导流型防风网的力学特性分析

应用CFD模拟软件Fluent 6.2对开孔率30%的新型导流型防风网与传统方孔、圆孔平板网的受力与结构稳定性进行了研究。分析了不同风速下方孔、圆孔、导流型3种不同开孔型式网板受风荷载作用情况。模拟结果表明:导流型防风网受风荷载作用与传统方孔、圆孔网板相比差别不大,且风荷载都是随着风速不断加大,呈现二次方性增长,当风速由3 m·s^-1增加到15 m·s^-1时,风荷载增长约20倍;不同开孔网板的力臂与固定网高之比相差不大,且随来流风速增加变化不大;产生网板阻力的主要原因是网板近壁面的前后压差和网后气流湍动形成的拖曳涡。     

开孔率对导流型防风网防风抑尘性能影响的数值模拟

应用CFD模拟软件Fluent 6.2对不同开孔率下导流型防风网的流场进行了研究,分析了网后料堆表面速度、料堆表面压力、料堆表面湍流强度等参数的分布规律,研究了开孔率对导流型防风网抑尘性能的影响。模拟结果表明:不同开孔率的防风网后存在两个速度回流区,随着开孔率的增大,速度回流区范围逐渐减小;来流风经过防风网后速度沿料堆表面逐渐增大,在料堆顶部达到最大后逐渐减小,开孔率为30%时料堆表面速度最小,降至来流风的7.1%;防风网后,由于速度回流区与渗流风上扬区相互作用,使得料堆表面湍流强度逐渐增大,在料堆顶端时湍流强度达到最大;综合分析网后料堆表面速度、压力、湍流强度的变化等因素,导流型防风网开孔率为30%时抑尘效果最佳。     

高效空气过滤器内部气相流场的数值研究

利用计算流体力学（Computational fluid dynamics．CFD）对三维交错排列的高效空气过滤器内部气相流场的特性进行数值研究,计算了不同迎面风速下过滤器的阻力和纤维的阻力系数,并将数值预测值与文献中经验公式预测值进行比较。结果表明：从过滤器入口的第一排纤维到最后一排纤维之间的流场呈周期性变化;过滤器阻力随着迎面风速的增加呈线性增加,与其它经验模型比较,过滤器阻力的数值预测值与Davies的实验关联式吻合较好;过滤器内部纤维的阻力系数随雷诺数的增加而减小,阻力系数的数值预测值和其他的经验公式预测值和理论计算值吻合较好。     

防风抑尘网开孔形式对流场的影响

应用CFD模拟软件Fluent6．2提供的标准k-ε模型，以流场数值模拟的方法对防风网结构及其网后流场进行流场模拟，研究了防风网开孔形式对物料堆表面速度、压力和湍动能变化的影响。模拟结果表明：物料堆表面风速由料堆底部沿迎风面表面向上逐渐增大，并在物料堆顶部附近出现边界层分离，使得背风面形成速度回流区；物料堆表面的压力由料堆底部沿迎风面表面向上逐渐降低，背风面则变化不大；在物料堆顶部湍动能较大，容易起尘。综合分析各个影响因素，圆形开孔防风网的挡风效果最佳。     

垂直轴5叶片阻力型风力机的动态特性

采用CFD对风轮直径为4 m的垂直轴5叶片阻力型风力机的瞬态流场进行数值模拟. 通过对不同入口风速和风力机转速条件下风力机流场和力矩系数随时间的变化情况的计算模拟,分析了垂直轴5叶片阻力型风力机的动态特性. 结果表明,流场和力矩系数的变化具有周期性,随转速增加,力矩系数的均值和周期均减小,振荡幅度增大;随风速增加,力矩系数均值和振荡幅度均大幅上涨. 力矩系数呈调制波形式,风速对曲线形态有较大影响. 随风速增大,风力机的最佳转速和风能利用率逐渐增加. 当入口风速从7.5 m/s增加到9 m/s时,风力机的最佳转速和风力机的风能利用率最大值分别从13 r/min和23.2%增加到19 r/min和25.8%.     

