻合,但由于商业软件代码的非开源性导致数值模拟在深入贴合实际过程中难以植入数值模型,本文针对上述问题开展研究,研究成果可为水合物风险管控工作提供理论指导。为了掌握油水体系中水合物浆流动-堵塞机理,本文分别在高压反应釜和高压环道中研究分析了油水体系及含砂体系中水合物形成及聚集形态、油水体系中水合物浆液流动-堵塞特性,并基于管内含水合物颗粒固液流动的数值模型,搭建了OpenFoam数值模拟平台并模拟研究了管内含水合物颗粒的固液瞬态流动特性。对于天然气水合物形成及聚集形态,结果表明:Span80浓度上升,乳状液稳定性增强,水合物形态先由块状变化至分形聚集体,进而变化为颗粒状,形成稳定的水合物浆。含粉砂体系水合物颗粒含有包裹砂粒和不包裹砂粒的两种形态,附壁水合物层呈分层结构;含砂体系中泥沙颗粒以含砂水合物颗粒碰撞粘附和卷携砂粒的形式进入水合物层中;基于实验结果,建立了含砂水合物层物理模型及附壁水合物层生长的一维数学模型。对于油水体系中天然气水合物浆流动-堵塞特性,结果表明:高初始压力、低流速、低含水率情况下,管道内易于发生水合物堵塞现象;水合物包络体的存在形式导致较低水合物含量情况下(<2wt.%),管内仍存在水合物堵塞风险;考虑水合物包络体的存在形式,结合水合物沉积过程的分析,修正了现有的油水体系水合物堵塞机理。对于管内含水合物颗粒的固液瞬态流动特性模拟研究,结果表明:建立的管内含水合物颗粒固液流动数值模型较为可靠;沿管道径向,水合物颗粒相分数呈梯度分布,管道底部颗粒相分数最大,沿管道轴向,管道上部区域中水合物颗粒相分数逐渐减小,而管道下部区域中水合物颗粒相分数逐渐增大,即:管道末端发生水合物沉积堵塞管道的风险最大;水合物颗粒粒径越大,水合物颗粒在管内的分布越不均匀,管道末端水合物沉积趋势越大;入口颗粒相分数越大及入口流速越大,水合物颗粒在管内的分布越均匀,水合物颗粒越不易于沉积。
何准[7](2018)在《窗式空调轴流风扇流场及气动噪声研究》文中认为窗式空调因其制造用材少,成本低,安装简单,体积小,拆卸方便在中东和欧美地区具有很大的市场。但由于窗式空调的制冷系统都集中在一个机箱里面,因而噪音很大。轴流风扇是窗式空调室外部分的主要通风散热元件,其通风量会直接影响窗式空调能否正常工作,而噪声会影响人们正常的工作和休息。设计低噪声的轴流风扇成为提高窗式空调市场竞争力的关键问题。深入研究轴流风机的内部流场和噪声机理对于提高轴流风机的气动性能,设计噪声低的轴流风扇具有非常重要的指导意义。本课题的研究对象为窗式空调器室外侧用带打水圈的半开式轴流风扇。轴流风扇的叶片外径为300mm,轮毂比为0.2,轮毂高度为40mm,叶轮高度为77mm,叶片数为4。与扇叶顶部相连接的部分为打水圈,在打水圈内侧面均匀的分布着4个凸起。研究了叶片尾缘不同凹陷形状和尺寸对轴流风扇气动声学性能的影响。首先,采用三维Navier-Stokes方程和standard6)-两方程湍流模型对基于多部件耦合的窗式空调室外侧带打水圈的轴流风扇的内部流场进行三维稳态数值模拟。建立了可用于气动噪声预测的CFD计算模型。分析了热交换器简化为多孔介质的方法,对不同转速下出口流量和叶尖涡的产生、发展和耗散进行分析。发现出口流量随着叶轮转速的增大基本呈线性增加,热交换器对出口流量影响很大。叶尖涡形成于叶轮吸力面叶顶靠近前缘区域,沿与叶轮旋转方向相反的圆周方向运动,消失于叶轮吸力面叶顶靠近尾缘区域。叶片叶顶区域和尾缘区域压力最大,是主要的噪声源区域。为改进轴流风扇结构提供了依据。其次,利用流体力学软件FLUENT中的大涡模拟(LES)对优化前后的轴流风扇的各个模型进行非定常模拟,然后基于Lighthill声类比法,利用FW-H声波波动方程预估轴流风扇的远场气动噪声。研究了转速与声压级的关系以及声压级的指向性分布,分析了叶片尾缘凹陷对轴流风扇声压级、噪声频谱以及1/3倍频程声压谱的影响。讨论分析了不同尺寸的圆弧形锯齿尾缘结构对轴流风扇声压级的影响。研究结果表明:尾缘凹陷可以降低轴流风扇的气动噪声。对宽频噪声的降噪效果明显,对离散噪声效果不大;对于尾缘加圆弧形锯齿的轴流风机,其气动噪声随着锯齿尺寸的增大先减小后趋于不变。锯齿尺寸越接近尾迹宽度,降噪效果越好。最后,为了验证模拟的准确性,用实验的方法研究了轴流风扇的气动噪声。在半消声室内,使用高精度的声压传感器测量轴流风机出口处的声压级。研究了原轴流风扇和尾缘凹陷轴流风扇的噪声—转速特性和声压指向性分布,分析了两叶轮的声压频谱图和1/3倍频程声压谱。实验结果表明:轴流风扇的声压级在不同方向并不相同,呈不规则曲线分布,其中正对出风口方向的声压级最大。气动噪声主要沿轴流风机旋转轴线方向传播。叶片尾缘局部凹陷设计可以降低轴流风扇的气动噪声,在出口旋转轴线方向距离轴流风扇1m处可以降低3—5dB(A)。实验结果与数值模拟结果相一致。
张世斌[8](2018)在《深井救灾排水系统潜水电机内流体流动与温升特性研究》文中指出我国90%左右的煤矿资源采用井工开采模式,特殊的地质地理环境,决定了我国煤矿水文地质条件十分复杂,煤炭开采受水灾害威胁严重,突水淹井伤人事故频发,水灾害成为我国仅次于瓦斯事故的第二大灾害。随着我国浅部资源的逐步枯竭,煤炭资源的开采势必转入深部开采模式,由于矿井深部水压增加,超前探水、堵水难度增大,水灾害发生机率也随之增加,一旦深部矿井突发水灾害事故,将造成极为严重的经济损失和恶劣的社会影响。深部矿井救灾排水系统是矿山水灾害救治和灾后复矿的有效手段,安全高效的矿井救灾排水设备是矿产资源安全开采的重要保障。深井救灾排水系统潜水电机属于三相异步电动机,常与高扬程多级潜水泵组合成潜水电泵,用于各类深部矿井水灾害的应急救援或灾后复矿工程,是构成深井救灾排水系统的关键装备。潜水电机按其结构的不同可分为充水式、充油式、干式和屏蔽式4类,其中充水式潜水电机具有功率高、冷却效果好、承压能力强、可深潜运行等优点,最适合应用于深部矿井水灾害的救治工程,此类电机自20世纪80年代从德国RITZ公司引进国内,经过国内多年的应用与改进,目前最大功率已超过3200kW,可用于单泵扬程800m的矿井救灾排水工程,在我国煤矿水灾害的救治工程中发挥了不可替代的作用,最大程度降低了矿井水灾害造成的损失。在深井救灾排水工程中,排水装备的高效、可靠运行是保证救灾排水工程成功的关键。深井救灾排水系统采用地面竖直安装,管路连接直潜井底,靠地面支撑结构重载悬挂运行,工程中一旦出现排水装备故障,不仅意味着救灾排水工程的失败,严重时还会引起停泵水锤等次生事故,导致整个救灾排水系统的瘫痪,造成更为严重的人员和财产损失。