水下两相冲压喷射发动机性能的数值模拟研究

为了对水下两相冲压喷射发动机的性能进行理论研究,分别对扩张段、混合腔及喷管进行分析并建立了物理模型.基于双流体模型,采用变步长的Runge-Kutta法进行了喷管内泡状流计算.综合各部分计算结果求得发动机推力与推进效率.重点研究了混合腔与入口面积比(Am/Ai)、发动机入口面积(Ai)、通气量、航行速度及初始气泡半径对发动机推力及效率的影响.计算结果表明:发动机推力和效率均随着面积比Am/Ai的增大而增大;当Am/Ai保持不变时,推力和效率随入口面积Ai的增大而增大;推力随着通气量、航行速度的增大而增大,效率却随其增大而减小;气泡初始半径增大时,发动机推力及效率同时减小.这将为两相冲压喷射发动机设计提供一定依据.     

超声速气固两相流在不同压强比下的数值模拟研究

使用FLUENT中的DPM(离散相)模型对不同压强比下的气固两相流在超声速喷管中的流动、分布等情况进行了数值模拟研究.结果显示:两相流在喷管壁上的压力分布波动较大;在较小压强比条件下,固体颗粒的速度分布较均匀;当压强比增加时,固体颗粒的速度分布在径向上呈中间高,边界低的曲线状;大的压强比能获得较高的颗粒速度和激波强度.     

水力旋流器颗粒沉降速度与分离粒度研究

在试验和流场数值模拟的基础上,对水力旋流器内部固体颗粒的运动行为进行了具体的研究.通过对固体颗粒的运动和受力分析发现:固体颗粒在沉降过程中径向合力几乎处处为零,不存在所谓的径向合力为零的一个平衡轨迹面,但存在着一个径向沉降速度为零的轨迹面,这一轨迹面就是平衡轨迹面法所要寻找的;首次推导出了该轨迹面半径与固体颗粒直径、水力旋流器自身几何参数以及操作参数之间的定量表达式.     

几何结构参数对喷射器性能影响的数值模拟

通过Fluent软件对CO2工质在喷射器中的流动进行模拟, 同时通过改变工作流体和引射流体的入口压力研究喷嘴临界截面直径对喷射系数的影响。模拟结果表明: 当保持喷射器的基本工作参数不变, 引射流体入口压力为一定值时, 喷射器喷射系数随喷嘴临界截面直径的减小而逐渐增大; 当保持喷射器的基本工作参数不变, 工作流体入口压力为一定值时, 喷射器喷射系数随喷嘴临界截面直径的增大而逐渐减小; 在喷射器的基本工作参数保持稳定时, 可以通过提高引射流体入口压力及工作流体入口压力2种方法提高喷射系数。     

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.     

基于离散单元法的单螺杆挤出机固体粒子输送特性分析

基于离散单元法,利用建模软件Solidworks、离散单元模拟软件EDEM,对单螺杆挤出机固体颗粒输送运动进行模拟。研究内容包括物料参数如颗粒的形状、大小,螺杆转速,结构参数如螺棱数量、螺棱倾角对固体输送量的影响,以及机筒内部颗粒的运动和填充情况。结果表明,单一螺杆?机筒模型存在最佳颗粒粒径、最佳颗粒形状;颗粒直径越小,填充效果越好;螺棱倾角为105°时颗粒输送量最大。     

扩张角对型面喷管的推力影响数值仿真

为了研究扩张角对型面喷管推力的影响,利用AUTO-CAD建立二维轴对称型面喷管几何模型,通过控制初始段和出口段扩张角的角度获得喷管的型面,利用FLUENT软件对喷管进行了二维粘性流动数值模拟,得到了喷管内流场的速度云图、压力云图、喷管出口的压力、轴向速度变化曲线以及喷管的质量流率,利用推力公式,运用数据处理得到喷管出口参数平均值,求得型面喷管的推力。计算结果表明:在扩张比恒定的条件下,随着喷管初始扩张角的增大,喷管的推力先增大,而后保持不变;随着出口扩张角的增大,喷管的推力逐渐减小。这项研究可为固体火箭或导弹发动机的设计奠定了基础。     