H型翅片管阻力系数变化规律的数值模拟预测

为辅助复杂烟气流场条件下烟气冷却器管外阻力设计计算,本研究提出一种基于翅片管数值模拟的阻力系数预测方法,对不同行列数翅片管束在不同烟气来流速度下的流场进行模拟,拟合翅片管束阻力系数及其随行列数变化的趋势。结果表明:翅片管束压降主要由惯性阻力引起;随着列数的增加,管束阻力呈明显上升趋势;增加行数或列数,翅片管惯性阻力系数降低,当行数或列数大于4时,惯性阻力系数的下降趋势变缓。利用本研究提出的流场模拟方法预测翅片管束阻力系数,可较好辅助烟气冷却器阻力设计计算。     

气体通过堆叠筛板填料的压降特性研究

单一气相通过堆叠筛板填料的压降是研究气液两相并流通过筛板填料压降的基础。文章对气体通过不同规格堆叠筛板填料的压降进行了系统的测试,并利用Realizable k-ε模型进行了数值模拟,揭示了气相流量、筛板开孔率、相对板厚、填料板间距等因素对气体压降的影响。结果表明:气相流量与筛板开孔率是压降的2个主要影响因素,压降随气量的增大而增大,随开孔率的增大而减小;受锐缘效应影响,随着相对板厚的增加,阻力系数逐渐减小;流体通过筛板后会冲击下层筛板,使得压降阻力系数随填料板间距的减小而增大。在此基础上,综合实验与模拟结果获得了气体通过堆叠筛板填料的阻力系数预测公式。     

基于微观结构的褶式滤芯拟态化模型及其过滤性能的数值模拟

基于随机多层纤维过滤介质算法建立褶式滤芯三维拟态化结构模型,对褶式滤芯内部气-固两相流动进行数值模拟,计算不同运行参数及结构参数下滤芯的压力损失及过滤效率,并与文献计算值进行比较. 结果表明,压力损失随过滤风速增大呈线性增加;随褶尖角增大,压力损失呈先减小后增加,压力损失计算值与文献计算值吻合较好. 褶尖角和过滤风速一定时,过滤效率随粒径增加先减小后增大,在给出的颗粒直径范围内存在最易穿透颗粒直径(MPPS). 不同过滤风速下,当颗粒粒径小于0.5 mm时,扩散作用使过滤效率随过滤风速增加而减小;大于0.5 mm时,惯性作用使其随过滤风速增加而增加;MPPS随风速增加而减小;本计算值与文献计算值趋势一致. 不同褶尖角下,当颗粒粒径小于1 mm时,扩散作用使过滤效率随褶尖角增大而减小;大于1 mm时,惯性作用使其随褶尖角增大而增加.     

孔板结构对梅花形孔板换热器壳程传热影响的模拟研究

采用ANSYS CFX对梅花形孔板换热器壳程的流动和传热进行了数值模拟研究,通过分析壳程流场揭示了孔板换热器壳程强化换热机理,得到了3种不同开孔率的孔板换热器壳程平均努塞尔数Nu以及压降Δp随雷诺数变化的规律。结果表明:由于孔板处流道面积较小,流体产生射流效应并伴有二次流现象,在破坏流动边界层的同时增强了流体扰动,强化了换热;3种换热器的Nu和Δp都随雷诺数的增加而增大,开孔率越低换热器的换热性能越好,但壳程压降也越大;开孔率0.215的换热器综合性能参数(Nu/Δp)比开孔率0.173和0.130的换热器平均高28.8%和50.14%。     

网状孔板纵向流换热器壳程流体流动及换热特性的数值模拟

应用CFD软件对网状孔板换热器壳程流体流动及换热特性进行了数值模拟研究,揭示了网状孔板强化传热的机理,分析了孔板间距及开孔率对其换热、压降性能的影响,推导出网状孔板纵向流换热器壳程换热与流动的准数关系式. 结果表明,流体流过网状孔板产生射流及二次流现象,强化了壳程流体的传热;在Re=2300~6300范围内,网状孔板换热器比弓形折流板换热器的Nu数增大约50%,但压降比弓形折流板换热器高约2.5倍;在研究范围内,孔板间距减小、开孔率减小均能使壳程流体的Nu数及压降增大,且Re数越大,开孔率、折流板间距对Nu数及压降的影响越大;但随开孔率、折流板间距减小,流体压降增加的速度明显比Nu数快.