据统计,在排水工程各类设备故障中,由大型潜水电机故障所造成的系统停机事故占80%以上,这些故障中又以潜水电机的局部过热而导致的绝缘失效故障为主,潜水电机的冷却效果不仅与其冷却结构相关,还与冷却介质的流动特性有密切关系。因此,有必要对深井充水式潜水电机的冷却结构及其内部冷却介质的流动特性进行研究,合理优化冷却结构,保证其安全、可靠、高效运行,减少救灾排水系统的运行故障。深井充水式潜水电机内部结构复杂,其内部流场和温度场的研究涉及电磁学、流体力学和传热学等多个学科。本文采用理论分析、数值计算和试验研究相结合的方法,对深井充水式潜水电机的冷却结构、内部流体流动和温升特性进行深入研究,并应用相似理论导出充水式潜水电机内流体流动相似准则和对流换热准则,将研究及试验结论推广应用于指导同类或相似电机冷却结构的设计和模型试验,为试验的安排和数据整理提供了有效方法,为其他类型电机的设计提供了有益借鉴,论文具体研究内容如下:(1)通过分析国内外学者对矿井“深部”的定义,界定了煤矿救灾排水工程中相对客观的矿井“深部”概念。作者在综合分析国内外相关文献的基础上,认为在救灾排水工程中矿井“深部”概念不仅与矿井深度和岩石力学特性相关,还与矿井救灾排水装备的性能直接相关,目前国内救灾用潜水电泵的单泵扬程普遍不超过800m,超过800m矿井的救灾排水工程难度剧增,不仅需要大功率、高扬程的排水装备,还需要考虑装备的安装及运行中的安全因素,需由专业的矿山排水技术团队完成,故本文将救灾排水工程中超过800m的矿井界定为“深部”矿井。深井救灾排水系统是抵御矿井水灾害事故的最后防线,先进、高效的救灾排水技术及装备意味着矿井抵御水灾害能力的增强,文中介绍了矿井救灾排水系统的总体结构,总结了国内最为先进的救灾排水技术。通过分析文献得出了电机冷却的重要性,引出对充水式潜水电机内流体流动特性和温升特性研究的必要性。(2)深井充水式潜水电机的结构及流体数值计算理论研究。介绍了深井救灾排水系统充水式潜水电机的结构设计特点,尤其重点介绍了设计的充水式潜水电机内外水双循环冷却系统。本文研究的深井充水式潜水电机内部流体在电机轴尾部驱动泵轮的作用下沿设计的流道循环流动,冷却水在电机气隙流道中的流动状态和流动特性不仅影响着电机转子水摩擦损耗,还与电机内的换热效果密切相关。因此,在分析充水式潜水电机内部流体流动特点的基础上,利用流体质量守恒、动量守恒和能量守恒定律建立了充水式潜水电机内部流体流动的连续微分方程、动量微分方程和能量微分方程等流体运动控制方程,并介绍了研究流体紊流的计算模型和流体流动特性的数值计算方法,为深入研究充水式潜水电机内流体流动特性和温升特性奠定了基础。(3)深井充水式潜水电机内流体流动特性研究。流体的流动特性表征为流体的运动状态、流动速度和压力分布。本文以功率3200kW充水式潜水电机为研究对象,按其实际结构和尺寸,利用SolidWorks三维建模软件建立了潜水电机的三维实体模型,并利用GAMBIT专业流体网格划分软件建立了电机定转子气隙流体的三维结构网格模型,借助ANSYS Fluent流体分析软件分别研究了定转子气隙高度、气隙进口流体速度、转子转速、转子表面粗糙度和电机环境围压5个不同参数对充水式潜水电机气隙内流体流动特性的影响,并对模拟结果进行数据提取、分析和处理,得出不同参数对气隙流体流速和压力分布的影响。研究结果表明,(1)冷却水在气隙中的流动状态均为紊流,流体进入电机气隙后在转子高速旋转的作用下旋转速度迅速提升,随后达到相对稳定状态,流体速度最大处位于转子外边壁,速度最小处位于电机定子内边壁。冷却水进入电机气隙后压力呈线性下降趋势,压力最大处位于气隙进口处,最小处位于气隙出口处,与电机环境围压相等。(2)气隙内流体的最大平均速度随转子转速的增大呈线性增长趋势;随气隙进口流体流速和转子表面粗糙度的增大而增长,增长幅度呈不同程度减小趋势;随气隙高度的增加而小幅减小,减小幅度呈逐步减小趋势;电机围压对气隙流体运动速度影响很小,可忽略不计。(3)气隙流体的进出口压力降随转子转速的升高呈线性增长趋势;随气隙进口流体流速和转子表面粗糙度的增大而增长,增长幅度呈不同程度减小趋势;随气隙高度的增加而减小,减小幅度呈逐步减小趋势;电机围压对气隙流体运动速度影响很小,可忽略不计。研究所得结论为下一步电机转子水摩擦损耗的计算、表面换热系数的计算、电机内流体合理流速的确定以及内水循环驱动泵轮的设计提供了依据。(4)基于流体流动特性的充水式潜水电机定子温升研究。首先分析计算了3200kW充水式潜水电机内部各项损耗值,以电机内流体流动特性分析结论为基础,重点研究了不同因素对转子水摩擦损耗的影响,研究结果表明,转子水摩擦损耗随电机气隙高度的增加而小幅减小,随气隙进口流体轴向流速、转子转速、表面粗糙度的增加而有不同程度的增长,几乎不受电机运行环境围压的影响,电机铁耗和机械损耗的计算结果与第5章中空载试验所得结果一致性良好。其次研究了潜水电机内部热量传递路径,在合理假设的基础上,作出了充水式潜水电机的等效热路图;考虑多热源对电机定子温升的影响,运用ANSYS Workbench有限元分析软件研究了3200kW充水式潜水电机在不同气隙进口流体轴向流速时定子的温度分布情况,研究结果表明,电机定子温度最低处位于气隙流体进口处的定子齿部,温度最高处位于电机气隙流体出口附近的定子轭部,电机定子温度值随着气隙进口流体轴向流速的增加而下降,但下降幅度逐步减小。通过对仿真结果进行分析,提出了3200k W充水式潜水电机定子绕组绝缘防护措施,同时提出了电机气隙进口流体轴向流速的合理范围应为2m/s2.5m/s,速度太小不利于保证电机冷却效果,太大会造成转子水摩擦损耗的增加,结合第3章中气隙进口流体流速对气隙流体压力分布影响的分析结果可知,当气隙进出口压力差大于0.0828MPa时方能保证气隙流体轴向流速不小于2m/s,当气隙流体流速为2m/s2.5m/s之间时,3200kW潜水电机气隙流量约为28.535.6m3/h,据此,对电机内水循环冷却系统的驱动泵轮作出合理设计,设计了转速在1480r/min时,扬程为10m(提供0.1MPa压力),流量为40m3/h,后盖板带泄流孔的离心式泵轮作为电机内水循环冷却系统的驱动泵轮,泄流孔的作用是泄除泵轮富余流量。并将有限元温度场仿真结果与温升试验结果相对比,根据热力学知识,解释了误差产生的原因,验证了有限元分析方法和电机内流速与驱动泵轮设计的正确性。(5)深井潜水电机的试验研究。