喷管结构因素对喉部沉积影响的实验研究

本实验研究中使用了小型固体推进剂火箭发动机及不同结构参数的喉部组件,用于研究喷管结构因素对喷管喉部沉积的影响.在实验中成功地观察到了喷管喉部沉积的现象,并且获得了结构因素(包括喷管喉衬的厚度、喉部表面的粗糙度、收敛角及喉部过渡园弧半径)对喷管喉部沉积影响的初步规律.其中,喉衬厚度的影响是最显著的.实验结果为喷管喉部沉积机理的研究提供了依据,并且提出了可用于消除喷管喉部沉积现象的措施.     

π型管液固两相冲刷腐蚀数值模拟

输油管道系统常常会发生冲刷腐蚀现象,冲刷腐蚀现象产生的主要原因是颗粒对壁面的撞击。使用DPM模型研究固体颗粒对管壁的冲蚀作用,分析π型管的流动特性,研究流体速度、颗粒质量流量、颗粒直径以及颗粒密度对管道冲刷腐蚀速率的影响。模拟结果表明,π型管道在弯头处冲刷腐蚀最严重;当流体速度增大、颗粒质量流量增多时,最大冲刷腐蚀速率增大;当颗粒直径和密度增大时,冲刷腐蚀效果削弱。     

离心式杂质泵蜗壳内部流场数值模拟

利用计算流体动力学分析软件,对离心式杂质泵的内部流场进行了数值模拟.计算了颗粒直径为0.076mm,固相体积分数为10%的两相流工况下的三维湍流流场,得到了蜗壳内的速度、压力和固相体积分数分布等流动信息.计算结果表明：自进口至最大半径处蜗壳内的速度不断减小,压力逐渐增大,颗粒体积分数随半径增大而增大.     

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.     

Experimental Study and Numerical Simulation on Spray Characteristics of New-Type Air-Assist Nozzle

To investigate the spray characteristics of a new-type air-assist nozzle, three-dimensional laser phase Dopper analyzer (PDA) was used to measure the spray parameters. The external flow fields of the nozzle were simulated by means of computational fluid dynamics (CFD). The distributions of the diameter and the axial velocity for the droplets were analyzed respectively. The results indicate that, the mean diameter of the droplets fluctuates along the center axis. The distance between the measurement point and the nozzle increases, the axial velocity of the droplets decreases. The further the measurement point from the center axis is, the smaller the axial velocity of the droplets is. With the increase of the nozzle pressure drop, the axial velocity of the droplets improves while the mean diameter of the droplets is reduced, and the distribution uniformity of the droplets is better for the diameter. The simulation result agrees well with the experimental data. The average deviation ranges from 3.9% to 7.7%.     

CFD simulation of an industrial hydrocyclone with Eulerian–Eulerian approach: A case study

In the present study, a three-dimensional computational fluid dynamics simulation together with experimental field measurements was applied to optimize the performance of an industrial hydrocyclone at Sarcheshmeh copper complex. In the simulation, the Eulerian–Eulerian approach was used for solid and liquid phases, the latter being water. In this approach, nine continuous phases were considered for the solid particles with different sizes and one continuous phase for water. The continuity and momentum equations with inclusion of buoyancy and drag forces were solved by the finite volume method. The k–ɛ RNG turbulence model was used for modeling of turbulency. There was a good agreement between the simulation results and the experimental data. After validation of the model accuracy, the effect of inlet solid percentage, pulp inlet velocity, rod inserting in the middle of the hydrocyclone and apex diameter on hydrocyclone performance was investigated. The results showed that by decreasing the inlet solid percentage and increasing the pulp inlet velocity, the efficiency of hydrocyclone increased. Decreasing the apex diameter caused an increase in the hydrocyclone efficiency.     

Spray Characteristics of Non-Circular Nozzle in Air-Assisted Injection System

In order to analyze the spray characteristics of non-circular nozzle holes based on the air-assisted spray system, the spray characteristics of circular and non-circular nozzles were studied under the pressure of 0.2-0.6 MPa and the spray volume of 1000-5000 mL/h. Elliptical nozzle and triangular nozzle are classified as non-circular geometries. The spray cone angle was measured by processing the spray image captured by a CCD camera. The measured spray cone angles of the circular nozzles were an...     

