矩形盘旋式螺旋管中超临界CO_2流动传热特性研究

对超临界CO_2在矩形盘旋式螺旋管内冷却换热进行数值模拟。研究了螺旋管矩形盘旋的不同长宽比对管内流动特性、湍动能、换热系数的影响,分析矩形螺旋管内对应流体截面的云图情况,并对超临界CO_2在不同入口压力时流体传热系数和压降变化进行分析。研究结果表明,超临界流体温度冷却至准临界度前各组螺旋管换热系数基本一致,当流体温度下降至307 K之后,长宽比为3∶1时换热系数相对其他长宽比较高,湍动更加剧烈,换热系数有一定提高,出口壁面温度相对要小;当流体温度高于其准临界温度时,压力降主要受流体压力的影响,压力越接近流体临界压力,对应的压力降越大,雷诺数Re增加,浮升力带来的二次流影响更强;而当流体温度低于其准临界温度时,压力降受主要受流体温度的影响,受流体入口压力的影响很小,流体温度越低,对应的压力降也越小,流体在矩形螺旋管中受离心力和浮升力共同作用,造成流体截面云图的速度梯度、温度梯度、比热容梯度有一定偏移。     

乙烯增压机管路振动分析及控制

针对某石油化工公司化工厂乙烯输送增压机管道系统存在的局部剧烈振动问题,应用CAESARII管道应力分析软件对其管道系统的固有频率及振型进行了详细的分析。采用Fluent流体分析软件对包括缓冲罐在内的增压机入口吸气管段内部乙烯气流的流动情况进行了非稳态分析计算,得到了吸气管路压力脉动响应频率。分析结果表明,管线中乙烯气体压力脉动响应频率与增压机气阀吸、排气频率同步;管道系统的振动是由于管内乙烯气体压力脉动频率接近局部管路的固有频率而引起的局部共振。通过改变振动管系的支架形式使其结构的固有频率发生变化,有效地控制了管系的振动。     

插管式与蚌壳式排气歧管催化器的CFD分析对比

在汽油发动机中,与催化器相连的排气歧管有插管式与蚌壳式两种。为了研究这两种耦合排气歧管的气体流动特性,分别对其进行CFD分析,计算得到催化器入口端气流速度均匀性系数、氧传感器表面速度相关参数。结果表明:各缸排气时,插管式排气歧管催化器入口端气流速度均匀性系数低,蚌壳式排气歧管催化器入口端气流速度均匀性系数高;插管式与蚌壳式排气歧管氧传感器位置布置均合理。模拟分析可以减小产品开发的周期、人工成本等。     

立式螺旋管汽水两相流动沸腾干涸点试验研究

为研究螺旋管内汽水两相流干涸特性,在较宽的流动参数范围内(系统压力P=2～7 MPa,质量流速G=150～700 kg/(m~2·s),热流密度q=75～350 k W/m~2)对一立式螺旋管(内径15. 26 mm,螺旋直径350 mm,螺旋升角10°)进行了试验,分析了管内流动沸腾传热系数和壁面温度的变化特征,获得了压力、质量流速、热流密度3个流动参数对临界干度的影响规律,并将现有文献中的临界干度预测关系式与试验结果进行了对比,推荐了适用于该工况范围的关系式。     

飞机发动机驱动泵出口管路振动分析与优化

为了研究飞机发动机驱动泵出口流体压力脉动对管路结构振动的影响,基于某型飞机发动机驱动泵真实结构参数,建立了AMESim柱塞泵模型,模拟了柱塞泵额定工作状态下液压油出口流动特性,得到流体压力脉动函数表达式。选取液压泵出口段管路结构进行建模分析,将流体脉动函数表达式作为管路入口流体边界条件输入,对管路进行流固耦合振动特性分析。结果表明:管路的过渡段在流体冲击下产生的变形最大,变形量为1.1774 mm;当流体激励频率接近管路一阶固有频率时,管路发生共振的振幅最大,其中最大振幅为31.227 mm。最后,通过加设弹性卡箍的方法对管路进行优化,优化方法有效降低了流体激励对管路振动的影响。     

工程车辆全液压制动系统管路压力传递特性

工程车辆全液压制动系统管路较长,管内制动压力传递特性是影响车辆制动性能的重要因素。紧急制动时管路压力存在高频变化,此时对制动压力传递特性的研究应采用分布式管路参数模型。通过建立包含14个变量组成的制动管路仿真模型,可计算获得特定制动管路压力的传递频域特性,辨识后可得到制动管路压力传递函数表达式。通过对管径、油液界质、油液温度在紧急制动条件下制动压力阶跃响应特性的分析,揭示了管径和油液运动粘度对管路压力传递特性影响规律,为全液压工程车辆制动系统的设计及现有系统的改良提供了依据。     

