基于LabVIEW系统进行旋风分离器内筒减阻装置的试验研究

对LabVIEW软件的特点、功能作了阐述,介绍了其在旋风分离器内筒减阻装置试验研究中的具体应用。实践证明:采用LabVIEW数据采集分析系统,对试验及研发工作起到较大促进作用。开发设计了一种针对旋风分离器的内筒高效减阻装置,并对安装内筒减阻罩的旋风分离器的阻力损失和分离效率进行了试验研究,探讨了不同入口风速、不同固气比条件对旋风分离器的性能影响。对结果进行了理论分析,结果表明:对于相同规格的旋风分离器,内筒减阻罩能起到优化旋风分离器阻降且把分离效率控制在合理数值范围内的作用,不同风速,不同固气比条件下,内筒减阻罩的最大减阻幅度为43.36%,而分离效率最大降幅只有8.78%。     

基于LabVIEW系统研发旋风器导流板减阻装置

阐述了LabVIEW软件的特点、功能,介绍在旋风筒导流板减阻器研究开发中的具体应用.实践证明,采用IabVIEW数据采集分析系统,对试验及研发工作起到较大促进作用.试验研究加设不同形式导流板的旋风器,结果表明:不同形式的导流板减阻器均不同程度地降低了旋风器阻力,同时对分离效率产生相应的影响.其中3号导流板减阻器降阻最大可达40%,其分离效率相对较低;2号的降阻效果优于1号弱于3号,但分离效率基本不变;1号导流板减阻器在一定条件内有减阻效果,其分离效率却比较理想.     

速度对脊状表面减阻影响的数值仿真研究

在管道运输中,流动处湍流状态时,对V型脊状表面和光滑表咏在多个速度下进行了数值仿真计算,发现了脊状表面微观流场的特点和速度对脊状表面减阻效果的影响规律。针对回转体脊状表面的流场特性,为控制减阻,进行数值仿真时合理选择了计算模型、计算流域、计算刚格及边界条件。仿真结果表明：在同一速度下,相对光滑表面而言,脊状表面所受的压差阻力略有增大,但占总阻力份额80％以上的粘性阻力显著降低,从而形成减阻效果;对于同一个脊状表面,速度越大,其湍流边界层能量的交换和转化越强烈,使得低速下的减阻效果明显优于高速。     

不同宽高比的V型随行波表面减阻仿真研究

为获得内壁具有不同宽高比的V型随行波的管道模型的微观流场及减阻规律,使用计算机软件对各模型进行了不同速度下的一系列数值仿真计算。在建模过程中为减小计算量,采用了二维管道剖面代替三维管道模型的方法,并选用了更适于旋转流和近壁湍流的湍流RNG K-ε模型进行计算。仿真结果表明：在流动中,管道内壁随行波产生有利于壁面减阻的旋涡,且旋涡疏密与随行波的宽高比有关。相同高度条件下,减阻效果会随着随行波宽高比的变大而增强。结果为减阻技术的工程化应用提供了重要依据。     

超临界翼型加装鼓包减阻的数值研究及优化设计

采用数值模拟方法对鼓包的减阻作用机制进行了研究,并使用差分进化算法对鼓包进行了优化设计。针对NASA SC(2)-0714翼型,分析了鼓包参数对翼型流动及气动性能的影响规律,并得到了减阻率为13.1%的鼓包。结果表明:鼓包参数(安装位置、鼓包高度和鼓包长度)是影响减阻效果的重要因素。差分进化算法能较好地应用于鼓包的优化设计,对鼓包技术的应用发展具有重要意义。     

基于等离子流动控制的翼型减阻技术

为研究基于等离子流动控制的减阻技术,基于Langtry-Menter转捩模型提出边界层转捩数值模拟技术.该技术可有效结合转捩模型与湍流模型,用标准模型验证其精确性,为采用等离子流动控制抑制边界层分离和转捩研究提供数值模拟平台.采用基于现象学模型的等离子流动控制数值模拟技术,对流动分离以及边界层转捩抑制进行数值模拟,为基于等离子流动控制的翼型减阻技术提供参考.     

车用柴油机颗粒收集器收集特性的仿真分析

研究提高旋风式分离器优化效率问题,通过深入分析旋风式分离器的工作原理,设计了一款能有效降低柴油机颗粒排放的旋风式颗粒分离器。利用CFD软件对设计的旋风式分离器针对不同直径的柴油机排放颗粒的内部流场进行了仿真计算,研究旋风式分离器出口处的流场分布情况以及柴油机尾气颗粒直径的变化对压降和收集效率的影响关系,研究表明颗粒直径的变化对压降的影响很小,对收集效率影响较大。通过数值仿真,为设计旋风式分离器优化匹配柴油机提供了参考。     

