利用SolidWorks中附带的CFD插件FlowSimulation分析VQG-446真空高压气淬炉在气淬时的气流运动情况。结果证明：FlowSimulation不但能够模拟高压气淬时的气体流动状况，而且与其它CFD软件相比有操作简化、上手快、学习成本低等特点。特别适合在一线工程师应用于工业设计中，以达到提高工作效率的目地。

随着工业技术发展,各行业对柱塞泵高功率密度的需求日益上升。该文设计了一种小体积、高转速非对称轴向柱塞泵并对其进行数值计算。用UG建立柱塞泵的内部流道模型,在ANSYS MESH中根据各个部分不同的要求划分网格,结合动网格和滑移网格来实现柱塞的往复运动和缸体旋转运动,在ANSYS Fluent中设置好边界条件进行计算;获取了该柱塞泵的流量脉动、不同时刻的压力云图及速度矢量图,通过数值模拟分析得出:该柱塞泵在高低压转换时,容易产生压力冲击、流量倒灌导致流量脉动率大。

为了解流体驱动管道机器人在流体输送管路中的运动稳定性,以悬浮体为研究对象,采用计算流体动力学(CFD)软件对其运动进行仿真,通过欧拉角、角速度、线速度、受力和力矩等参数随时间的变化规律分析其稳定性。计算结果表明,悬浮体在转弯过程中稳定性最差,而在整个运动过程,悬浮体所受力和力矩值较小,且欧拉角变化频率低于3 Hz,有利于运动过程中姿态的控制及环境数据采集。由平移和转动运动形式分析可得,悬浮体的运动稳定性由好到差的顺序为:平移:x>z>y,在弯头区:入弯前>出弯后>弯头;转动:z>y>x,在弯头区:入弯前>出弯后>弯头。

利用实验方法很难获得粉体内部气流轨迹和压力分布的详细信息,因此仿真技术是研究粉末压制的重要手段之一。针对粉体床内部在压制过程中的气体流场变化,采用基于双流体模型的二维多相流CFD软件Fluent对粉体床内的气流进行模拟。通过研究压制过程中初期、中期和末期3个时间点的气体体积分布和速度分布,发现压制速度是粉末压制非常重要的因素。由于粉床中的气体主要聚集在靠近压头的上层,因此提出在压头表面设计排气孔,有助于粉末中的空气流出,提高砖坯质量。

针对水下储气装置在复杂的海洋环境中容易受到海流的影响从而引发结构失效等问题,采用大涡模拟方法,对不同海流条件下的水下储气装置流体动力学特性进行了数值模拟。首先对比分析了不同流速工况下海水绕流后的时均速度场;其次通过监测在0.5 m/s流速工况下旋涡的发展及脱落过程以研究尾迹流场的瞬态变化情况;最后分析了在不同工况下装置的受力特性。结果表明,装置在低流速海洋环境下的绕流影响区更广;装置的阻力与升力系数分别为0.45和0.6;侧向形成的三维旋涡的脱落周期约为100 s,会对装置造成低频扰动。结果较为清楚地描述了水下储气装置在复杂海洋环境中的基本水动力特征,为储气装置的设计优化提供了一定的理论依据。

为提升矿用防爆柴油机的换热能力,提出水冷代替油冷方案,对燃烧室内活塞的热载荷响应特性进行了研究与分析。基于CFD方法,建立活塞冷却腔内的气液两相流模型,选用SST k-ω湍流模型,结合VOF模型和Level Set模型得出不同曲轴转角下的液相比例和对流换热系数变化规律,分析了冷却腔结构对传热效果的影响。构建活塞热机耦合模型,计算了极限条件下活塞的热应力和热变形。研究结果表明:冷却腔内的液相比例并非决定换热效率的唯一要素,液相的振荡作用可显著增大对流换热系数;活塞头部的薄壁变形主要受热载荷影响,受腔内压力和惯性力的影响较小。

通过设计泵的模型对轴向柱塞泵的配流盘的切口（V型槽）附近喷射流动进行可视化分析。使用高速摄像机从轴向和垂直于轴的方向能够清晰地观测到空化现象。另一方面,应用三维DES（Detached Eddy Simulation,分离涡模拟）湍流空化模型进行CFD仿真分析来估计空化现象的发生和区域。通过比较在3 MPa和5 MPa压力（300 r/min和600 r/min泵转速）条件下空化的仿真和实验结果,表明CFD仿真与可视化实验有很好的一致性,对于估计空化的范围是非常有用的。进一步得到了24 MPa（2400 r/min泵转速）情况下的空化云图并讨论了气蚀的产生。最后通过使用3个V型槽的配流盘成功地抑制了空化效应。

为了研究特高压断路器液压缸的缓冲特性，采用CFD动网格技术对流场形态进行数值模拟，得到流场的压力和速度分布图以及压力数值曲线，结果表明流场的缓冲特性主要受过流面积和柱塞运动速度的影响。在此基础上，采用变参分析法研究油液的黏度、体积弹性模量及密度对缓冲特性的影响，得到油液的不同属性值下的压力曲线，通过对比发现，在缓冲过程前期，不同属性值的油液，其压力基本相同；柱塞进入节流孔后，黏度或密度较大的油液，其压力也较大；油液的体积弹性模量越大，则其峰值压力也越大且对应的柱塞位移越小。

为提升液力变矩器性能，需要进一步研究液力变矩器内部流动，获取流动特征规律。针对某型液力变矩器进行不同速比下内部流场的CFD数值模拟，并分析其流动现象，得出该变矩器内流场中流动状态的速度、漩涡的分布规律。结果表明，流体的相对速度随速比升高有下降趋势，漩涡结构随速比增大而增大。相同速比下，不同叶轮中、不同弦面的流体出现不同类型二次流。通过CFD研究发现二次流主要出现在泵轮和导轮中，其中叶轮进出口处漩涡湍动能较高，能量损失较大。流场分布规律研究可以指导液力变矩器设计，使流场分布合理并且减少二次流等现象，对提高液力变矩器的效率有重要意义。

针对某调节阀，建立其三维流场模型。应用CFD方法对调节阀内部流体流动特性进行仿真，得到该型号调节阀内流场流动特性的三维可视化结果。根据仿真结果分析调节阀内部流场的流动特性，得到在阀芯不同开度下调节阀的理想流量特性曲线以及相同开度下流量和压降的关系曲线，为后续的阀门故障诊断及流动性能优化等研究提供参考。