以动车组牵引电机为研究对象,基于计算流体动力学理论,对牵引电机内部流场进行数值模拟分析,分析了各部分流场对电机内部温度场的影响,研究了空气流量、电机损耗、定转子通风孔流量配比等因素对温度场的影响。根据计算结果进行结构优化,降低电机的工作温度。最后引用熵产分析理论计算不同风量和结构下的熵产值,通过运用熵产理论验证各方案的散热性能,并与仿真计算结果对比,进一步验证仿真计算的可行性。计算结果表明随流量增加,电机降温显著,同时温度降低的幅度越来越小;优化方案二的各部件温度最低,降温效果最显著,熵产值最小。

在临近空间飞行的飞艇体积庞大以保持自身浮力克服重力,排挤的大量空气在黏性效应下对飞艇的反作用力可形成附加在飞艇表面的附加质量或者附加力矩,在工程上通常忽略或简单估算,显著影响大型飞艇的飞行稳定性。该文基于数值模拟和飞行仿真的手段,考察了附加质量和力矩对于大型飞艇气动性能和操纵性的影响。针对倒Y型尾翼布局的大型飞艇,采用六自由度非定常匀加速和重叠网格的CFD技术,得到了飞艇平动和转动的附加质量和力矩;基于计算结果,分析了布局形式对于沿y轴、z轴平动的附加质量、转动的附加力矩的影响差异;通过飞行动力学仿真手段,考察了附加质量和力矩对于飞艇开环控制的响应影响。CFD计算结果表明,布局形式使得飞艇沿y轴和z轴平动的附加质量、绕y轴和z轴转动的附加惯性矩近似相等;飞行仿真结果表明,考虑附加质量和力矩情...

对现有的直叶片垂直轴风机叶片进行改进,提出新型螺旋型垂直轴风机,基于计算流体动力学方法研究风机的气动载荷特性,进行参数影响分析。建立风机三维气动载荷计算模型,验证模型的可靠性。计算分析新型螺旋型风机的气动载荷特性,分析扭曲角、叶尖速比、弦长和桨距角等参数对螺旋型风机气动特性的影响,确定最佳风机结构参数。研究表明,与直叶片风机相比,螺旋型风机有效减小瞬时转矩系数的波动性,并提高功率系数。该研究为螺旋型风机叶片结构参数的选择提供了理论指导。

随着绿色环保的现代轨道交通设计理念发展,受电弓减阻成为制约高速列车提速的关键问题之一。高速列车运行时,受电弓暴露于流线型车体之外,是列车气动阻力的主要来源之一,随着列车速度的提高,受电弓的减阻问题亟待解决。本文针对某型高速受电弓,基于计算流体动力学仿真技术,分析了整弓气动阻力分布,确定滑板与底座的压差阻力是气动阻力的主要来源,提出了滑板流线型减阻外壳与底座包裹流线型减阻外壳的优化方案,并与原模型对比验证了减阻效果。计算表明,减阻模型在350 km/h运行时,整弓气动阻力在开口、闭口时分别降低25.13%与24.19%。

列车交会对车身产生冲击,影响车窗玻璃强度和空调进风性能等。为评估新研发的鼓形动力集中动车组不同情况下交会的车身压力变化,采用滑移网格技术,基于三维可压非定常雷诺时均方法和SST k-ω湍流模型,分析了隧道内不同线间距和不同车速,以及侧风环境下不同风速和不同车速的列车交会压力。结果发现,隧道内列车等速交会、相同线间距下,Pmax、Pmin和ΔP随车速增加而增大;同一速度下,Pmax、Pmin和ΔP随线间距增加而减小。风环境下列车交会,迎风侧列车的交会侧压力变化幅值最大。隧道内列车最大压力变化幅值远大于侧风下的压力幅值,隧道为侧风下的2.4~3.2倍。

为了降低气动载荷对机载光学窗口的影响,并探究光学镜片排布方式对光学窗口气动特性的影响,设计了三种不同光学镜片排布方式的光学窗口,并对其模型进行了动力学数值模拟分析。研究了不同光学镜片排布方式对光学窗口气动特性的影响,得到了空气阻力最小、气动特性最优的模型。根据0°攻角工况下所受风阻的大小,对其结构力学特性进行了模拟分析。结果表明,该光学窗口模型在风阻载荷作用下不会因冲击而损坏,满足刚度和强度要求。

提出基于UG和CFD的调速型液力偶合器参数化设计和优化设计方法。建立了调速型液力偶合器参数化模型和优化设计流程。基于流场数值解与实验结果的原始特性曲线吻合较好,故CFD可用于复杂的液力偶合器气液两相流动计算。针对3个不同的参数方案,对制动工况、牵引工况和额定工况进行流场数值计算及原始特性预测,并与基型偶合器对比,得到方案2的流动分布较合理,压力差与速度差较小,泵轮转矩系数较大,为基型偶合器的合理优化方案。

对液压脉动衰减器用CFD软件进行了数值仿真计算,得到了其频率响应。利用M序列压力信号模拟压力激励,并考虑流体的可压缩性,在层流状态下对液压脉动衰减器进行了CFD数值模拟。在利用FFT得出其频率特性后,将数值模拟模型与传统精确分析模型进行了对比,并将该方法用于一种复杂结构衰减器的频率特性计算。结果表明该计算方法所得结果与传统精确分析模型结果一致,这对复杂模型的分析具有实际意义。

基于CFD技术研究新型轴向柱塞液压电机泵的流场特性,运用CFD软件对新型轴向柱塞液压电机泵的主要流场进行建模,进行数值模拟和可视化研究,分析模型各个关键部位的流场特性,得到其内部流场的详细参数,获得吸油道关键位置的流体速度和压力分布等情况,为新型轴向柱塞液压电机泵流道参数的确定、内部结构优化提供参考数据。

介绍了采用计算流体动力学分析轴向柱塞泵和马达内部流动及空化的基本原理，以某型轴向柱塞泵和某型静压传动装置的轴向柱塞马达为例进行了数值模拟。对于某型轴向柱塞泵，计算结果表明第二种配流盘可在一定程度上减小压力冲击，但两种配流盘抑制空化的效果接近；对于某型静压传动装置的轴向柱塞马达，计算结果表明气蚀破坏主要发生配流盘低压区腰型槽靠近上死点的内壁面，需要增加减振结构。对气蚀破坏的计算结果和试验结果进行了对比。