基于ANSYS的闸阀阻力系数研究

应用有限体积法,借助专用于分析二、三维流体流动场的先进工具——ANSYS软件的FLOT-RAN CFD工具,分析计算了闸阀的内部流场特性。依据流场的压力分布计算了不同开度、进口速度和内径下闸阀的阻力系数。指出阀门的阻力系数不仅与开度、进口速度有关,还与管径相关;不同管径的阀门,在同一开度、进口速度下的阻力系数不同。     

剪切啮合型转子混炼区域流场分析

建立剪切啮合型转子混炼区域模型,假设胶料为幂律流体、流体稳定为层流、忽略惯性力和重力、流体不可压缩、流场壁面无滑移、流场流体全充满、流场等温,并采用转子旋转、密炼室壁静止的实际速度边界和压力零点设置,对剪切啮合型转子的混炼区域流场进行有限元分析.结果表明,转子流场具有大片高压区和低压区,能很好地分散混合与分布混合短纤维/橡胶复合材料.     

管道流场中非平稳信号的希尔伯特黄变换处理方法

在管道流场中,基于希尔伯特黄变换(HHT)的非平稳信号的处理分析已经成为了目前的研究热点,从管道流场中流体信号的去噪、流型识别以及流体动态特性等方面综述了HHT的应用情况,分析了IMF能量与流体运动特性的内在关系。提出了采用流体运动的状态参数进行分析流体湍流运动的内在机理的新方法,并对管道流中流体运动规律的研究进行了展望。     

从流场直接导出流动反应器的停留时间分布（英文）

停留时间分布(RTD)是化学反应工程学发展中的一个重要概念,在反应器的诊断和优化方面发挥着重要作用.过去RTD常通过示踪实验获得,以示踪剂来追踪反应流体的流动;现今RTD的数值模拟也基于同一思路.从流体的停留时间是反应器内流场属性的概念出发,提出了直接从流场数值模拟来导出RTD的算法.一种是沿流线积分得到流体粒子的停留时间;第二种是基于流体粒子在流场中随机游动的概念,累计流体粒子历经各计算网格的停留时间.以流场中一典型网格为例,证明了两种算法的等价性;用反应器的数值算例,验证了两种方法求出RTD的一致性.还讨论了流场网格大小对准确导出RTD的影响.     

管道流场中非平稳信号的希尔伯特黄变换处理方法

在管道流场中,基于希尔伯特黄变换(HHT)的非平稳信号的处理分析已经成为了目前的研究热点,从管道流场中流体信号的去噪、流型识别以及流体动态特性等方面综述了HHT的应用情况,分析了IMF能量与流体运动特性的内在关系。提出了采用流体运动的状态参数进行分析流体湍流运动的内在机理的新方法,并对管道流中流体运动规律的研究进行了展望。     

八棱同步转子密炼机流场的动态模拟

从黏弹性流体角度出发,运用专业黏弹性流体软件Polyflow对八棱同步转子流场的混炼过程进行了动态模拟分析。通过对八棱同步转子每转36°均匀选取的10个瞬态流场模型模拟结果的分析,得到八棱同步转子流场的一些规律,对转子构型的优化设计提供了一定理论依据。     

搪玻璃反应釜流场特征的数值模拟

为了研究化工行业中常用的搪玻璃反应釜内的流场特征,用UG(Unigraphics)建立实际搅拌釜的三维简化模型,然后导入Gambit中进行网格划分,最后应用Fluent数值模拟,得到了不同转速、流体介质和搅拌形式下反应釜的流场特征并进行对比分析。结果表明:转速改变,流体的速度和压力分布情况相同,仅仅是数值上有所改变,转速的增加使得搪玻璃温度计套表面所受压力增加;不同流体介质下,流体的流场有所差别,粘性较大的流体介质流场速度扩散相对要差,搪玻璃温度计套所受压力较小;对比3种不同搅拌形式(桨式、叶轮式和框式)下的流场发现,叶轮式搅拌器比桨式的流体速度扩散要好,框式搅拌器的流体速度分布最均匀,但是框式搅拌釜流场中搪玻璃温度计套所受压力也最大。     

旋转管式膜分离器流场测试

采用理论和实验结合的方法系统地研究了旋转管式膜分离器内的流场特征.理论部分讨论了膜器内流体运动的稳定性,得出无轴向流和渗透流时Taylor涡的流线以及有轴向流和渗透流时临界Taylor数的表达式.实验部分采用激光粒子成像测速系统(PIV)对膜器环隙间的流场进行实测,分别测试了无轴向流和渗透流、有轴向流而无渗透流、轴向流和渗透流同时存在时膜器环隙间的流场.最后分析了环隙子午面流体的轴向和径向速度分布,理论和实验结果一致.     