潜水电机空载试验、温升试验和绝缘性能的检测试验是研究深井潜水电机不可或缺的重要环节,合理的电机试验能最大限度的保证其在工程应用中的安全可靠性。本文针对3200kW深井充水式潜水电机进行了空载运行试验,测得了潜水电机的铁耗和机械损耗,与第4章中电机铁耗和机械损耗的计算值相比较,具有良好的一致性。搭建了深井潜水电机地面综合试验平台,试验平台的设计关键是在潜水电泵出水口加装了10MPa的手动控制闸阀,并在潜水电泵出水口开有测压孔,用于测量潜水电泵出水口压力,通过调节手动闸阀的开度来控制潜水电泵的出水口压力,以此来实现潜水电泵运行工况的调节,此试验平台可实现电机运行温度、电压、电流、功率因数及潜水泵扬程、流量等多项重要参数的获取,通过此试验平台测得了3200kW潜水电机额定工况下定子和止推轴承等关键部位温度值,为第4章中判断有限元分析结论的正确性提供了依据,另外,此平台为同类产品的系列化研发提供了试验平台。对充水式潜水电机线缆绝缘进行工频耐压试验、线缆接头耐水压试验、各相对地绝缘电阻测量和相间绝缘电阻测量,评判了潜水电机的绝缘性能。最后结合深井救灾排水工程,介绍了本文研究的深井充水式潜水电机的工程应用情况。(6)深井充水式潜水电机相似理论的研究。建立了深井充水式潜水电机内流体的二维运动微分方程和能量微分方程,利用方程分析法分别推导了深井充水式潜水电机内流体流动相似准则和对流换热相似准则,将文中研究所得结论及规律推广应用于指导同类或相似电机冷却结构的研发设计和模型试验,为其他类型电机的设计提供有益借鉴。
谭国锋[9](2018)在《扇叶型折流板换热器壳程传热性能及管束动特性研究》文中研究表明随着社会的发展,能源问题日渐突出,传统的化石能源日渐枯竭,节能减排和新型能源开发一直是能源领域的热点。换热器作为能源领域余热回收、热能传递的重要设备,其效能将直接影响能源的利用率。换热器的可靠性影响着整个生产流程,流体诱导振动是导致管壳式换热器失效的主要原因之一,长久以来相关工作者们提出了多种抗振措施,笔者在前人研究的基础上提出了一种扇叶型折流板换热器来预防流体诱导振动,并比较了扇叶型折流板换热器和螺旋折流板换热器性能。研究了不同结构参数对该换热器性能的影响,最后利用“缝接法”对扇叶型折流板换热器内换热管动态特性进行了分析。本文主要研究内容及成果如下:(1)为了更好地抑制流体诱导振动,根据前人研究成果提出了一种扇叶型折流板换热器,并利用CFD软件FLUENT对比研究了扇叶型折流板换热器和螺旋折流板壳程传热性能,结果显示:雷诺数在25007500时,扇叶型折流板换热器壳程传热系数比螺旋折流板换热器提高了3.19%48.48%;螺旋折流板换热器壳程压降比扇叶型折流板换热器降低了45.19%47.06%;当雷诺数大于6500时,扇叶型折流版换热器综合性能高于螺旋折流板换热器综合性能,高雷诺数下扇叶型折流板换热器综合性能优于螺旋折流板换热器;两种换热器流态相似,中心区域流速要比筒体附近区域低,在扇叶型折流板换热器中这种流速差距更大;扇叶型折流板换热器内壳程流体要比螺旋折流板换热器中的壳程流体更早的进入充分发展阶段,导致扇叶型折流板换热性能较高;利用场协同原理研究传热机理得知,扇叶型折流板换热器壳程流体流场和温度场协同性优于螺旋折流板换热器,因此前者具有更好的对流传热特性。(2)研究了折流板安装角、布管方式、折流板设置方式及折流板间距对扇叶型折流板换热器性能的影响,结果显示:安装角60°时壳程压降最低,比安装角30°和45°时分别降低了89.3%91.7%、68.3%78.1%;安装角为30°的换热器壳程传热系数高于另外两者,比安装角45°和60°时分别提高了9.4%19.3%、26.6%31.7%;安装角60°时换热器壳程综合性能均明显高于另外两者,表明安装角60°时换热器的传热与阻力综合性能最好;换热管排布能够明显影响扇叶型折流板换热器性能,合理的管束布置方式能够有效改善该类换热器性能;外缘密集布管时扇叶型折流板换热器壳程传热性能比正常布管时有所提高,但同时也增加了壳程压降降低了综合性能;平行排布的扇叶型折流板换热器具有最好的综合性能;转角的设置导换热器壳程传热系数降低,压降最小;交错排布的扇叶型折流板换热器有最好的传热性能,但其壳程流体流速变化剧烈导致了最大的压降,同时最低了换热器综合性能;随着折流板间距增大,扇叶型折流板换热器传热性能降低,压降减小,综合性能降低;折流板间距200mm和250mm时,中心区域出现低速区,且在相同雷诺数下折流板间距越大中心低速区越大,折流板间距相同时壳程雷诺数越大中心低速区越大。(3)利用缝接法对扇叶型折流板换热器换热管进行动特性分析,结果显示:缝接法可用于扇叶型折流板换热器换热管基频;扇叶型折流板换热器与弓形折流板换热器的换热管基频差距不大,随着支撑点间距P的减小差距不断减小;当折流栅间距小于0.12m两者换热管基频几乎相等,此时可将扇叶型折流板对换热管的约束简化为简支约束;扇叶型折流板换热器与弓形折流板换热器的换热管基频差距随着换热管长度L的增大而减小,当换热管长度大于7m时,两者换热管基频几乎相等,此时可将扇叶型折流板对换热管的约束简化为简支约束;对扇叶型折流板换热器进行流体诱导振动判定时要以外缘管子基频为依据。
李诗徉[10](2018)在《基于循环平稳和数值模拟的泵阀动特性研究与改进设计》文中认为在船舶工业和流程工业等领域中,泵和阀作为管网系统中重要的动力设备和调控装置,其动态特性和振动直接关系到系统运行的可靠性。离心泵和控制阀属于最常用的泵阀类型,它们的动态特性也各具特点。对于控制阀而言,控制的可靠性直接受到阀门内部非定常流动的影响,因此其流场动特性的准确获取及分析是一个关键问题。对于离心泵而言,其内流的非定常激励对泵机脚的振动有着至关重要的影响,如何从机脚振动信号中提取出流致振动激励源的影响程度以及激励产生机理是离心泵振动控制的研究难点,而传统的频谱分析很难获得流动激励的机理。为更好地研究泵阀非定常流致振动机理并实施控制,本文提出基于循环平稳结合数值模拟的方法对泵阀压力脉动和振动信号进行研究,在此基础上以抑制振动为目标进行典型泵阀的改进设计。论文的主要内容包括以下几个方面:(1)探讨了控制阀和离心泵动特性获取与分析中不同的侧重点,提出了结合非定常流场和信号分析的方法来揭示泵阀内部流动激励的动态特征,即基于数值模拟获取非定常流场的动态信号,并在循环平稳理论范畴内对其进行信号分析和激励源特征提取。(2)针对控制阀非定常流动激励的一阶周期性信号特点,引入时变均值作为一阶循环平稳统计量对其进行研究。