一种新的低含液率气液两相流槽式孔板压降倍率相关式

为准确测量凝析天然气流量,对低含液率气液两相流条件下槽式孔板的压降相关式进行了实验研究。总结了孔径比为0.50、0.60和0.75的槽式孔板气相压降倍率FG随Lockhart-Martinelli参数X、气体Froude数Frg和孔径比b变化的规律;将X、Frg和b作为变量对Murdock相关式进行修正,提出了一种新的适用于不同孔径比槽式孔板的压降相关式,并与前人建立的标准孔板压降相关式进行了对比分析。结果表明：对于3种不同孔径比的槽式孔板,所提出的相关式流量计算精度最高,平均相对误差均小于4%。     

微重力环境下水平方管内气液两相流动特性的数值研究

基于数值方法,采用流体体积函数模型(volume of fluid,VOF)对10-4g0和g0重力环境下水平方管内空气-水两相流和制冷剂R134a蒸汽-液体两相流进行数值模拟,分别得到泡状流、弹状流、搅混流和环状流4种典型流型,但两种混合物在流型上存在较大差异。通过对数值结果的统计分析,得到两种混合物在不同重力环境下的压降分布。结果显示,微重力下两种混合物的压降均大于常重力环境,且压降都随气、液速度的增大而增大;相同工况下,空气-水的压降大于R134a蒸汽-液体两相流的压降。将得到的压降数值结果与均相流模型、Friedel模型和Chisholm模型依次进行对比。重新根据分液相雷诺数(Reynolds)将流动分为层流区、过渡区和紊流区,并对Chisholm关系式进行了修正。结果显示,修正后的压降模型能较好地预测微重力环境下的气液两相流动压降。根据汽液两相流动特性,分析了发生以上现象的原因。     

螺旋折流板换热器热力设计方法及其实验校核

提出了用于螺旋折流板换热器壳侧阻力及换热性能预测的关联式,即通过一系列修正因子对流体掠过理想管束的阻力及换热关联式进行修正后获得具体换热器的阻力及换热性能参数,并基于Bell-Delaware方法,总结了用于螺旋折流板换热器的热力设计方法,该方法可用于螺旋折流板换热器的设计和校核。同时,选用一台螺旋折流板油冷器实际产品进行了实验测试,获得了其壳侧压降和总传热系数,并将测试获得的壳侧压降和总传热系数用于热力设计方法的校核,通过对比发现,所提出的热力设计方法可以基本满足工业设计的初步设计要求。     

节流装置测量气水两相流量的研究

基于修正后的均相流流量模型,在空隙率测量的基础上,采用文丘里管测量气水两相流的总流量和液相流量。测量的均方根误差小于 5%,测量模型对文丘里管和孔板均是适用的。同时介绍了另一种基于均相流模型的测量气水两相流总流量的方法,测量模型的系数经过修正后同样适用于文丘里,测量的均方根误差小于 5%。     

锅炉内螺纹管汽液两相流摩擦压降特性试验研究

在压力为8～10 MPa、质量流速为350～600 kg/(m2.s)、含汽率为0～1的工况范围内,对直径为38.1 mm、壁厚为7.5 mm的六头内螺纹管中汽液两相流体的摩擦压降特性进行了试验研究,试验段采用水平绝热布置。试验结果表明:压力对两相流摩擦压降的影响很大,两相流摩擦压降倍率随压力增加而减小,在临界压力附近趋近于1;两相流摩擦压降倍率随含汽率增加而先增加,然后有减小的趋势;两相流摩擦压降倍率也随质量流速增加而减小。并对用于计算汽液两相流体摩擦压降的试验关联式中的B系数进行了讨论。     

基于二氧化碳工质的回热器振荡流实验与模拟研究

采用二氧化碳气体作为斯特林发动机内部循环工质可以实现机器长时间运行，降低成本。为探究二氧化碳工质在回热器中的流动特性，完善斯特林循环分析方法，更好地设计和优化基于二氧化碳工质的斯特林发动机，本文基于CFD方法建立了有限体积模型和振荡流模型，并搭建了振荡流实验台进行实验验证，获得了二氧化碳在金属丝网回热器中的压降、摩擦特性和流阻关联式。随后发现热吹和冷吹过程中流阻关联式的差异较大，在高雷诺数下（1 733＜Re＜3 587）二氧化碳和空气流阻关联式差异小于10%，在低雷诺数下（Re＜1 733）两者相差超过10%。此外，对二氧化碳工质循环率进行了修正，拟合得到了循环率与频率和目数的定量关系式。该流阻关联式和循环率可为优化回热器设计、完善斯特林循环分析方法提供理论支持。     