微波萃取器内流场的分布和改进

为了考察自行设计的微波萃取器是否符合连续生产时流体流动的要求,用激光多普勒测速仪测定了该萃取器内流体的轴向速度和切向速度,得到流体轴向速度和切向速度在内外环隙不同层数间的分布;考察了流体轴向速度在不同旋转度θ上的分布,讨论了入口流速Q的影响,并将测得的数据用Matlab软件编程绘出二维和三维图.将初步设计的微波萃取器的实验数据图与PHOENICS软件模拟的流场分布图作比较,两者吻合较好.利用PHOENICS软件对两次改进设计的微波萃取器作流场模拟和分析,得到两次改进设计对流场分布有较大影响.第2次改进设计使其内筒呈锥台,既能有效地吸收微波能,又能使流体内部形成大漩涡.     

起旋粗螺纹间隙中流体流动特性的PIV实验研究

利用粒子图像测速(PIV)技术对不同介质流体在垂直粗螺纹间隙中的螺旋流动进行全流场测量。用Tecplot软件进行粗螺纹间隙中螺旋流场显示并对沿流动方向上的流体速度进行提取。分析了不同流量条件下,粗螺纹间隙中不同介质流动流场瞬时特性、沿流动方向上流体速度分布特征和涡量场分布特征。结果显示:流体在粗螺纹间隙中存在高速区和低速区,随着流量的增加,高速区速度逐渐增大,面积逐渐减小,涡旋强度增加,正涡逐渐下移,负涡位置基本保持不变。在粗螺纹间隙中流体介质的粘度对螺旋流场的影响较小。     

角式调节阀流量特性的数值模拟及分析

以角式调节阀为研究对象,应用CFD软件对其内部流场进行了三维数值模拟,得到了流量特性曲线、流道内的速度场及压力场分布。通过不同流向时的流动特性对比分析,说明流闭型可相对提高流量系数。     

一种基于特斯拉阀结构的微混合器设计、模拟及其试验研究

微混合器是常见的用于流体混合的设备,由于特斯拉阀结构简单稳定,流动方式特殊,具有开发微混合器的潜质。本文通过数值模拟的方法,在特斯拉阀结构以及前期研究的基础上,改进并优化了一种特斯拉型的微混合器,利用流体力学软件（Fluent）研究了不同θ角度以及不同雷诺数下的混合程度,并对该结构的混合效果进行了流场分析以及试验验证。结果表明,该新型微混合器的最佳几何参数为θ=30°。两股流体在Re=52.5、混合长度为50mm时,混合程度η=0.9647,体系压降为330.45Pa。该微混合器的操作压降较低,相对于先前结构,混合性能更好,混合长度更短。     

新型压力调节阀内部流场的数值模拟

目前装配式输油管线与成品油管道对接时,需要使用压力调节阀进行节流、减压来保证装配式管线的安全.为了确定一种新型压力调节阀能否安全可靠地工作,本文采用了数值模拟分析的方法对其进行研究.利用计算流体力学软件对压力调节阀内部流场进行仿真,通过模拟不同开度下的流场情况得到速度、压力分布的可视化图像,并分析得出调节阀的理论流量特性曲线.在此基础上对该调节阀在实验台进行了试验,得到的试验结果与模拟结果误差为11.5%,进一步验证了模拟结果的准确可靠性,得到了该调节阀的流场速度、压力云图及近似快开型的流量特性.研究结果表明:该新型压力调节阀具有比较好的节流、减压能力,能够安全可靠地应用于两种管线对接的工作状况中.     

基于旋转浮阀的复合曝气器在曝气池中的应用及CFD模拟

基于气体通过阀片后能在阀盖四周形成旋转流场的特点，本文将旋转浮阀应用于曝气池中，以提高其充氧性能。在旋转浮阀四周均匀排布6个气泡石，即旋转浮阀-气泡石复合曝气器；在长宽高为800mm×600mm×910mm的透明有机玻璃池内，以空气-清水为体系，进行曝气实验。为了考察旋转浮阀形成的旋转流场对曝气的影响，以塔内件领域常见的F1浮阀以及气泡石为基准进行实验比较。结果表明，与F1浮阀-气泡石复合曝气器相比，旋转浮阀-气泡石复合曝气器的中心测量点与边界测量点的溶解氧浓度更接近，充氧均匀性指数也更小，说明了旋转浮阀能促进气泡分布均匀，减少传质死区。相比于F1浮阀-气泡石复合曝气器，旋转浮阀气泡石复合曝气器提高了氧总传质系数、氧传质速率、氧传质效率和曝气效率；相比于气泡石曝气器，旋转浮阀-气泡石复合曝气器提高了氧总传质系数、氧传质速率，但降低了氧传质效率和曝气效率。本文还利用CFD模拟流场分布，解释了旋转流场的产生及其提高曝气充氧能力的原因。     