针对离心泵的流致振动问题,推导了流致振动激励源与振动信号的调制模型,从理论上上证明了离心泵机脚振动信号的二阶循环平稳性。在此基础上,引入循环密度谱以及循环谱相干性等二阶循环平稳统计量对离心泵振动信号进行分析。(3)分析了驱动式和自动式两类控制阀流场动特性获取方法,以脉冲调制(Pulse-Width Modulation,简称PWM)控制阀为例提出了基于动网格技术的驱动式阀门流场动态特性提取方法。同时,以弹簧式压力调节阀为例,提出了结合数值模拟和一维瞬态仿真的自动式阀门流场动特性获取方法,并通过实验验证了该方法的有效性。分析了自动式阀门信号中存在的一阶循环平稳性,同时研究了阻尼、入口压力变化方式以及入口压力脉动对系统动特性的影响。总结出系统阻尼和入口压力变化速度是影响系统收敛的两个重要因素,并且指出入口压力脉动频率与阀门系统固有频率的大小关系,可产生对阀门动特性不同的作用机理。(4)采用二阶循环平稳统计量对离心泵振动信号进行了分析,结果表明离心泵振动信号存在二阶循环平稳特征,并验证了离心泵流致振动激励源与振动信号的调制模型,指出以叶频为主的离心泵流致振动激励源可提高泵机脚振动信号全频段的幅值。同时,通过对离心泵开启过程中变转速情况下振动信号的循环平稳分析,研究了时间采样和角度采样对离心泵振动信号中二阶循环平稳性的影响。(5)在离心泵振动信号分析的基础上,以抑制离心泵流致振动激励源为目标,通过叶片压力面吸力面耦合设计理念对离心泵叶片厚度分布规律进行研究。设计出一种翼型叶片,在蜗壳式和导叶式离心泵中进行了验证,通过与常规叶片和加厚叶片的压力脉动及径向激励力的对比分析,结果显示翼型叶片能有效降低蜗壳及导叶内的压力脉动以及径向激励力幅值。本文基于非定常数值模拟提出了泵阀内非定常流动特性的获取方法,针对控制阀和离心泵的动特性信号的差异,分别引入一阶和二阶循环平稳统计量进行分析,并通过理论和实验对该方法进行了验证。在此基础上,以抑制流致振动激励源为目标优化了离心泵和控制阀的结构,并在激振力控制上取得了效果。研究结果表明本论文提出的基于数值模拟和循环平稳的泵阀动特性获取及分析方法可以有效地揭示泵阀内流场的非定常流动机理,从而很好地指导工业应用中离心泵及控制阀系统的低振动设计。
二、具有内流圆管的动特性分析(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、具有内流圆管的动特性分析(论文提纲范文)
(1)动力电池过热应急冷却热管理系统研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 电池热安全及其控制 |
1.2.2 电池过热演变机理 |
1.2.3 过热管控及其对策 |
1.3 本文研究工作 |
第2章 动力电池过热应急冷却热控系统设计 |
2.1 直冷式喷射热控设计与实验系统 |
2.2.1 直冷式制冷过程基本构建 |
2.2.2 喷射气化冷却过程分析及其基本组成 |
2.2.3 直冷式喷射实验系统 |
2.2.4 电池包成组设计 |
2.2 电池组态喷射气化冷却机理实验系统 |
2.3 实验测控系统 |
2.3.1 实验基本测量 |
2.3.2 实验控制组成 |
2.3.3 控制过程与设计 |
2.4 实验工况确定电池热负荷关联性分析 |
2.5 本章小结 |
第3章 直冷过程与喷射过程冷却热流变及其稀氧性研究 |
3.1 实验与评价分析 |
3.1.1 工况确立 |
3.1.2 分析方法与评价 |
3.2 直冷冷却过程基本性能分析 |
3.2.1 常规热负荷工况 |
3.2.2 高热负荷工况 |
3.2.3 超大热负荷工况 |
3.2.4 过热态负荷工况 |
3.2.5 基本性能总结 |
3.3 直连式喷射过程研究 |
3.3.1 超大热负荷工况直连喷射过程分析 |
3.3.2 过热态热负荷工况直连喷射过程分析 |
3.4 独立式喷射过程研究 |
3.4.1 超大热负荷工况独立式喷射过程分析 |
3.4.2 过热态负荷工况独立式喷射过程分析 |
3.4.3 歧形喷管过热态负荷工况独立式喷射过程分析 |
3.5 喷射形式特征比对分析 |
3.6 本章小结 |
第4章 电池组态下喷射冷却结构与系统作用机理研究 |
4.1 机理实验设定 |
4.2 孔式喷管结构作用分析 |
4.2.1 等孔径喷孔 |
4.2.2 渐缩喷孔 |
4.3 管式喷管结构作用分析 |
4.3.1 异形扇面喷孔 |
4.3.2 歧形喷管 |
4.4 喷管结构要素比对分析 |
4.5 喷射系统变动特性作用分析 |
4.5.1 喷射压力 |
4.5.2 喷管间距 |
4.5.3 电池温度 |
4.5.4 电池间隙 |
4.6 本章小结 |
第5章 冷却过程喷射时序调控特性研究 |
5.1 时序喷射及工况设定 |
5.1.1 时序喷射确立 |
5.1.2 工况设定 |
5.2 连续喷射热流变特性 |
5.2.1 典型孔式喷管喷射冷却 |
5.2.2 典型管式喷管喷射冷却 |
5.2.3 冷却特性比对分析 |
5.3 间歇喷射频率热流变特性 |
5.3.1 典型孔式喷管喷射冷却 |
5.3.2 典型管式喷管喷射冷却 |
5.4 周期喷射占空比热流变特性 |
5.4.1 典型孔式喷管喷射冷却 |
5.4.2 典型管式喷管喷射冷却 |
5.5 周期喷射时长热流变特性 |
5.5.1 典型孔式喷管喷射冷却 |
5.5.2 典型管式喷管喷射冷却 |
5.6 周期间歇时长热流变特性 |
5.6.1 典型孔式喷管喷射冷却 |
5.6.2 典型管式喷管喷射冷却 |
5.7 本章小结 |
第6章 喷射气化冷却过程气流组织控制研究 |
6.1 气化组织构建及其实验 |
6.1.1 气化组织构建 |
6.1.2 实验设定 |
6.2 成组电池全过热温变稀氧控变性分析 |
6.2.1 温变性分析 |
6.2.2 稀氧性分析 |
6.3 典型局部过热温变稀氧控变性分析 |
6.3.1 温变性分析 |
6.3.2 稀氧性分析 |
6.4 单侧喷射局部过热温变控变性分析 |
6.4.1 温变性分析 |
6.4.2 稀氧性分析 |
6.5 单/双侧喷射过程比对 |
6.6 本章小结 |
第7章 总结与展望 |
7.1 本文总结 |
7.2 本文创新点 |
7.3 工作展望 |
参考文献 |
作者简介及在学期间所取得的科研成果 |
致谢 |
(2)特大口径全焊接球阀的流动特性和密封性能分析(论文提纲范文)
中文摘要 |
abstract |
1 绪论 |