圆形液体浸没射流冲击驻点传热的数值模拟

对圆形液体浸没层流射流的流场结构和冲击驻点的单相传热进行了数值模拟．考虑的因素为喷嘴直径、喷嘴至冲击板距离、射流速度和加热面尺寸等．计算结果表明：冲击板上涡的位置随Ｒｅ的增加而远离对称轴．对于充分发展的管形喷嘴而言,驻点换热随射流出口Ｒｅ的增加和喷嘴直径的减小而增强;在５＜Ｚ／ｄ＜９内出现峰值,与加热面尺寸无关．     

激光干涉成像两相流粒径空间分布测量

为了实现两相流粒径空间分布的测量，研究了激光干涉成像测量技术．激光干涉成像测量技术利用片状脉冲激光束照射粒子场，用数码相机拍摄粒子的散射光干涉图像，并从粒子干涉图像中获取粒子空间位置和粒径分布信息．利用激光粒度仪验证激光干涉成像测量技术的粒径测量精度．实验证明，该技术有较高的测量精度．对水喷雾场的不同片状区域进行测量，从而获得两相流的空间粒径分布．结果显示，所测喷雾场平均粒径由中心区域向边缘区域逐渐变小，大粒子基本集中在中心区域，小粒子基本集中在边缘区域．该方法为研究两相流流场特性提供了一种有效的测量手段．     

喷嘴流量特性对直接空冷机组喷雾增湿系统冷却效果影响的数值研究

为研究雾化喷嘴的流量特性对喷雾增湿系统冷却效果的影响,对喷嘴采购提供参考,以计算流体力学理论为基础,建立了某600MW直接空冷单元数值计算模型,采用离散相模型对液滴轨迹进行跟踪,以"有效水份额"来衡量喷雾增湿系统的冷却效果,并确立了汽轮机排汽压力计算方法。结合喷嘴在空冷单元内的布置位置,以普通工业实心锥形喷嘴为对象,分别研究了雾化压力、雾化角、流量系数及喷嘴孔径对冷却效果的影响,结果发现雾化压力、流量系数和雾化角对冷却效果有很大的影响,而喷嘴孔径对冷却效果的影响却不大。     

细水雾灭火喷嘴的雾化特性测量

为了改善喷嘴的雾化效果和研究其喷雾过程，对直射式灭火喷嘴进行了加旋芯改进和实验测量.初
步探讨了旋芯式喷嘴的雾化机理，简述了三维相位多普勒粒子测速仪(PDPA)的系统参数、测量原理和测量
过程.施加不同的喷雾压力，分别测量了喷嘴无旋芯和有旋芯时的喷雾锥角并进行比较.在2.5 MPa喷雾压
力时，测量了旋芯式喷嘴喷射的雾滴分别在喷雾中心和边缘处的索太尔雾滴直径(SMD)、轴向速度、径向
速度和切向速度并进行对比.结果表明，与没加旋芯的喷嘴相比，加旋芯的喷嘴有更大的喷雾锥角和更好
的雾化效果，其雾化过程符合稳定性理论规律；在喷雾中心和边缘处，喷雾参数有显著的区别.     

颗粒物在通风管道壁面上沉积的数值分析

为了探究颗粒物在通风管道壁面上的沉积特性,采用欧拉-拉格朗日方法,对粒径为0.003~30 um的颗粒在水平二维粗糙管道及光滑管道内的运动进行了模拟研究,并将两种情况的计算结果进行对比.首先,采用RSM模型得到两种管道内的时均流场,然后采用随机轨道模型得到颗粒物的运动轨迹并计算沉降速度.结果表明粗糙元增大了颗粒的沉降速度,对颗粒沉积的影响在粒径为1 um左右时最为显著,沉降速度提高约3个数量级,且在管道底面布置粗糙元还会增大顶部光滑壁面的颗粒沉降速度.