颗粒帘换热器颗粒均流装置的设计与实验

基于气粒两相快速热平衡原理,为保证颗粒帘换热器的效率,有必要使气流与颗粒均匀接触。针对颗粒均匀问题,设计一套以多孔板为主要部件的均流装置,并探究多孔板孔径及孔间距对均流效果的影响。结果表明:多孔板错列布孔,孔径6~10mm、孔间距35~50 mm的情况下,颗粒均流效果与孔间距的大小成反比,低于40mm后不再明显变化;孔径10mm、孔间距40mm的多孔板,颗粒均流效果较好。     

PEMFC流场板流体压降研究

流体压降是质子交换膜燃料电池(proton electrolyte membrane fuel cell,PEMFC)流场板设计的一个重要指标。以25 cm2单蛇形流场板为研究对象,选取单相流及不同的二相流模型,同时考虑膜电极(membrane electrode assembly,MEA)在组装后压缩变形凸进流道中对流通有效截面积的影响,模拟计算流体压降,并与流阻实测值进行比较。结果表明:在低于1 500 m A/cm2的常用工况下,基于English-Kandlikar二相流模型,同时考虑MEA组装变形影响的流体压降计算值与实测值最为接近。该结论对流场设计具有参考意义。     

双馈式风机控制器参数整定的实用方法

随着应用场合的不同,风电场模型参数需要相应改变。现在主流的风电场大多采用双馈式风机,而双馈式风机模型中PI控制器参数修正问题少有文献谈及。针对此问题,在PSCAD/EMTDC仿真平台下,忽略风机启动的暂态过程,转子侧、网侧变流器分别采用定子磁链定向、电网电压定向控制策略,建立了转子侧、网侧变流器均采用SPWM调制的直接功率控制模型。给出了基于传递函数的控制器参数整定方法,适用于双馈式风机的控制器参数的修正。模型详细参数采用GE1.5 MW双馈式风机组成的风电场模型参数。与Matlab/Simulink下仿真结果对比可知,该整定方法取得了较理想的效果,在两个仿真平台中输出参量具有较好的一致性。     

κ-ε-κ_ρ模型的C_μ修正及三维强旋气相流场预报

采用直旋流修正的气相湍流κ－ε－κ_ρ－模型,对旋风炉炉内有旋流、回流的气 相湍流流场进行了模拟和分析,给出了气相速度场的分布情况,对ｃ_μ修正与未修正 的计算结果进行了比较,表明预报结果是合理的,揭示了旋风炉炉内的气相流场具有 强旋湍流各向异性的特点。     

三角孔多孔板水力空化杀灭大肠杆菌的研究

实验基于自主研发的新型多孔板水力空化空蚀反应装置,选取病原微生物中较常见的大肠杆菌为指示菌,用压力数据采集系统测定了空化空蚀工作段的压力,用琼脂平板计数法检测空化空蚀作用前后大肠杆菌的菌落数,同时用生物显微镜观察其形态变化。通过不同孔口流速、不同菌液的初始浓度和不同几何参数的多孔板对大肠杆菌进行空化空蚀实验,分析了空化数、孔口流速、大肠杆菌初始浓度、孔口数量、孔口大小和孔口排列方式对大肠杆菌杀灭率的影响,阐述了水力空化空蚀作用对大肠杆菌的杀灭机理。     

湿蒸汽两相流流量的测量研究

该文通过用高温高压度验条件下导出的汽水两相流通过节流元件的压降与流量和干度关系式的计算分析，发现了在一定的干度范围内，湿蒸汽两相流的载热量与通过节流元件的压降间存在着单值函数关系，因而提出了可用一个节流元件进行湿蒸汽两相流载热量与折算干饱和蒸汽流量测量的新方法，并通过现场测试与标定，证明了此种方法具有较高的测量精度，很好的实用价值及广阔的应用前景．表２参２     

多孔板压力特性的试验研究

本文基于浙江工业大学水力学实验室设计的多孔板水力空化装置,采用SINOCERA-YE6263动态数据采集分析系统对多孔板下游压力的时均和频谱进行了试验研究。探讨了不同孔口形状、数量、大小、布置方式对多孔板下游压力的影响,结果表明:孔口按梅花形分布对多孔板下游压力的恢复有一定的抑制作用,孔口形状对多孔板下游时均压力的影响不大。孔口数量、大小、布置方式对脉动压力功率谱有直接影响,试验结论可为多孔板的设计提供依据。     

Investigation into Behavior of a Steam-Water Mixture Flow Through Holes in a Submerged Perforated Sheet at High Void Fractions

