井下旋流工具结构参数优化

研究旋流工具参数的优化问题,应用UG三维建模软件和Fluent流体软件建立旋流工具、气液两相流和离散相模型.从出口面粒子直径和粒径分布的角度,分析了喉管长度、旋流筒扩散角、喷嘴直径等参数对雾化效果的影响.分析发现,平均粒径会随着喉管长度、旋流筒扩散角、喷嘴直径的增大而呈先减小后增大的变化趋势.最后,根据其变化趋势对旋流工具结构参数加以优化.     

旋流喷嘴内部流场的数值模拟和实验研究

为了揭示旋流喷嘴内部流动机理,有效预测其外部雾化特性,采用VOF多相流模型和RNG κ-ε湍流模型对旋流喷嘴内部的气液两相流动进行了数值模拟.通过对喷嘴结构进行合理的网格划分和特殊边界条件设置,计算了喷嘴内部的速度场、压力场和空气芯的形状尺寸.分别通过激光测速仪和高速摄像仪测量出口速度、空气芯的直径和雾化半锥角,对计算结果进行了验证.结果表明,旋流喷嘴内部流动为Rankine涡结构,其雾化特性如雾化角和液膜厚度等可以通过分析出口处流场得到.     

双层气雾化喷嘴突出高度的数值研究与分析

采用计算流体软件Fluent数值模拟的方法,通过对双层气雾化喷嘴气流场、颗粒粒径以及温度场的数值模拟,研究分析了导液管突出高度对气流场、颗粒粒径以及温度场的影响．研究结果表明,模拟结构中导液管突出高度为6mm时气流场结构最优,雾化所得粒径最小．此外,论文总结了气雾化过程中液滴在特殊气流场中破碎的主要过程,为双层气雾化喷嘴结构设计及机理研究提供了理论依据．     

氦气驱动水射流雾化特性的数值模拟研究

为了研究水射流的雾化特性,通过Fluent软件对3种实验工况下氦气驱动水柱的雾化过程进行了二维数值模拟,这3种实验工况分别是常温常压下直喷嘴圆管内气/液相管道长度比为1∶1、1∶2和2∶1的0.25 MPa氦气驱动水射流。分别采用Standard k-ε、RNG k-ε、Realizable k-ε湍流模型和VOF模型,研究在氦气驱动下的射流雾化特性,对数值模拟结果与实验结果进行了比较,并且对不同气/液相管道长度比的数值模拟结果进行了比较。模拟结果表明:在采用Standard k-ε湍流模型对氦气驱动水柱进行数值模拟时,在气液混合液体进入管口附近,由于混合液体中氦气压力大于大气压,产生初次雾化现象,随后前后液相的相互碰撞以及空气动力与液柱的相互作用是二次雾化现象产生的主要原因,管内观测点压力先增大后减小,雾化锥角呈单调递减变化,与实验结果变化趋势整体一致;对比直喷嘴圆管不同气/液相管道长度比的数值模拟结果,当气/液相管长比为2∶1时雾化锥角最大,气/液相管长比为1∶1时雾化锥角稍小,气/液相管长比为1∶2时雾化锥角最小。     

半干法压力旋流式喷嘴雾化性能数值模拟

对压力旋流式脱硫雾化喷嘴雾化特性进行了数值模拟研究,分析了各因素对雾化液滴粒径的影响,得到了喷嘴下游流场内液滴粒径和速度空间分布.计算结果表明:雾化液滴粒径与雾化压力和喷嘴直径成正比,与雾化介质黏度和表面张力成反比;液滴速度沿轴向方向急剧衰减,在距喷嘴200mm处几乎不发生变化,而在径向方向上呈中心低,边缘高的分布;在破碎和聚合的作用下,液滴粒径沿轴向方向呈先减小、后增加的趋势,大颗粒主要集中在雾炬外围.试验结果与计算值基本吻合.     

离心喷嘴内部流动与液膜初级破碎的耦合模拟

了更准确地预测喷射特性,揭示喷嘴结构对雾化过程的影响,采用VOF多相流模型和大涡模拟湍流模型对航空发动机离心喷嘴内部流动和液膜破碎过程进行了耦合的CFD模拟,捕获了清晰的气液相界面以及油膜的不稳定波和初级破碎现象.模拟结果表明：供油流量增大时油膜的破碎形态由波浪式破碎和轮缘破碎变成穿孔式破碎,这主要是由于喷嘴结构造成的周向扰动对液膜破碎过程产生了较大影响、使液膜破碎长度缩短的缘故.数值计算的喷雾锥角和油膜破碎长度分别与实验测量值和半经验公式计算值符合良好.     

一种七喷嘴细水雾喷头的设计与仿真

为解决单喷嘴细水雾喷头雾化锥角较小及多喷嘴组合式细水雾喷头体积与流量较大等问题,设计一种新型直射混合旋流式七喷嘴的细水雾喷头,研究喷头结构参数与型式对喷头雾化效果的影响,并在多个压力工况下对最优结构配比喷头进行数值模拟。仿真结果表明:新型七喷嘴直射混合旋流式细水雾喷头能够获得较大轴向动量和径向动量,且由7个喷嘴有效地增大了喷头的雾化保护锥角,在1.2 MPa工况理想状况下喷雾保护锥角最大可达146.3°,流量特性系数K在3.82~3.87之间,具有足够的喷射强度。       

转炉一次除尘新OG系统高效喷淋塔喷嘴雾化效果的实验研究

作为转炉一次除尘新氧气转炉煤气回收(OG)系统的核心设备之一,高效喷淋塔喷嘴雾化效果直接影响系统的运行效率。基于闪光摄影法并利用图像处理技术对不同流量下压力旋流式喷嘴雾化效果进行实验研究,通过粒径分布图与跨径值对液滴雾化均匀度进行定性与定量评估。结果表明:随着液滴的下降,小粒径液滴的数量增加,液滴粒径分布均匀性变差;不同孔径的压力旋流式喷嘴,雾化场索太尔平均直径(SMD)随流量的增加而增加;本文研究的压力旋流式喷嘴,在孔径为1.5 mm、流量为0.15 kg/s时,SMD值最小,雾化效果最好。     

空间模式下柱状射流雾化特性研究

应用线性不稳定理论对柱状射流雾化过程中液滴破碎机理进行了理论分析,利用简正模态法和贝塞尔函数的性质推导出了射流破碎色散关系,并分析了韦伯数和角向模数对柱状射流的影响.采用空间模式对射流破碎进行分析,得到了破碎过程中的射流雾化平均粒径计算式.利用液柱喷嘴组合试验台进行了不同喷嘴组合下柱状射流雾化粒径验证实验,实验结果与线性不稳定模型的计算结果基本吻合.     

冲击式气流喷嘴雾化模型

针对冲击式气流喷嘴的雾化特点,考虑气流的冲击作用及表面张力对雾化过程的影响,从液膜受力平衡角度,建立了冲击式气流喷嘴的分阶段雾化模型。分析气流速度、液孔与气孔的相对位置对雾化滴径的影响,模拟结果与实验结果基本一致。