1.1 选题研究背景和意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 长输管线用特大口径全焊接球阀发展现状 |
1.2.2 球阀流动特性的研究现状 |
1.2.3 球阀密封性能的研究现状 |
1.3 课题研究内容和技术路线 |
2 特大口径全焊接球阀的流动特性分析 |
2.1 引言 |
2.2 流场计算数学模型 |
2.2.1 质量守恒方程 |
2.2.2 动量守恒方程 |
2.2.3 能量守恒方程 |
2.2.4 湍流方程模型 |
2.3 特大口径全焊接球阀的流动特性数值模拟 |
2.3.1 计算流体力学数值分析求解过程 |
2.3.2 流场分析的三维模型建立 |
2.3.3 三维模型网格划分 |
2.3.4 流场边界条件设置 |
2.3.5 求解器参数选择及设置 |
2.4 特大口径全焊接球阀的流场流动特性分析 |
2.4.1 不同开度下流动特性分析 |
2.4.2 流量系数和流阻系数计算 |
2.5 本章小结 |
3 特大口径全焊接球阀的密封性能分析 |
3.1 引言 |
3.2 全焊接球阀的密封机理及密封结构 |
3.3 球阀密封圈密封比压的数值模拟 |
3.3.1 有限元三维模型建立及材料参数 |
3.3.2 摩擦接触条件设置 |
3.3.3 网格模型划分 |
3.3.4 约束条件和载荷设置 |
3.4 不同开度下的应力计算 |
3.4.1 阀座密封圈应力与变形计算 |
3.4.2 密封比压计算 |
3.5 本章小结 |
4 特大口径全焊接球阀的密封结构改进 |
4.1 引言 |
4.2 密封宽度对密封性能的影响 |
4.3 改进后的密封比压计算 |
4.3.1 改进后的密封结构 |
4.3.2 密封比压计算 |
4.3.3 改进结果分析 |
4.4 球阀密封性能试验 |
4.5 本章小结 |
5 总结与展望 |
5.1 主要内容总结 |
5.2 展望 |
参考文献 |
攻读学位期间研究成果 |
致谢 |
(3)洞顶开口对无压隧洞交汇区水力特性影响的研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 论文选题及研究意义 |
1.2 交汇流的研究动态及现状 |
1.2.1 理论与试验研究 |
1.2.2 数值模拟研究 |
1.3 论文的主要内容 |
1.4 技术路线 |
1.5 本章小结 |
第二章 数值模拟理论基础 |
2.1 数值模拟软件介绍 |
2.1.1 SolidWorks简介 |
2.1.2 ICEM CFD简介 |
2.1.3 FLUENT简介 |
2.1.4 Tecplot简介 |
2.2 水流数学模型简介 |
2.3 数值计算方法简介 |
2.4 计算流体力学的控制方程 |
2.4.1 质量守恒方程 |
2.4.2 动量守恒方程 |
2.4.3 能量守恒方程 |
2.5 湍流模型 |
2.5.1 湍流模型研究 |
2.5.2 可实现k-ε湍流模型 |
2.6 流场计算数值方法 |
2.7 自由液面的处理方法 |
2.8 本章小结 |
第三章 无压交叉隧洞模型的建立及简介 |
3.1 无压交叉隧洞模型的来源和概况 |
3.2 模型的建立 |
3.3 模型网格的剖分 |
3.4 模型的初始条件和边界条件 |
3.5 本章小结 |
第四章 模拟计算结果与试验结果的对比 |
4.1 最大流速的对比 |
4.2 底板压力水头的对比 |
4.3 水深的对比 |
4.4 本章小结 |
第五章 无压交叉隧洞开孔数值模拟结果分析 |
5.1 不同流量下开孔无压交叉隧洞的水流水力特性分析 |
5.1.1 流速分析 |
5.1.2 底板压力水头分析 |
5.1.3 水深分析 |
5.2 不同开孔位置下无压交叉隧洞的水流水力特性分析 |
5.2.1 流速分析 |
5.2.2 底板压力水头分析 |
5.2.3 水深分析 |
5.3 不同开孔直径下无压交叉隧洞的水流水力特性分析 |
5.3.1 流速分析 |
5.3.2 底板压力水头分析 |
5.3.3 水深分析 |
5.4 不同开孔间距下无压交叉隧洞的水流水力特性分析 |
5.4.1 流速分析 |
5.4.2 底板压力水头分析 |
5.4.3 水深分析 |
5.5 本章小结 |
第六章 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 展望 |
致谢 |
参考文献 |
附录 |
(4)BTA内螺旋钻杆结构设计及排屑性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 课题的来源及研究背景和意义 |
1.1.1 课题来源 |
1.1.2 课题的研究背景和意义 |
1.2 深孔加工技术 |
1.2.1 深孔加工系统 |
1.2.2 深孔加工的方式 |
1.3 深孔加工技术的研究现状 |
1.3.1 深孔加工高效排屑技术的研究现状 |
1.3.2 钻杆的研究现状 |
1.4 本文的主要研究内容 |
第二章 BTA深孔钻排屑机理的研究及结构改进 |
2.1 BTA深孔钻的排屑机理 |
2.1.1 BTA深孔钻的工作原理 |
2.1.2 保证顺利排屑的条件 |
2.1.3 BTA深孔钻的排屑方法 |
2.2 钻杆中流体运动的分解 |
2.3 传统BTA排屑钻杆的结构改进 |
2.3.1 BTA排屑钻杆的结构改进方案 |
2.3.2 BTA排屑钻杆的结构改进分析 |
2.4 本章小结 |
第三章 传统BTA排屑钻杆内流体特性仿真分析 |
3.1 Fluent简介 |
3.2 钻杆通道内流体流动数学模型的建立 |
3.2.1 流体动力学基本控制方程 |
3.2.2 湍流模型方程 |
3.3 传统BTA排屑钻杆内流体的仿真与分析 |
3.3.1 模型的建立 |
3.3.2 网格的划分 |
3.3.3 求解器的设置 |
3.3.4 仿真结果与分析 |
3.4 本章小结 |
第四章 内螺旋排屑钻杆中流体特性仿真分析 |
4.1 内螺旋排屑钻杆内流体流动数学模型的建立 |
4.2 内螺旋排屑钻杆中螺旋流的流速分布 |
4.3 内螺旋排屑钻杆的仿真与分析 |
4.3.1 螺旋槽半径对内螺旋排屑钻杆的影响 |
4.3.2 螺旋槽数量对内螺旋排屑钻杆的影响 |
4.3.3 螺旋槽轴向长度对内螺旋排屑钻杆的影响 |
4.3.4 螺旋角对内螺旋排屑钻杆的影响 |
4.4 本章小结 |
第五章 总结与展望 |
5.1 论文工作总结 |
5.2 展望与建议 |
参考文献 |
在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果 |
