连续三相喷射环流反应器的实验和数值模拟

利用Pavlov管和电导探针分别测量含小颗粒（Stokes数小于1.0）的连续气液固三相喷射环流反应器内轴向液速和气体体积分数分布. 提出大气泡-小气泡-浆态相三相流体力学模型,以模拟三相喷射环流反应器的流体力学行为,对大气泡相和小气泡相分别考虑尾涡加速和气泡阻碍效应并修正其曳力. 对于上升区和下降区,流场模拟结果均与实验结果较吻合. 利用模型预测不同固体体积分数下的气体体积分数与轴向液速分布,结果表明,在考虑的固体体积分数范围内,气体体积分数随固体体积分数增加而下降,液体循环速度随固体体积分数增加而略有上升,其原因主要是反应器内平均气泡直径随固体体积分数增加而增大,进而导致气泡浮升速度加大并增强周围流体的加速运动.     

绞吸式开采系统提升泵固液两相流的数值分析

针对绞吸式开采方法水力输送系统中的双流道提升泵内部规律尚不明确,在水力输送固液两相流中容易出现使用效果不理想、易磨损的问题,应用Fluent软件,采用Mixture模型、RNG两方程湍流模型和SIMPLEC算法对提升泵在不同颗粒密度和体积分数下内部的流场进行了数值计算和对比分析,计算结果显示：随着颗粒密度和颗粒体积分数的不断增大,涡壳内的颗粒向外周壁积聚,而叶轮内颗粒由叶轮背面向叶轮工作面转移,固液两相离析加剧,泵的水力效率降低,扬程减小;同时,颗粒体积分数对泵效率的影响存在一个极大值点,体积分数低于15%时随体积分数增大而增大,增幅缓慢;当体积分数高于15%时,泵的效率随颗粒体积分数增大而降低.     

离心泵内变工况流动特性的数值研究

通过Fluent软件对某单级单吸涡壳离心泵内流动进行了变工况定常数值模拟,数值模拟值与实验值吻合良好。在此基础上分析流道内相对速度分布及总压分布情况。并探讨了轴向涡随流量的变化特征及叶轮与涡舌相对位置变化对流动的影响。数值模拟结果显示,随着流量的增加流道出口相对速度增加,总压降低,流道内轴向涡有所减小。靠近涡舌流道的流量较大,而远离涡舌的则较小。这种流动状态沿叶轮周向分布不均匀现象是普遍存在的,且在非设计工况下表现得更明显。     

多相混输泵动叶轮流道内气相分布规律研究

为了揭示多相混输泵动叶轮流道内含气率的分布规律,基于标准k-ε湍流模型,以空气和纯水作为两相介质,采用Fluent软件在进口含气率为30%的工况下对泵内两相流态进行模拟,分析不同叶高下的气相分布特性。研究表明:在首级动叶轮叶片压力面轮毂附近的气相体积分数最大,而在次级和末级动叶轮叶片压力面上的气相体积分数基本相同;在不同压缩级动叶轮0.5倍叶高处,从动叶轮进口到出口,首级动叶轮叶片吸力面上的气相体积分数比次级和末级大;从轮毂到轮缘首级动叶轮叶片压力面上的气相体积分数与次级和末级动叶轮叶片压力面上的气相体积分数的差值逐渐减小,而在吸力面却逐渐增加。本文的研究结果为提高多相混输泵输送效率及运行稳定性提供了参考。     

数值研究车载甲醇重整制氢反应器

为研究车载甲醇重整制氢反应器内温度场和混合气体组分体积分数的分布情况,建立了描述催化器内复杂物理化学过程的二维数学模型。并用STAR-CD软件,选用TGrid网格技术、层流模型采用有限体积差分方法离散方程,用SIMPLE算法进行迭代求解,对催化器内的稳态流场进行了数值计算。模拟结果可以直接表征反应器内的温度场、气体组分体积分数分布。为了验证模型的可靠性,在自行设计的试验台上测试了反应器内温度分布和气体体积分数。经比较计算值与实验值相吻合。应用数学模型研究了管径对催化器的影响,结果表明随管径的增加,反应器内的温差增加;管径对气体组分体积分数影响不大。     

