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关键词： 贫油直喷燃烧室   旋流器   低排放   数值模拟  

摘要： 基于多点LDI径向分级技术对某型燃烧室进行改型设计，采用数值模拟方法研究了主燃级旋流器旋向及低工况下主燃级工作模式对燃烧性能的影响。研究表明：设计工况下主燃级旋流器旋向会影响到两级旋流器之间的剪切作用，会改变中心值班级的回流区尺寸与旋流强度，模型Ⅰ（主燃级与值班级旋向相同）的出口温度分布系数和NOx生成量均大于模型Ⅱ（主燃级与值班级旋向相反）；30%工况下对比了三种工作模式，不喷油的主燃级回流区径向尺寸缩小，与中心值班级接近，模式1（模型Ⅱ，同向主燃级工作）的回流区轴向尺寸最长，出口温度分布系数最小；模式0（模型Ⅰ，间隔主燃级工作）的中心值班级高温区轴向分布最长，主燃级低温区轴向分布最短，模式2（模型Ⅱ，反向主燃级工作）的中心值班级高温区轴向分布最短；NOx生成量上模式0最低，模式1最高，模式2的整体性能最优。

关键词： 高压圆盘气体轴承   共轭传热   混合域   数值模拟   卷吸气流  

摘要： 为深入研究高压圆盘气体轴承中的复杂共轭传热特性，构建了轴承内外混合域流场及被其包围的固体域的二维轴对称模型，并对其进行了共轭传热数值模拟。模型综合考虑了高供气压力下间隙流道内从亚音速到超音速的气流以及外部卷吸气流的影响。研究表明：相较于传统自然对流假设，混合域模型的计算更为精确。上、下圆盘外端面的对流换热系数均值分别达133.95 W/（m2·K）和102.31 W/（m2·K），上、下外圆柱面均值分别为225 W/（m2·K）和205 W/（m2·K），较自然对流假设(10 W/（m2·K）)提高10～22倍。间隙流道耦合面热流密度峰值降低38%，表明卷吸流对圆盘换热具有显著调节作用。基于能量守恒准则验证圆盘净热通量小于0.87 W（相对误差<1.12%），满足工程精度需求，为高压气体轴承的优化设计提供了理论支持。

关键词： 高压捕获翼   翼型   高速   数值模拟   气动特性  

摘要： 高压捕获翼构型作为一种在高速条件下具有巨大发展潜力的新型气动布局，其气动性能主要取决于捕获翼的几何形状及位置。该构型与常规布局差异显著，高速时机体激波将严重干扰捕获翼。然而，翼型对其气动特性的影响机制尚未明确。为此，本文基于高压捕获翼单翼概念构型，选取4种典型的高速翼型，通过计算流体力学数值模拟技术，分析了设计条件（来流马赫数为6）和非设计条件（来流马赫数为3）下翼型对该构型升阻特性和稳定特性的影响。结果表明，翼型对设计条件下的整机升阻特性影响较小，而在非设计条件下影响稍大，这种差异源于非设计条件下机体受到捕获翼前缘激波和反射激波的干扰。此外，四边形翼型在两种工况中均表现出最优的整机升阻比。稳定性分析表明，除三角形翼型压心和焦点位置在多数攻角下显著后移外，其余翼型间差异较小。因此，设计条件下捕获翼构型的气动特性对翼型选择并不敏感（除三角形翼型的稳定特性外），这为宽速域翼型设计提供了更广阔的优化空间。