致谢 |
(5)吸气式高超声速飞行器气动推进一体化设计(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 乘波体概念 |
1.3 国内外研究进展 |
1.4 论文主要研究内容 |
第2章 理论部分 |
2.1 基本方程 |
2.1.1 连续性方程 |
2.1.2 动量方程 |
2.1.3 能量方程 |
2.2 差分格式的使用 |
2.2.1 间断及其性质 |
2.2.2 Roe格式及其特性 |
2.3 湍流模型的介绍 |
2.4 本章小结 |
第3章 外形设计 |
3.1 二维设计 |
3.1.1 前体设计 |
3.1.2 隔离段设计 |
3.1.3 燃烧室设计 |
3.1.4 尾喷管设计 |
3.2 三维设计 |
3.2.1 新型前体设计思路 |
3.2.2 压缩前体组合∧型乘波体前体设计过程 |
3.2.3 钝化问题的处理 |
3.2.4 三维设计过程及参数选择 |
3.3 本章小结 |
第4章 验证计算与分析 |
4.1 ∧型乘波体气动性能验证 |
4.2 压缩前体组合∧型乘波体验证 |
4.3 典型多级压缩前体验证计算 |
4.4 本文所设计的压缩前体乘波体验证计算 |
4.5 本章小结 |
第5章 三维飞行器气动特性计算 |
5.1 三维飞行器随马赫数变化气动特性计算结果 |
5.1.1 飞行器参数变化计算结果 |
5.1.2 飞行器流动特性计算结果 |
5.2 三维飞行器随攻角变化气动特性计算结果 |
5.2.1 飞行器参数变化计算结果 |
5.2.2 飞行器流动特性计算结果 |
5.3 本章小结 |
第6章 飞行器推力特性计算 |
6.1 超燃冲压发动机推力公式 |
6.2 发动机推力特性工程计算结果 |
6.3 发动机推力特性数值计算结果 |
6.3.1 二维计算结果 |
6.3.2 三维计算结果 |
6.4 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果 |
致谢 |
(6)油水体系天然气水合物流动堵塞机理研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 天然气水合物流动安全研究目的及意义 |
1.2 水合物浆流动堵塞特性国内外研究现状 |
1.2.1 水合物颗粒微观特性国内外研究现状 |
1.2.2 流动体系中水合物浆体堵塞机理研究进展 |
1.2.3 水合物浆液流动堵塞特性数值模拟 |
1.3 论文主要研究内容 |
第二章 天然气水合物形成及聚集形态实验研究 |
2.1 实验系统 |
2.1.1 实验装置 |
2.1.2 实验材料 |
2.1.3 实验工况 |
2.1.4 实验步骤 |
2.1.5 实验数据处理 |
2.2 油水体系中天然气水合物形成及聚集形态分析 |
2.2.1 水合物生成压力、温度曲线分析 |
2.2.2 含水率对水合物生成形态的影响 |
2.2.3 防聚剂浓度对水合物生成形态的影响 |
2.3 含砂流动体系中天然气水合物形成及聚集形态分析 |
2.3.1 水合物生成过程及形态分析 |
2.3.2 水合物分解形态分析 |
2.3.3 含砂水合物颗粒生成及含砂水合物层形成物理模型 |
2.3.4 附壁水合物层生长的一维数学模型 |
2.4 小结 |
第三章 油水体系中水合物浆液流动堵塞特性实验研究 |
3.1 实验系统 |
3.1.1 实验装置 |
3.1.2 实验材料 |
3.1.3 实验工况 |
3.1.4 实验方法 |
3.1.5 实验数据处理 |
3.2 天然气水合物浆流动-堵塞特性 |
3.2.1 压力的影响 |
3.2.2 流速的影响 |
3.2.3 含水率的影响 |
3.2.4 水合物含量的影响 |
3.3 水合物生成及沉积堵塞形态分析 |
3.3.1 水合物生成及沉积过程 |
3.3.2 水合物颗粒聚集形态分析 |
3.4 小结 |
第四章 基于OpenFOAM的管内含水合物颗粒固液流动瞬态模拟研究 |
4.1 OpenFOAM概述 |
4.1.1 OpenFOAM简介 |
4.1.2 OpenFOAM应用特点 |
4.2 管内含水合物颗粒固液流动数值模型及求解器实现 |
4.2.1 数值模型 |
4.2.2 求解器实现 |
4.3 数值模型验证 |
4.3.1 计算区域的建立 |
4.3.2 边界条件的设置 |
4.3.3 离散格式的选取 |
4.3.4 网格独立性检验 |
4.3.5 管内流动速度及浓度场验证 |
4.4 管内含水合物颗粒固液流动特性分析 |
4.4.1 不同时刻水合物颗粒沿管线的分布规律 |
4.4.2 颗粒粒径对颗粒浓度分布的影响 |
4.4.3 入口颗粒相分数对颗粒浓度分布的影响 |
4.4.4 流速对颗粒浓度分布的影响 |
4.5 小结 |
第五章 油水体系天然气水合物流动堵塞机理分析 |
第六章 总结与建议 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间取得的学术成果 |
致谢 |
(7)窗式空调轴流风扇流场及气动噪声研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 课题研究背景及意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 轴流风机内流旋涡研究 |
1.2.2 空调的噪声源特点 |
1.2.3 计算气动声学 |
1.2.4 轴流风机气动声学研究现状 |
1.3 本课题的主要研究内容 |
2 窗式空调器室外侧用轴流风扇流场研究 |
2.1 计算模型与计算方法 |
2.1.1 计算模型 |
2.1.2 网格划分 |
2.1.3 数值计算方法 |
2.1.4 控制方程 |
2.1.5 换热器的处理方法 |
2.1.6 边界条件 |
2.2 室外机流场及叶尖涡流动特性分析 |
2.2.1 室外机流场分析 |
2.2.2 叶尖涡流动特性分析 |
2.3 本章小结 |
3 窗式空调器室外侧用轴流风扇气动噪声预测研究 |
3.1 噪声源的分类 |
3.2 轴流风扇气动噪声机理 |
3.3 大涡模拟 |
3.4 LES/FW-H求解方法和FFT变换 |
3.5 计算模型网格划分与计算方法 |
3.5.1 计算模型 |
3.5.2 网格划分 |
3.5.3 计算方法 |
3.5.4 噪声模拟计算流程 |
3.6 模拟计算结果分析 |