液力惯容器螺旋管内流场数值模拟

采用Fluent建立液力惯容器螺旋管内流场的数值模型,得到螺旋管的速度场和压力场分布。通过建立对照组与6个实验组的数值模型,研究螺旋管相关参数对压差和摩阻系数的影响。结果表明:螺旋管的速度场和压力场均呈C形分布,外侧速度和压力均高于内侧,表明产生了二次流现象;压差与流体速度是正相关,与螺旋管内直径和螺距是负相关,螺旋直径影响较小;摩阻系数与螺旋管内直径是正相关,与流体速度和螺旋直径是负相关,与螺距无关。研究结论为螺旋管式液力惯容器的设计提供了理论依据。     

圆盘止推静压气体轴承亚音速流场的简化计算

雷诺气体润滑方程仅涉及轴承气膜内的静压分布,对静压气体轴承流道特性的准确刻画还需要研究轴承流道内的气流速度场。将忽略惯性力的纯粘性等温气膜和等熵流动的供气孔拼接,建立了单供气孔环面节流圆盘止推轴承的流道简化模型,给出流道各部分气流马赫数、雷诺数和压力分布的计算公式。结果表明,气膜中气流速度随矢径变化的性质,取决于速度梯度为零的矢径位置;气膜中的气流雷诺数随矢径的增加不断减小。实际的计算结果表明,只要气膜入口截面上的气流马赫数小于临界声速,整个轴承流道将工作在亚音速,供气压力或气膜高度的变化对气膜起始区域边界层发展段长度的影响很小,供气孔始末端截面上压力和温度的变化也很小,忽略惯性力的纯粘性等温雷诺模型基本能够适用轴承的整个亚音速工况。气膜起始区域边界层发展段的长度,可以用气膜中雷诺数大于临界雷诺数的区域长度来近似。     

高输送气流速度下竖直管道内物料的运动分析

分析在稀相气力输送中,输送气流速度超出最佳经济速度时,物料在竖直管道中的运动情况,并提出一种在输送气流速度大于最佳经济速度时,增加气流速度以加快输送物料的解决方法。利用Fluent软件对其进行仿真模拟分析,并对不同入口气流速度对物料运动的影响进行研究分析。结果表明：在高输送气流速度下,物料在给定高度竖直管道中一直处于加速状态,且在入口处加速度较大,随着运动高度的增加,加速度逐渐减小;在物料粒径和管道内径不变时,改变入口处气流速度,物料的运动速度随着入口气流速度的增大而增大,同时管道内的压力损失也随着增大。     

辊式魔芋磨粉机吸料管结构优化分析

为了得出合理的辊式魔芋磨粉机吸料管结构,利用Pro/E建立了4种不同几何结构的吸料管三维模型,并结合FLUENT软件对每种吸料管内的空气和魔芋粉料气固两相流进行数值模拟,得到了其内部流体区域的压力云图和速度矢量云图。对比分析的结果表明,当入口直管段与弯曲段夹角为30°时,管内压力最小,速度矢量分布均匀平稳,物料流动对管道内磨损程度最低且产生的震动和噪音较轻。研究结果可为辊式魔芋磨粉机吸料管的结构设计提供参考。     

两种不同截面螺旋管压力损失的比较研究

通过数值模拟详细分析比较了圆形截面螺旋管和矩形截面螺旋管内不同截面的速度场、压强场分布以及这两种截面螺旋管内流体的压力损失随流体速度、管道横截面积、螺旋直径和螺距的变化规律。结果表明两种截面螺旋管的速度场、压力场分布类似,均产生二次回流现象,均随着转角增大,二次流作用加强,且垂直于轴向截面的最大速度向管的外侧移动,并发现从压力损失角度考虑,圆形截面螺旋管流阻性能要优于矩形截面螺旋管。分析了扁度对矩形截面螺旋管压力损失的影响,发现当流体速度较大时,扁度对压力损失的影响明显,并随扁度的增加而单调递增。     

某型SUV整车除霜优化设计研究

为满足SUV车整车除霜性能需求,通过计算流体力学方法和拓扑优化方法对除霜气流的流动情况进行了数值模拟,并在仿真的基础上进行了除霜管路和管内导流叶片的形位优化,实现了20 min A区除霜80%的目标,为设计需要提供理论及数据支持。     

超临界氮在螺旋管内的流动与传热研究

采用有限元分析软件对超临界氮在螺旋管内的流动与传热进行研究,探讨了螺旋半径R、螺距P、管径d等结构特性对流动传热的影响,并对各参数灵敏度做了量化分析。结果表明,螺旋管内离心力的存在很大程度上强化了传热;螺旋管结构特性的变化对流动传热影响较大,其中管径d影响最大,螺旋半径R、螺距P次之,分析结果为今后的研究提供参考。     

自吸泵上水时间影响因素研究

某钢厂旋流井自吸泵现场试验时,上水时间不满足技术要求,工艺流程不能正常运转.传统经验中,入口液面高度、进口管路的密封性、入口压力均对上水时间产生巨大影响,单一变量改变验证以上三种影响因素,均未得到较好结果,但发现出口压力对吸水时间有较大影响.针对该产品,应用CFD模拟仿真研究了整泵的流动特性,发现吸水室存在较大旋涡,怀...     