圆形Rayleigh台阶腔体流动特性的数值模拟

为了揭示流体流动特性对静压支承油腔承载力的影响,根据圆形Rayleigh台阶腔体流动特性,将流动分为三部分:入口中心对称碰撞流动、凹槽径向发散流动和节流边微流动.采用计算流体力学(CFD)方法建立计算模型,对腔体几何参数(e,h)和入口雷诺数(Re)等因素对流场涡胞的影响进行数值模拟.结果表明:Rayleigh台阶结构腔体内流动较平行圆盘间流动更加复杂,有涡胞结构存在;腔体内压强较高,具有更高的承载力;当200相似文献   

双流道泵内部固相颗粒分布对泵性能的影响

基于Mixture模型,对一双流道泵内的固液两相流动进行了数值模拟,对不同颗粒直径和不同颗粒体积浓度工况下双流道泵内的固相颗粒体积浓度分布进行了研究.结果表明:在小粒径工况下,颗粒在叶轮流道内分布比较均匀,随着粒径的增大,颗粒逐渐聚集于叶轮进口和流道弯曲的部位,且粒径越大该处的颗粒浓度越大,固相离析作用明显;流道背面颗粒分布不均匀,其后盖板侧的颗粒浓度高于前盖板处,随着固相体积分数的增大,后盖板处聚集的颗粒也随之增多;随着粒径和颗粒体积浓度的增加泵的扬程和效率都降低.通过模拟发现,颗粒在泵内的分布受粒径的变化影响较大.     

聚丙烯环管反应器的流体力学模拟

采用颗粒动力学为基础的Euler-Euler双流体模型研究反应器内液固相的流动力学特性.通过fluent软件,采用标准k-ε模型描述流体的湍流状态、Gidaspow曳力模型描述流体的相互作用力,运用SIMPLE算法求解速度场.结果表明:在5~9m/s的浆液速度范围内,环管反应器直管段的固相体积分数分布均匀,弯管段的固相体积分数分布不均匀;浆液速度增大,其固相体积分数分布的非均匀性增加;当固相体积分数为0.35时,浆液密度为563~571千克/立方米.通过对速度场的分析可知,上升管中段的流速为6~7.5m/s,速度呈对称分布;下降管中段的流速为5~8m/s,速度呈非对称分布.计算结果与工厂实际生产情况接近,表明欧拉双流体模型能有效地描述环管反应器内浆液流动形态.     

FDS在电缆隧道火灾中的应用

为获取电缆隧道火灾参数,研究隧道内空气温度及火灾烟雾体积分数随时间、空间的分布情况,应用美国国家标准和技术研究院(NIST)开发的以火灾中流体运动为主要模拟对象的计算流体动力学软件FDS对工业电缆隧道火灾进行全尺寸模拟,通过对模拟实验数据进行处理和分析,给出了电缆隧道发生火灾时烟气体积分数和氧气体积分数以及纵向温度的变化规律,为现实灭火救援以及火灾中逃亡提供了理论依据.     

水平90°弯管内固液两相流动的数值模拟

为研究90°弯管内固液两相流动特征,采用多相流混合模型对水平90°弯管内水和沙粒固液两相流动进行数值模拟,分析弯管典型横截面上二次流现象,讨论其发展变化对沙粒浓度分布的影响。模拟结果显示:当Re=5×104时,随着入口沙粒浓度升高,弯管出口横截面中心区域混合流体速度趋于更均匀分布,随着入口沙粒直径增大,沙粒快速积聚于管道下侧,形成堆积;当Re数增大到2×105时,在相同沙粒直径下,弯管出口横截面混合流体速度分布变化不大,除管道下侧区域外,沙粒浓度分布变得更均匀。与实验结果对比表明,该模型可用于弯曲管道内固液两相流动特性的有效计算。     

水平90°弯管内固液两相流动的数值模拟

为研究90°弯管内固液两相流动特征,采用多相流混合模型对水平90°弯管内水和沙粒固液两相流动进行数值模拟,分析弯管典型横截面上二次流现象,讨论其发展变化对沙粒浓度分布的影响.模拟结果显示:当Re=5×104时,随着入口沙粒浓度升高,弯管出口横截面中心区域混合流体速度趋于更均匀分布,随着入口沙粒直径增大,沙粒快速积聚于管道下侧,形成堆积;当Re数增大到2×105时,在相同沙粒直径下,弯管出口横截面混合流体速度分布变化不大,除管道下侧区域外,沙粒浓度分布变得更均匀.与实验结果对比表明,该模型可用于弯曲管道内固液两相流动特性的有效计算.     