COSMOSFloWorks在波纹管截止阀流场分析中的应用

介绍了以COSMOSFloWorks软件进行流场分析的原理。通过对波纹管阀不同开度下的流场分析,寻求阀门薄弱环节,从而为波纹管阀结构优化设计提供依据。     

齿边浮阀塔内气相流场的数值模拟和分析

A three-dimensional computational fluid dynamics （CFD） model for gas flow through a serrated valve tray was presented. The flow field, as well as the dry-pressure drop of the valve under the full-opening condition was simulated based on the proposed model by using FLUENT 6.0 software. Compared with the values of dry-pressure dro.p in different turbulent models, the.simulated.results using RNG κ-ε model are in reasonable agreement with experimental data, indicating that RNG κ-ε model is suitable in simulating gas flow through the serrated valve tray. Then the CFD model combining RNG κ-ε model was used to study the three-dimensional gas flow through the considered serrated valve tray. The simulated results showed that various eddies existed on the serrated valve tray, and both the eddy and the non-eddy areas were nearly equal. The existence of addendum can decrease the eddy area caused by gas passing through the lateral outlet slots. The size of eddies can be reduced by optimizing the distance between valves.     

黑水阀内腔半径对流场的影响分析

以煤气化装置中最为关键的阀门——黑水阀为研究对象,通过建立不同阀体内腔半径的黑水阀模型,采用数值模拟计算的方法研究了阀体内腔半径对阀内流体流动的影响。结果表明,增加内腔半径可在一定程度上改善阀内流体的流动情况,在实际生产中可结合生产成本合理增加内腔半径。     

注射成型止逆环的数值模拟

止逆环是注射成型机塑化段的关键部件之一,其设计的好坏直接影响机器的性能和制品的质量。利用Fluent有限体积软件对注射成型止逆环中的非牛顿流体等温流动进行了三维模拟分析,得出止逆环流道的速度场和压力场,并对速度场和压力场进行了讨论。利用以上流场计算结果,对止逆环元件的注射特性和混合特性进行了分析。     

Numerical calculation and experimental validation of safety valve flows at pressures up to 600 bar

A numerical valve model has been validated to predict the discharge capacity in accordance to the requirements of valve sizing method EN ISO 4126‐1 and the opening characteristic of high‐pressure safety valves. The valve is modeled with computational fluid dynamics software ANSYS CFX, and the model is extended with the Soave‐ Redlich–Kwong real‐gas equation of state to allow calculations at pressures up to 3600 bar. A unique test facility has been constructed to perform valve function and capacity tests at operating pressures up to 600 bar with water and nitrogen. For gas flows, the numerical results and the experimental data on mass flow rates agree within 3%, whereas deviations in flow force are 12% on average. The inclusion of fluid‐structure interaction in the numerical method improves the results for the flow force well and also gives insight into the valve dynamics of an opening safety valve. In a comparison between the experimentally and numerically determined liquid mass flow rates, a model extension accounting for cavitation reduces overpredictions by a factor of 2–20% for smaller disk lifts and decreases the deviations in flow force from 35 to 7%. At higher disk lifts, the effect of cavitation is less, and experimental and numerical mass flow rates agree within 4% and flow forces within 5%. © 2011 American Institute of Chemical Engineers AIChE J, 2011     

Characteristics of transient blood flow in MHVs with different maximum opening angles using fluid-structure interaction method

A numerical analysis has been performed to investigate the characteristics of two-dimensional transient blood flows interacting with the leaflet motion in a bileaflet mechanical heart valve with different maximum opening angles, located in the aortic position. Here, for one cycle of heartbeat the analysis has been carried out in the light of fluid-structure interaction since the blood flow and the leaflet motion are coupled with each other. Blood has been assumed to be a Newtonian and non-Newtonian fluid, where the Carreau model has been used for the simulation of non-Newtonian fluid. Physiologic ventricular and aortic pressure waveforms have been used as flow boundary conditions at the ventricle and the aorta. A finite volume computational fluid dynamics code and a finite element structure dynamics code have been used concurrently to solve the flow and the structure equations, respectively, where the two equations are strongly coupled. Flow fields, leaflet behavior, and shear stresses with time have been obtained. Also the discharge and the regurgitation flow rates have been calculated. The maximum shear stress, an important issue for valve hemodynamic analysis, has been found in the vicinity of the contact point where a leaflet contacts with housing in the final stage of the closing phase.