3.6.1 非定长计算结果分析 |
3.6.2 轴流风扇远场气动噪声预测 |
3.6.3 优化轴流风扇性能分析一 |
3.6.4 优化轴流风扇性能分析二 |
3.7 本章小结 |
4 轴流风机噪声测量试验研究 |
4.1 实验装置 |
4.2 实验对象 |
4.3 测量结果及远场噪声分析 |
4.3.1 风机气动噪声性能结果分析 |
4.3.2 声压指向性分析 |
4.3.3 噪声频谱分析 |
4.4 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间发表学术论文情况 |
致谢 |
(8)深井救灾排水系统潜水电机内流体流动与温升特性研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
1 绪论 |
1.1 课题来源 |
1.2 选题背景及意义 |
1.3 问题的提出 |
1.4 国内外文献综述 |
1.4.1 矿井“深部”概念的界定 |
1.4.2 矿井救灾排水系统研究现状 |
1.4.3 矿井救灾排水技术研究现状 |
1.4.4 潜水电机的分类及冷却方式 |
1.4.5 潜水电机内流场和温度场研究现状 |
1.5 研究目标及内容 |
1.5.1 研究目标 |
1.5.2 研究内容 |
1.6 研究技术路线 |
1.7 本章小结 |
2 深井充水式潜水电机的结构及流体数值计算理论 |
2.1 引言 |
2.2 深井充水式潜水电机的结构 |
2.2.1 深井充水式潜水电机的整体结构 |
2.2.2 充水式潜水电机定子结构 |
2.2.3 充水式潜水电机转子结构 |
2.2.4 充水式潜水电机止推轴承结构 |
2.2.5 充水式潜水电机冷却结构设计 |
2.3 深井充水式潜水电机内部流体流动特点 |
2.3.1 流体的强迫运动 |
2.3.2 流体的运动状态 |
2.3.3 流体的粘性和牛顿流体 |
2.3.4 流体的可压缩性 |
2.3.5 定常流和非定常流 |
2.4 充水式潜水电机内流体控制方程 |
2.4.1 连续微分方程 |
2.4.2 动量微分方程 |
2.4.3 能量微分方程 |
2.4.4 流体紊流计算模型 |
2.5 控制方程的离散 |
2.5.1 控制方程离散方法 |
2.5.2 SIMPLE算法 |
2.5.3 离散方程的通用表达 |
2.6 本章小结 |
3 深井充水式潜水电机内流体流动特性研究 |
3.1 引言 |
3.2 三维实体模型的建立 |
3.2.1 潜水电机整体模型的建立 |
3.2.2 气隙流体网格模型建立 |
3.3 流体流动特性仿真分析 |
3.3.1 气隙高度的影响 |
3.3.2 气隙进口流体流速的影响 |
3.3.3 转子转速的影响 |
3.3.4 转子表面粗糙度的影响 |
3.3.5 电机围压的影响 |
3.4 本章小结 |
4 基于流体流动特性的潜水电机定子稳态温升研究 |
4.1 引言 |
4.2 充水式潜水电机温度场研究基础 |
4.2.1 热量传递方式 |
4.2.2 换热微分方程 |
4.2.3 充水式潜水电机绕组绝缘材料温升限值 |
4.3 充水式潜水电机的热源分布 |
4.3.1 基本铁耗 |
4.3.2 绕组铜耗 |
4.3.3 机械损耗 |
4.3.4 杂散损耗 |
4.3.5 空载试验结果对比 |
4.4 深井充水式潜水电机定子温度场研究 |
4.4.1 充水式潜水电机的内部传热路径分析 |
4.4.2 充水式潜水电机内部温度场数值计算模型 |
4.4.3 充水式潜水电机温度场分析中相关参数的确定 |
4.4.4 充水式潜水电机定子稳态温度场分析 |
4.5 气隙流体合理流速确定和驱动泵轮设计 |
4.5.1 气隙进口流体合理流速的确定 |
4.5.2 驱动泵轮的设计 |
4.5.3 试验验证 |
4.6 本章小结 |
5 深井充水式潜水电机的试验研究 |
5.1 引言 |
5.2 潜水电机的空载试验 |
5.2.1 试验目的 |
5.2.2 试验方法 |
5.2.3 试验结果分析 |
5.3 深井潜水电机的温升试验 |
5.3.1 试验目的 |
5.3.2 测温原理和方法 |
5.3.3 试验平台搭建 |
5.3.4 试验结果分析 |
5.4 深井潜水电机的绝缘性能试验 |
5.4.1 试验目的 |
5.4.2 试验方法 |
5.4.3 试验结果分析 |
5.5 深井潜水电机的工程应用 |
5.6 本章小节 |
6 深井充水式潜水电机相似理论研究 |
6.1 引言 |
6.2 相似理论 |
6.2.1 相似理论中的基本概念 |
6.2.2 相似定理 |
6.2.3 相似准则的推导方法 |
6.3 充水式潜水电机相似准则 |
6.3.1 相似准则的推导 |
6.3.2 相似准则的应用 |
6.3.3 新产品研发应用实例 |
6.4 本章小结 |
7 结论与展望 |
7.1 论文结论 |
7.2 创新点 |
7.3 展望 |
参考文献 |
致谢 |
作者简介 |
在学期间发表的学术论文 |
在学期间参加的科研项目 |
专利成果 |
主要获奖 |
(9)扇叶型折流板换热器壳程传热性能及管束动特性研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 流体诱导振动机理及危害 |
1.2.1 流体弹性激励 |
1.2.2 旋涡脱离 |
1.2.3 紊流抖振 |
1.2.4 声共振 |
1.2.5 其他因素 |
1.2.6 流体诱导振动的破坏方式及危害 |
1.3 流体诱导振动预防及应用 |
1.3.1 防振设计指南 |
1.3.2 防振判据 |
1.3.3 防振措施 |
1.3.4 振动应用研究现状 |
1.4 管壳式换热器性能研究现状 |
1.5 管壳式换热器换热管动特性研究现状 |
1.6 问题的提出和文章内容简述 |
1.6.1 问题的提出 |
1.6.2 文章内容简述 |
2 数值模拟基本理论及方法 |
2.1 引言 |
2.2 流体流动及传热控制方程 |
2.2.1 质量守恒方程(连续性方程) |
2.2.2 动量守恒方程 |
2.2.3 能量守恒方程 |
2.3 数值模拟基本理论及方法 |
2.3.1 直接数值模拟 |
2.3.2 大涡模拟 |
2.3.3 雷诺时均数值模拟 |
2.3.4 数据处理方法 |
2.3.5 换热器性能指标 |
2.3.6 大型商用CFD软件FLUENT简介 |
2.4 网格独立性及模拟准确性验证 |
2.4.1 网格独立性验证 |
2.4.2 模拟方法准确性验证 |
