在对MBR膜生物反应器的模拟仿真中,我们曾使用计算流体动力学(CFD)的相关软件建立MBR中空纤维膜的二维模型,并成功模拟出流体在中空纤维膜区域的流动现象。为了后期提高中空纤维膜的模拟效果,我们可以考虑先将单根中空纤维膜丝放进膜组件中,并建立三维模型进行模拟,计算和观察,为扩展到多根中空纤维膜丝的研究做好前期的工作。在模拟中,由于中空纤维膜管壁小孔的数量规模达十亿数量级,在建模阶段画出大量的小孔并不现实。所以,在模拟时,我们引入多孔介质的思想,将中空纤维膜的管壁定义为多孔介质区域,从而完成对中空纤维膜管壁小孔的模拟。在之后进行的CFD数值求解的计算中,我们采用比较精确的有限体积法求解离散方程,经迭代100次后,我们可以从残差曲线图中看到所有值均低于阈值,呈收敛状态。模拟结果表明,通过CFD相关软件对单根中...

为了研究盾构机安全预警技术及研制盾尾密封系统的泄漏监测系统,针对盾尾密封油脂腔的实际结构与工况,建立全尺度三维仿真模型并进行模型简化与验证,基于计算流体力学方法,分析正常状态下盾尾密封油脂腔的压力分布规律。在压力分布规律的特点下,设计结构参数、材料特性参数和边界条件为可变参量,采用拉丁超立方抽样方法构建响应面模型分析变量对压力分布的影响。结果得到油脂腔的轴向和周向的压力分布规律,以及不同参数影响下的压力变化特性。油脂腔压力分布特性研究可为之后基于压力监测的泄漏监测系统的研制、传感器的布设以及局部全尺寸实验台的研制提供理论依据。

目前被广泛应用的平面环填料组被压紧后,填料内部的应力沿轴向衰减,因此距离压盖近的环对密封的贡献较大。然而柔性石墨填料组中起主要密封作用的纯石墨环通常位于填料组的中间,两端加固石墨环的密封能力较弱。为提升柔性石墨填料的密封性能,对平面环石墨填料组进行结构优化,通过制造应力集中改变填料组受压后的应力分布,从而增大纯石墨环所受应力以提升填料密封性能。测定柔性石墨相关材料参数,利用ANSYS软件、Fluent软件对优化前后填料组的受力及密封性能进行分析。结果表明:平面环填料组在优化为V形填料组后,纯石墨环内部的应力得到提升,且整组填料与阀杆间的摩擦力更小,填料密封寿命明显更长。

多孔介质空气轴承作为气浮导轨的关键零部件,其静态特性对导轨性能至关重要。采用有限体积法进行了多孔介质空气轴承静态特性仿真,设计了多孔介质平板试验。采用可压缩Forchheimer方程获得多孔介质的渗透率系数;采用X-ray断层扫描方法分离了多孔介质内部孔隙结构,并将孔隙结构细分获得孔隙度。分析了多孔介质CT三维扫描图像的最小重复单元。基于CFD方法对多孔介质空气轴承静态特性进行了数值模拟,对网格数量无关性进行了验证。结果表明:通过合理设计多孔介质的形状和大小以及气膜的厚度,空气轴承能够获得较好承载力和静刚度。

利用计算流体动力学（CFD）软件，按照现有的工艺参数对某管式等离子增强化学气相沉积（PECVD）设备腔体进行三维数值模拟分析，研究了不同流量下工艺参数下PECVD设备腔体内部流场的整体分布，并对石英片之间反应区域的速度分布进行详细分析，并提出了多孔结构在腔体内部的应用。计算结果表明该工艺参数下腔体内部整体流动稳定，生长区流速平缓对于薄膜生长非常有利，在反应腔前端加入多孔区有利于增加晶片间的流动扩散，提高薄膜沉积率。数值模拟仿真为PECVD设备制造提供一定的理论指导依据。

采用CFD软件对流体通过压载水过滤器的压降进行模拟分析,为产品的结构性能优化提供必要的理论依据,以节省产品研制成本。通过Analysis对其内部流场进行了建模、运算,应用多孔介质理论简化过滤器的实体建模保证计算结果准确性。对仿真数据与试验数据进行了对比分析,结果表明仿真结果有效,对国内船用海水过滤器的设计开发有一定的参考价值。

采用CFD软件对自动反冲洗过滤器内部流场进行模拟分析，滤网采用多孔介质模型，并对仿真结果值与过流试验值进行了比较。结果表明，仿真模拟结果值与试验值相差不大，证明了滤网多孔介质模型的仿真方法以及过滤器仿真结果的可靠性，并分析了过滤器内部流场情况，为自动反冲洗过滤器的优化设计与性能分析提供必要的理论依据。

以无纺布纤维为材料,利用多孔介质结构脱除颗粒物。试验研究表观风速对过滤效率的影响,不同填充率下过滤面积和风速对压损的影响,不同填充率下风速对速度损失率的影响,分析多孔介质过滤机理。结果表明:汽车过滤器过滤效率随表观过滤风量增加而减小至一定值,效率曲线可由y=exp(a+bx+cx^2)表示;随过滤面积增加,材料阻力会降低,结构阻力会增加,压损呈现先降低再增加;风速增加,压损增加;填充率增加,压损增加;风速从0.54 m/s增至2 m/s时,经过过滤器后速度减少量在8%~12%,实测值与模拟值吻合度高。

以液压支架反冲洗回液过滤器为研究对象,分析了其组成结构和工作原理,应用FLUENT软件模拟液固两相流对过滤器的冲蚀行为,将滤网和颗粒形状分别用多孔介质模型和DPM模型表征,分析过滤器内部流场分布规律,找出过滤器最易发生磨损的位置。研究结果表明:含固体颗粒的乳化液对反冲洗过滤器产生的冲蚀磨损,主要集中在控制单向阀和回液出口密封圈处,最大磨损率为1.4×10-6 kg/(m2·s)。研究方法对液压支架反冲洗过滤器故障的定性分析、预测和过滤器的结构设计具有一定参考价值。

通过旋涡气泵的排气过程来模拟柴油机尾气排放过程，实验研究气体经过多孔介质材料的流动性能即渗透率和惯性系数，采用FLUENT软件模拟仿真气体在多孔介质材料中的压力和速度变化情况，为最终实现对捕集器的性能设计提供依据。