圆筒状袋式除尘器箱体入口结构优化设计

筒状袋式除尘器的入口位置及入口方式的不同,对除尘器内部的气流平稳影响很大。采用经典流体力学软件FLUENT,对筒状袋式除尘器的入口位置及入口方式进行优化仿真,使其内部的气流更加平稳,压力分布更加均匀。结果表明,入口采用切入式,可有效稳定箱体内部气流和减少对滤袋的冲刷;入口逐渐展开、入口位置靠近除尘器上半部分,能有效均衡袋式除尘器的气流和压力分布,减少滤袋所受的冲刷和压力。实验也表明,滤袋底部所受压力较大时,应加密滤袋底部的支撑,有助于将滤袋所受压力转移到支架上。定期顺时针转动滤袋,可使滤袋所受压力时间均衡,有效延长滤袋的使用寿命。     

壅塞管空化器空化流场特性的数值模拟研究

基于水力空化相关原理和壅塞管的特性,对壅塞管空化器空化流场特性进行数值模拟研究,确认影响空化器空化效果的因素。通过研究确认,入口压力与入口直径对壅塞管空化器的空化强度有决定性影响。入口压力增大,空化器内压力梯度增大,表明入口压力越大,壅塞管空化器空化效果越好。入口直径增大,壅塞管内最大含气率升高,可在更大范围水体内产生空化泡,进而加强空化效果。在壅塞管空化器内产生比较均匀的气液混合两相流时,沿轴心线方向,从壅塞管中部位置至壅塞截面位置,气液两相流动的马赫数缓慢增大,在压力梯度到达极值时马赫数达到最大,为0.97,接近于1。     

基于Fluent的指数管内二维声流场特性研究

采用Fluent软件模拟研究了m=2.2的指数型热声谐振管内二维非线性声流场特性。通过与两种圆柱型直管的比较,验证了指数管具有提高声压和抑制高次谐波的能力,并对指数管内声场流场特性进行了分析。研究发现:指数管能显著提高管内压力,获得较大压比,能有效地抑制高次谐波;同时,指数管内声场的压力节点偏离了中心位置并存在可观的二次谐波,表现出非线性声振荡特征,并且流场中会发生"速度环形效应"。     

内置扭带换热管三维流动与传热数值模拟

对自转扭带换热管内流体的运动进行了分析,根据流体在自转扭带管内的切向运动特点,提出将自转扭带等效虚拟于静止扭带的思路。建立内置螺旋扭带换热管流体流动的三维物理模型,采用大型CFD软件FLUENT6.0中的RNG k-ε模型对内置扭带换热管内的流动与传热进行了数值模拟,得到了内置扭带换热管流体流动的速度、压力、湍流强度场分布规律及传热特性。比较了静止、旋转及旋转等效虚拟静止扭带换热管的传热和阻力降特性,分析了不同螺距对强化传热和阻力降的影响。速度场的模拟值与激光测速仪试验值进行了比较,二者吻合较好。     

叶片式抛送装置出料管气流流场分析

叶片式抛送装置工作时,高速旋转的抛送叶轮所产生的空气流在出料管协助输送物料。为了提高输送效率,采用计算流体力学软件Fluent对叶片式抛送装置内部的三维气流流场进行了模拟,获得了抛送装置出料管气流流场的基本特征。并对出料管处气流速度的模拟值与试验值进行了比较,检验了数值模拟的可靠性。同时,对出料管高度、截面形状等结构参数的不同变化作了对比模拟,得出出料管高度越大,管内气流速度分布越均匀,但平均气流速度越小,可见出料管高度太大不利于输送物料;圆形截面出料管内气流速度分布较均匀且平均气流速度略大,较方形截面和矩形截面管更有利于输送物料。     

内置转子圆管内三维流动与传热数值模拟

建立了内置转子圆管的三维流动模型,采用RNGk-ε湍流模型对内置不同截面转子的管内流场进行数值模拟,得到了流动特性和传热特性。研究表明:内置组合转子的管内流动是复杂的三维螺旋流动;转子管内流体的径向速度比光管内流体的径向速度大;流体在转子直径范围内的切向速度随半径的增大而增大,流体在转子与管内壁间的环向区域内存在明显的切向运动;转子截面的改进明显改善了管内流场的分布,提高了管内换热效率,同时增大了阻力系数。