关键词： 优势流入渗   膨胀土滑坡   离散孔隙-裂隙介质模型   数值模拟  

摘要： 文章将膨胀土滑坡中的降雨入渗简化为垂直的斜坡土柱模型，利用Richards方程基本理论，基于离散孔隙-裂隙介质模型，结合短时强降雨、长时弱降雨2种典型降雨工况，以不同裂隙深度为主要变量，从入渗过程、饱和度剖面、入渗率、表面压力、入渗量来探讨裂隙在发育演化过程中的优势流入渗特征。结果表明：（1）裂隙处，降雨在裂隙末端形成暂饱和区，随后向裂隙两侧水平入渗，饱和方式为由下向上饱和；无裂隙处降雨主要沿土柱表面向下垂直入渗，为由上向下饱和。（2）短时强降雨作用下，随着裂隙深度增加，优势流控制着降雨入渗的过程，入渗量和入渗深度与裂隙深度呈正比，入渗深度与裂隙深度基本一致。（3）长时弱降雨作用下，优势流入渗效果减弱，优势流现象产生较慢，降雨沿裂隙入渗速度与在基质孔隙入渗速度基本一致，入渗主要表现为沿土柱表面向下的垂直入渗。

关键词： 反应动力学   数值模拟   储氢反应器   换热效率  

摘要： 钛系储氢合金因其高室温体积储氢密度、快速吸放氢响应、低吸放氢压力、资源丰富及优异的可逆性，成为储氢领域的重要研究方向。然而，目前针对钛系金属氢化物储氢反应器吸放氢速率调控机制的研究较为有限。为优化吸放氢性能，本研究设计了一种便于拆装和填料的高换热性能钛系金属氢化物储氢反应器，并基于压力-组成-温度（P-C-T）曲线拟合TiFe0.8Mn0.2的吸放氢动力学参数，建立了流动、传热和化学反应多物理场耦合的三维仿真模型，准确模拟了不同温度条件下的吸放氢动力学行为。基于该模型，系统研究了氢气进出口压力、隔板间距、换热流体入口温度和流速等关键参数对吸放氢性能的影响。结果表明，在氢气进口压力为3MPa、初始孔隙率为0.4、冷却流体温度为15℃的条件下，饱和吸氢后反应器的体积储氢密度可达55.4g/L，在无量纲时间为0.219时金属氢化物分数达到0.95，具有较高的能量密度和较快的反应速率；在氢气出口压力为0.3MPa、加热流体温度为70℃的情况下，反应结束时放氢量达到饱和吸氢量的88.6%，无量纲时间为1时放氢量为84.8%，为大型储氢装置的设计提供了重要指导。

关键词： 内陷形微通道   数值模拟   对流换热   结构优化  

摘要： 为克服传统微通道传热性能受限问题、实现强化传热，采用数值模拟方法，研究具有上部狭缝、下部凹腔的内陷形微通道单相流动传热特性，并探究凹腔直径、狭缝宽度、狭缝高度等结构参数对内陷形微通道流动换热性能的影响规律，实现内陷形微通道结构参数优化。结果表明：随凹腔直径、狭缝宽度增大，内陷形微通道传热性能均呈现增大趋势，而狭缝高度对内陷形微通道传热性能影响较小。微通道独特内陷形结构破坏了热边界层的正常连续发展，并引起节流效应使得凹腔内热边界层变薄，从而强化传热。随凹腔直径、狭缝宽度增大，其流动压降逐渐减小，而狭缝高度增大则导致流动压降趋于增大。以内陷形微通道换热、压降综合性能来考虑，优选凹腔直径0.9 mm，狭缝宽度0.4 mm，狭缝高度0.2 mm。为高性能微通道散热器提供了新的微通道结构形式，并为其设计与制备提供了依据和参考。

关键词： 过热器   管屏   流量偏差   氧化皮   数值模拟  

摘要： 针对锅炉过热器管束在服役过程中出现的爆管问题,基于超算平台对某电站锅炉末级过热器管屏进行了全三维建模和结构化网格离散,利用雷诺时均方法和拉格朗日双相耦合模型对过热器管屏内的蒸汽流动特性和氧化皮颗粒堆积行为进行了系统的数值模拟,探讨了负荷变化及氧化皮颗粒脱落对过热器管屏蒸汽流量分配的影响。结果表明:在未考虑烟气侧热偏差前提下,设置节流孔的管束蒸汽流量要比其他正常管束流量小5.63%～11.23%。同屏过热器内缠绕管(管束17)的流量偏差最大,达到6.3%。4个负荷工况下,同屏不同管束出口蒸汽流速差异在10.3%～11.7%,会导致不同管束输运氧化皮颗粒的动力产生较大差异。在不同管束氧化皮脱落工况下,当颗粒尺寸从500μm增大至2 000μm时,颗粒堆积概率增大15%～20%。4管同时脱落氧化皮工况下同屏各管流量最大正、负偏差均超过6.6%,需要在过热器设计过程中予以考虑。