2.5 本章小结 |
3 扇叶型折流板换热器与螺旋折流板换热器性能比较 |
3.1 引言 |
3.2 整体模型的建立 |
3.3 边界条件设置 |
3.4 不同管束支撑结构下换热器性能研究 |
3.5 不同管束支撑结构换热器壳程流场分析 |
3.6 不同管束支撑下换热器传热机理比较 |
3.7 本章小结 |
4 不同结构参数对扇叶型折流板换热器性能影响 |
4.1 换热器壳程流体周期性特征 |
4.2 折流板安装角对扇叶型折流板换热器性能的影响 |
4.2.1 周期性模型的建立 |
4.2.2 边界条件及求解设置 |
4.2.3 流场分析 |
4.2.4 壳程传热性能分析 |
4.2.5 壳程综合性能分析 |
4.2.6 传热及阻力无量纲关联式拟合 |
4.2.7 小结 |
4.3 布管方式对扇叶型折流板换热器性能影响 |
4.3.1 布管改变前后换热器性能比较 |
4.3.2 流场及温度场分析 |
4.3.3 传热及阻力无量纲关联式拟合 |
4.3.4 小结 |
4.4 折流板设置对扇叶型折流板换热器性能的影响 |
4.4.1 不同折流板设置下换热器性能比较 |
4.4.2 流场分析 |
4.4.3 传热及阻力无量纲关联式拟合 |
4.4.4 小结 |
4.5 折流板间距对扇叶型折流板换热器性能的影响 |
4.5.1 不同折流板间距的扇叶型折流板换热器性能比较 |
4.5.2 流场分析 |
4.5.3 传热及阻力无量纲关联式拟合 |
4.5.4 小结 |
4.6 本章小结 |
5 扇叶型折流板换热器换热管动特性分析 |
5.1 扇叶型折流板换热器换热管基频计算方法研究 |
5.1.1 计算模型简化及有限元离散化 |
5.1.2 谱分析法准确性验证 |
5.1.3 缝接法准确性验证 |
5.2 扇叶型折流板换热器换热管动特性分析 |
5.2.1 不同结构参数对扇叶型折流板换热器换热管基频影响 |
5.2.2 扇叶型折流板换热器抑振设计建议 |
5.3 本章小结 |
6 结论及展望 |
6.1 结论 |
6.2 创新点 |
6.3 展望 |
参考文献 |
个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果 |
个人简历 |
在学期间发表的学术论文与研究成果 |
致谢 |
(10)基于循环平稳和数值模拟的泵阀动特性研究与改进设计(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
符号表 |
第1章 绪论 |
1.1 课题背景 |
1.2 国内外研究进展与发展趋势 |
1.2.1 阀门动特性研究进展 |
1.2.2 低振动叶轮水力设计 |
1.2.3 循环平稳信号分析手段 |
1.2.4 离心泵流致振动 |
1.3 研究目标和内容 |
1.3.1 研究目标 |
1.3.2 研究内容 |
第2章 泵阀振动信号的循环平稳分析方法 |
2.1 一阶循环平稳统计量 |
2.1.1 时变均值 |
2.1.2 时变均值的抑噪性 |
2.2 二阶循环平稳统计量 |
2.3 离心泵振动调制模型 |
2.4 基于循环平稳的幅值调制模型分析 |
2.4.1 循环密度谱的解调性能 |
2.4.2 仿真信号研究 |
2.5 本章小结 |
第3章 控制阀动态特性研究 |
3.1 驱动式阀门动特性研究 |
3.1.1 PWM控制阀原理介绍 |
3.1.2 数值方法介绍 |
3.1.3 动网格技术介绍 |
3.1.4 气动阀门理论模型 |
3.1.5 计算结果及分析 |
3.1.6 PWM控制阀动特性 |
3.2 自动式阀门动特性研究 |
3.2.1 压力调节阀原理介绍 |
3.2.2 数值方法介绍 |
3.2.3 阀门控制方程 |
3.2.4 直接解耦法 |
3.2.5 间接解耦法 |
3.2.6 结果分析与讨论 |
3.2.7 阀门动特性一维仿真 |
3.3 本章小结 |
第4章 离心泵流致振动特性研究 |
4.1 数值模型及计算方法 |
4.1.1 离心泵模型介绍 |
4.1.2 仿真方法及边界条件设置 |
4.2 仿真结果与分析 |
4.3 实验结果分析 |
4.4 采样方式对比 |
4.5 采样结果分析 |
4.6 本章小结 |
第5章 泵阀流致振动激励特性的改进研究 |
5.1 自动式调节阀动特性抑制研究 |
5.1.1 系统阻尼对动特性的影响 |
5.1.2 入口增压速度对动特性的影响 |
5.1.3 入口压力脉动对动特性的影响 |
5.2 蜗壳式低比转速离心泵 |
5.2.1 翼型叶片模型介绍 |
5.2.2 仿真方法及边界条件设置 |
5.2.3 CFD模拟结果分析 |
5.2.4 熵增理论及应用介绍 |
5.2.5 热力学效率验证 |
5.2.6 基于熵增的局部损失研究 |
5.2.7 环向欧拉能量分布 |
5.2.8 压力脉动性能研究 |
5.3 导叶式低比转速离心泵 |
5.3.1 计算模型介绍 |
5.3.2 单级性能对比 |
5.3.3 动静干涉频率 |
5.3.4 局部能量损失评估 |
5.4 本章小结 |
第6章 总结与展望 |
6.1 总结 |
6.2 创新点 |
6.3 展望 |
参考文献 |
致谢 |
作者简历及在学期间所取得的科研成果 |
四、具有内流圆管的动特性分析(论文参考文献)
- [1]动力电池过热应急冷却热管理系统研究[D]. 刘玉彬. 吉林大学, 2021(01)
- [2]特大口径全焊接球阀的流动特性和密封性能分析[D]. 查涵清. 常州大学, 2021
- [3]洞顶开口对无压隧洞交汇区水力特性影响的研究[D]. 杨蓉. 昆明理工大学, 2021(01)
- [4]BTA内螺旋钻杆结构设计及排屑性能研究[D]. 贺彩彩. 中北大学, 2020
- [5]吸气式高超声速飞行器气动推进一体化设计[D]. 钟勇杰. 哈尔滨工程大学, 2019(04)
- [6]油水体系天然气水合物流动堵塞机理研究[D]. 姜凯. 中国石油大学(华东), 2018(07)
- [7]窗式空调轴流风扇流场及气动噪声研究[D]. 何准. 大连理工大学, 2018(02)
- [8]深井救灾排水系统潜水电机内流体流动与温升特性研究[D]. 张世斌. 中国矿业大学(北京), 2018(01)
- [9]扇叶型折流板换热器壳程传热性能及管束动特性研究[D]. 谭国锋. 郑州大学, 2018(12)
- [10]基于循环平稳和数值模拟的泵阀动特性研究与改进设计[D]. 李诗徉. 浙江大学, 2018(01)