氧化铝纳米流体在车用热交换器中的试验研究

研究纳米流体在车用热交换器中的强化传热效果,测试不同纳米粒子体积分数的氧化铝纳米流体在板翅式机油冷却器中的传热和流动特性,并与水、防冻液（乙二醇）及纳米流体基础液体进行对比.试验结果表明,在同一热交换器中,纳米流体的传热系数明显高于其他3种液体.当冷、热侧介质温度为90和120 ℃时,纳米粒子体积分数为5%的纳米流体的传热系数分别比水、乙二醇和基础液体提高6.52%、18.88%和24.62%;当冷、热侧介质温度为120和135 ℃时,体积分数为5%的纳米流体的传热系数比体积分数为1%的纳米流体提高104.72%.在试验条件下,热交换器的换热量随纳米粒子体积分数的增大而增大,但流动阻力并未明显增加,初步证明了纳米流体应用于车用热交换器的可行性.     

射流-搅拌耦合式浮选装置强化煤泥调浆浮选

为研究射流-搅拌耦合式浮选装置内药剂在煤泥颗粒表面的吸附，强化煤粒改性效果，利用Fluent软件模拟耦合式浮选装置流场，分析流体应变速率、最小涡尺度及湍流动能等流体动力学参数，试验研究不同入料压力调浆后煤粒表面捕收剂吸附密度、表面疏水性及浮选动力学特征.结果表明：随入料压力增加，流体应变速率逐渐增加，最小涡尺度逐渐减小，驱动叶轮处流体应变速率显著高于其他位置，且此处最小涡尺度最小；搅拌叶轮和驱动叶轮处湍流动能较高，最小涡尺度较小，应变速率较高；煤泥颗粒表面捕收剂吸附密度、接触角、浮选动力学常数和最大可燃体回收率均随入料压力的增加而增加，入料压力为0.24 MPa时，试验值最大，捕收剂吸附密度、煤样接触角、浮选速率常数和可燃体回收率分别为0.93 mg/g, 95.91°,0.045 8 s^-1和89.27%,之后下降，射流-搅拌耦合式浮选装置最佳煤泥浮选入料压力为0.24 MPa.     

基于有限体积法的G4-73型离心风机三维流场数值模拟

基于有限体积法,利用Fluent软件对G4-73型离心风机内部流场进行了全三维数值模拟。结果表明:蜗壳内的低能流体区沿轴向朝流动方向推进;叶轮内的静压和动压在叶片吸力面靠近叶轮进口处最低,叶轮流道中动压等值线呈"凸"型分布,在叶片压力面靠近叶轮出口处静压和动压达到最大值,且叶轮出口相对总压损失集中在吸力面和前盘侧。     

翼片诱导纵向涡强化层流对流传热数值模拟

利用三维数值模拟,分析了圆管内添加翼片后流体的流动结构和对流传热特性。模拟中,翼片与壁面呈45°倾斜放置,选取包含1个翼片的1／6通道进行研究。结果表明,翼片可在下游诱导产生2个旋转方向相反的纵向涡,形成对称的涡偶,涡偶外侧为背壁流,内侧为向壁流。纵向涡结构提高了流体在径向上的速度波动,在翼片下游靠近管壁处,最大速度可达到主流平均速度的80％,增强了对速度边界层的扰动。流场的改善使通道内的温度场分布更加均匀,与光滑通道相比,壁面附近的温度梯度可提高接近1个数量级。流体对壁面的冲刷作用使对流传热得到强化,相对于光滑通道,壁面局部Nu数可提高近50倍。纵向涡对通道内流体的强化传热作用随Re的增加而显著提高。     