关键词： U形梁-柱节点   无接触间接搭接   抗震性能   拟静力试验   数值模拟  

摘要： 为解决底筋锚入式连接节点核心区钢筋堵塞问题，本文提出一种装配整体式混凝土框架U形梁-柱节点，其U形梁的梁底纵向钢筋和腰筋不伸出梁端，分别与U形梁空腔内设置的附加连接钢筋和附加腰筋通过无接触间接搭接来代替梁底纵向钢筋和腰筋直接伸入节点核心区实现荷载传递。为研究该新型节点的抗震性能，对2个足尺梁柱中节点试件进行拟静力试验，包括1个新型节点试件和1个现浇对比节点试件。试验结果表明，所有试件均为“梁铰”机制破坏，新型节点试件表现出不弱于现浇对比节点试件的抗震性能；无接触间接搭接传力可行，较现浇对比节点试件梁下部应力由梁底纵向钢筋承担，新型节点试件转为附加连接钢筋承担。基于有限元软件ABAQUS建立了新型节点的精细化模型，数值模拟结果与试验结果吻合良好。参数分析表明，保证钢筋与混凝土粘结性能的情况下，改变附加连接钢筋无接触间接搭接长度和后浇混凝土强度等级对新型节点抗震性能无明显影响，提高附加连接钢筋直径可有效提高新型节点承载能力。

关键词： 燃煤机组   烟气余热   低压省煤器   数值模拟   热力模型  

摘要： 针对燃煤机组烟气余热深度利用系统不能达到设计的节能效果问题,在某330 MW燃煤机组上进行了汽轮机、锅炉和烟气余热深度利用系统的性能试验,并基于Ebsilon软件建立机组热力模型,对比模拟数据和试验数据,模拟结果与试验结果存在一定偏差,但变化规律一致。同时用热力模型进行了汽轮机组和烟气余热深度利用系统的变工况计算,得到320 MW、280 MW、240 MW工况下,烟气余热深度利用系统的最佳进水流量分别为350 t/h、300 t/h、300 t/h,最佳进水温度分别为70℃、70℃、75℃,回水温度与混合后水温的最佳温差分别为12.5～17.5℃、4.0～13.5℃、9～23℃,可用于指导机组变负荷过程中烟气余热深度利用系统运行参数的优化调整。

关键词： 数字物理元宇宙   工业仿真软件   数值模拟   多物理耦合   虚实互动  

摘要： 本文提出了数字物理元宇宙的理念，旨在明确和拓展工业仿真软件的核心内涵，突破工业仿真软件在通用性、易用性、算力及算法等方面的局限性，为工业仿真软件的未来发展提供理论支持与实践参考。全面把握从计算物理到工业仿真、从工业仿真软件到数字物理元宇宙的认识历程，在比较分析的基础上论述了数字物理元宇宙的基本内涵；进一步界定了数字物理元宇宙与工业仿真软件的异同关系，阐明了数字物理元宇宙的时效性、广适性、洞察性、非扰性、普及性等优势以及对教学及基础科研的积极促进作用。针对构建计算物理核心技术的领先地位、核心技术紧密联系实际应用、打破专业壁垒并促成跨学科知识交汇、改变传统工程研发的惯性并激发工程师的参与度等数字物理元宇宙的发展难点，提出了数字物理元宇宙的发展路径：成立跨学科的教学与科研中心，开发以数字物理元宇宙为框架的教学软件，建立与工业应用相结合的研发基地，设立独立的验证机构和学术交流平台。数字物理元宇宙作为工业仿真软件的高阶形态，将重构工业实验范式，为教学与基础科研提供全新的工具和体验，促进我国在新一轮国际科技竞争中抢占战略先机。