Processing of experimental data on the pressure difference across a submerged perforated sheet (SPS) revealed that, at sufficiently high void fractions under SPS, the pressure difference across it became less than the pressure difference for the pure steam stream with the same flowrate. To find the cause of this, the effect of a liquid film, which can be formed on the SPS upstream surface as a result of water droplets’ impact and can smooth over sharp edges of holes in SDS, was examined. This can decrease the pressure drop across the sharp edges of holes. This assumption was checked through numerical solution to several model problems in the axisymmetric formulation for a steam flow in a round pipe with an orifice. The flow of steam and water was modeled using the viscous incompressible liquid approximation, while the turbulence was described by the k–ε model. The evolution of the interfacial area was modeled using the VOF model. The following model problems of steam flow through an orifice were studied: a single-phase flow, a flow through the orifice with a liquid film on its upstream surface, a flow through a chamfered hole, and a flow through the orifice with a liquid film on its upstream surface without liquid supply to the film. The predictions demonstrate that even the approximate account of the liquid film effect on the steam flow yields a considerable decrease in the pressure drop across the hole (from 8 to 24%) due to smoothing its sharp outlet edges over. This makes it possible to make a conclusion that the cause of a decrease in the pressure drop across SPS observed in the experiments at high void fractions is the formation of a liquid film, which smooths the sharp edges of the hole.     

湿法烟气脱硫喷淋塔内流场的优化

通过安装流场优化构件,对湿法烟气脱硫喷淋塔内的流场进行优化,并通过试验研究及计算流体力学模拟的方法考察流场优化构件及其几何结构对塔内流场和SO2吸收的影响。流场模拟基于Reynolds时均Navier-Stokes方程,标准k-e双方程模型和颗粒轨道模型,方程的离散格式选用二阶迎风差分格式,采用Simple算法进行压力-速度耦合。SO2吸收的模拟则是根据双膜理论编写用户自定义程序,作为相间作用的源项加载到Fluent软件中来实现的。结果表明,流场优化构件能够防止烟气沿塔壁逃逸,整流气相流场,强化气液两相在吸收区的混合,有利于SO2的吸收。此外,通流截面一定时,塔内压降和脱硫效率随构件与水平面夹角的增大而增大;构件与水平面夹角一定时,塔内压降和脱硫效率随通流截面的增大而减小。     

射流–旋流梯级内消能工临界水力条件初探

为了获得射流–旋流内消能工这种新型梯级消能工稳定运行的临界水力条件,采用模型试验研究和理论分析相结合的方法,对射流–旋流梯级内消能工的压强特性进行研究。结果表明,当竖井内射流尾水洞洞顶的水深大于20%的尾水洞洞径时,可在消能工内形成稳定淹没射流与稳定水平旋转流的双稳运行流态。在淹没射流段和水平旋流段,壁面压强沿程呈现出分级分段变化特征,最大相对压强水头差分别为0.75和0.72。淹没射流孔口顶托压强随竖井水深增大而线性增大。起旋器孔口顶托压强与起旋器孔口水流弗劳德数,阻塞孔口水流弗劳德数,竖井水位与下游水位差有关,并随三者的增大均呈线性减小的趋势。以射流孔口水流弗劳德数和起旋器孔口顶托压强作为上下游水力条件,给出了梯级内消能工在双稳运行流态时需满足的临界水力条件。成果可为射流–旋流梯级内消能工的体型设计、优化与工程应用提供理论依据。     

沟道截面形状对μDMFC气液输运的影响

设计矩形、三角形、半圆形、梯形和倒梯形截面形状的相同水力直径沟道,基于流体体积方法进行微型直接甲醇燃料电池(μDMFC)阳极流场沟道内气液输运数值模拟,研究截面形状对流场板沟道内含气率和压降特性的影响。单层流场板沟道中,矩形截面沟道的含气率稳定在0.55且平均压降为750 Pa,与其他截面形状沟道相比,含气率适中且平均压降最小,适合作为优选方案;在相同截面形状下,双层流场板沟道中含气率比单层流场板沟道的含气率低约50%,平均压降也更低,其中三角形截面沟道内的含气率最低(小于0.2)且平均压降最小(不足200 Pa),可作为优选的截面形状。     

300 MW机组湿法烟气脱硫(WFGD)吸收塔内气液流场模拟

利用Fluent软件平台,对某300MW机组WFGD吸收塔内气液两相流场进行了数值模拟,着重考察喷淋浆液滴对塔内烟气流场的影响。结果表明,浆液滴喷淋后对烟气流场具有整合作用,模拟的塔内平均压降(850Pa)与实际现场测试数据的平均压降(909Pa)较为吻合。     

多孔孔板流量计结构参数的数值研究

标准孔板流量计在工业应用中面临着精度和适用性的限制,为了提高其性能,多孔孔板流量计被越来越多的使用。 为 了研究多孔孔板的结构参数对孔板流量计性能的影响,以内径为 40 mm、多孔直径比为 0. 4、厚度为 3 mm 的多孔孔板为研究对 象,设计了不同孔数和间隙率的多孔孔板模型,并使用数值方法进行了分析。 结果表明,多孔孔板流量计的压力损失系数随着 孔数的增加而降低,而流量系数则随着孔数的增加而增加。 孔隙率对多孔孔板流量计的压力损失系数和排量系数影响不大,但 在一定范围内增加孔隙率可以有效降低压力恢复长度。