水基碳纳米管纳米流体在矩形腔内的自然对流传热

为了评估碳纳米管在强化传热技术中的应用潜力, 采用实验方法研究水基碳纳米管纳米流体在矩形封闭腔内的自然对流传热性能, 由实验得到瑞利数为1.92×105～2.52×106范围内不同颗粒体积分数的纳米流体沿矩形封闭腔热流方向的平均努塞尔数分布.采用瞬态热线法和旋转黏度仪测量水基碳纳米管纳米流体的导热系数和黏度,探究纳米流体导热系数和黏度与纳米颗粒体积分数的变化关系,分析纳米流体导热系数和黏度对纳米流体自然对流传热的影响.结果表明:在封闭腔内纳米流体沿热流方向的平均努塞尔数随着瑞利数的增加而增大,封闭腔内对流传热不断增强;与水的自然对流传热相比,在低瑞利数(Ra＜8.5×105)时,纳米流体自然对流传热效果随着颗粒体积分数的增加而增强;在高瑞利数(Ra＞8.5×105)时,体积分数为0.48%的纳米流体的平均努塞尔数比水大,自然对流传热得到强化,而体积分数为1.45%的纳米流体的平均努塞尔数比水小,自然对流传热减弱.     

随动式动态混合器掺稀混合性能研究

针对稠油掺稀过程中原混合器混合效果不佳的问题,选择满面式螺旋叶片作为混合元件,增加动力叶轮,以增强叶片对流体的剪切能力和转动频率。基于CFD仿真软件,对影响动态混合器混合效果的叶片螺距和动力叶轮两参数进行数值模拟分析,并以管内稀油体积分布情况作为评价标准,研究混合过程中混合元件几何结构的变化对混合器性能的影响规律。结果表明,叶片螺距过小将阻碍流体在管内流动,导致混合速率降低,过大则会产生流体前窜现象;动力叶轮过少则会降低元件转动频率,过多则会阻碍流体向前流动。最后将优化后的新型随动式动态混合器与原混合器混合性能进行对比,新型随动式动态混合器内稀油体积分布更为均匀,能够更好地增强稠油掺稀混合效果,有利于稠油资源的开采。     

离心泵叶轮内流体流动的有限元分析

应用有限元法,在二维、定常、不可压缩理想流体的假设下,对离心泵叶轮内流体的流动进行了分析,给出了叶片表面相对速度分布曲线及其压力分布曲线,反映了流体在叶片二侧相对运动及压力分布的不均匀性．     

含沙水下粒径对螺旋离心泵磨蚀效应的数值分析

为研究含沙水中固相颗粒粒径对螺旋离心泵磨蚀的影响,采用N-S方程和标准k-ε湍流模型对螺旋离心泵的内部流场进行数值模拟计算。结果表明,在含沙量一定时,颗粒的粒径对磨蚀影响显著,且随着粒径的增加,叶轮域的体积浓度梯度变化不均匀,更加促进了磨蚀效应,尤其对叶轮的轮缘磨损最为严重。       

氧化石墨烯-水和乙二醇混合基纳米流体对氢发动机散热影响研究

采用高导热性材料氧化石墨烯与水和乙二醇基液配比成纳米流体,研究该纳米流体对氢内燃机散热的影响规律.对比分析纳米流体的热物性随氧化石墨烯体积分数的变化规律,并利用AVL FIRE软件对氢内燃机冷却水套进行网格划分和三维数值模拟计算,得到整机冷却水套在冷却液为氧化石墨烯-水和乙二醇混合基纳米流体(乙二醇体积分数为10%,氧化石墨烯体积分数分别为0%、1%、2%、5%)时的速度分布、热流量变化以及压力损失等信息.结果表明,随着氧化石墨烯体积分数的增大,纳米流体的换热能力不断增强,冷却水腔总热流量逐渐增大;然而以氧化石墨烯-水和乙二醇混合基纳米流体作为冷却介质会引起水套进出口总压降增大,导致冷却系统水泵功率的增加.