燃用超低热值煤泥CFB锅炉U型分离器数值模拟研究

以超低热值煤泥为主要燃料的循环流化床锅炉燃烧时,会产生大量飞灰,不合理的U型惯性分离器结构和气动力学参数选择或造成分离后的粗灰集聚于U型惯性分离器底部,使得返料通道堵灰以及结焦问题高频发生；或导致该分离器分离效果低下,增加后级旋风分离器的负担,造成锅炉除尘效率降低。为了提高U型分离器的分离效果,采用计算流体力学FLUENT软件,建立对应的气固两相流模型,颗粒相采用拉格朗日方法,选择相间耦合随机轨道模型,气相湍流模型选择κ-ε模型,模拟了不同挡板深度以及不同质量流量对U型分离器分离效果的影响,并计算出不同挡板深度和不同质量流量时U型分离器的分离效率。计算结果表明,所用方法较好的模拟了U型分离器内固体颗粒的运动状态,颗粒的分离效率并不是随挡板深度或质量流量的增加而增加,而是在一定范围内变化。研究结果在一定程度上对U型分离器的结构优化提供了依据。     

缸内直喷发动机油气分离器模拟分析及试验验证

为分析3种不同结构迷宫式油气分离器的流动分布和压力损失,使用CFD仿真分析软件对某缸内直喷发动机油气分离器内气液两相流场进行数值模拟．采用离散模型模拟油滴粒子喷射,假定油滴粒子与壁面碰撞后即被捕捉,计算得到不同直径油滴的油气分离效率,并设计简单而有效的试验方法对油气分离器分离效率进行间接验证．结果表明,采用CFD软件模拟计算方法能够计算油气分离器油气分离效率,反映流动的本质．根据给定的油气分离效率可优化设计油气分离结构,改进生产方案．     

迷你翼梢小翼增升减阻效应

选取某窄体客机的翼梢小翼为研究对象,采用Spalart Allmaras模型对无翼梢小翼、全尺寸翼梢小翼和迷你翼梢小翼3种机翼构型进行数值模拟,通过流场分析和速度分解等手段,研究翼梢小翼的增升减阻机理。结果表明：迷你翼梢小翼有恢复涡核流速、减弱涡流掺混程度和梳理翼梢气流的作用;增升减阻的关键在于迷你翼梢小翼对气流方向的修正;翼梢小翼的局部流动差异会对整体机翼近场造成影响。由于尺寸较小,迷你翼梢小翼能在较大攻角范围内改善传统翼梢小翼的性能,具有一定的实践意义。     

旋风除尘器流场仿真分析

为分析旋风除尘器的速度场和分离效率,通过计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)方法研究典型的旋风除尘器的强旋流场.用ANSYS Workbench提供的Geometry和Mesh软件进行三维几何建模和非结构网格划分,以高炉煤气的除尘为例进行流场仿真.湍流模拟采用雷诺应力模型,分离效率预测采用基于拉格朗日方法的离散相模型(Discrete Phase Model,DPM).通过分析压力场和速度场的分布,得到旋风除尘器中的内、外旋流结构;该结构并非完全稳定,涡轴存在一定的摆动.仿真结果表明选用的旋风除尘器模型对高炉煤气有良好的除尘效率.     

Numerical modeling of the flow field and performance in cyclones of different cone-tip diameters

The effect of the cone tip-diameter on the flow field and performance of cyclone separator was investigated computationally and via mathematical models. Three cyclones with different cone tip diameters were studied using large eddy simulation (LES). The cyclone flow field pattern has been simulated and analyzed with the aid of velocity components and static pressure contour plots. In addition the cyclone collection efficiency based on one-way discrete phase modeling has been investigated. The results obtained demonstrate that LES is a suitable approach for modeling the effect of cyclone dimensions on the flow field and performance. The cone tip-diameter has an insignificant effect on the collection efficiency (the cut-off diameter) and the pressure drop. The simulation results agree well with the published experimental results and the mathematical models trend.     

Analysis of the flow field in cyclone separators

A computer solution for subsonic, two-dimentional, gas-particle flows is applied to the study of the flow field in an axial-inlet peripheral-discharge cyclone separator. The analysis shows the effect of gas-particle momentum coupling on the gas flow field and a fractional collection efficiency. The results explain the observed increase in overall collection efficiency with increased dust loading.     

Flow simulation in industrial cyclone separator

The problem of ash settling on super-heater tube bank, due to improper velocity distribution, in the cyclone separator used at Circulating Fluidized Bed Combustion (CFBC) has been investigated by means of computational fluid dynamic techniques. With the help of Computational Aided Design (CAD) software packages, the geometries of recycling cyclone, has been constructed. With the suitable domain decomposition for the cyclone geometry, multi-block structured mesh has been generated and exported to commercial Computational Fluid Dynamic (CFD) solver – TASCflow. After assembling these grids in the flow solver, duplicate elements at mating surfaces are eliminated through generalized grid interfaces. Incompressible viscous flow for the specified flow conditions are simulated and numerical results are interpreted through contour plots and streak lines. The velocity distribution pattern obtained from the analysis exhibits strong flow recirculation with large turbulent eddies in the cyclone outlet. The analysis also observed high pressure drop across the cyclone separator. To improve the velocity distribution and to reduce the pressure drop, geometry has been modified with the deflector plates in the outlet duct and repeated the simulation. The results obtained for modified geometry are encouraging and shown the improved velocity distribution pattern in the outlet duct. The calculation of particle trajectories depends upon Stokes number, relative velocity of fluid/particles and concentration of particles. If the Stokes number, defined as the ratio of particle response time to system response time is less than one, particles motion is inline with the fluid motion. If the Stokes number is greater than one, particle motion deviates the fluid streams. Effects of these particle impacts are significant on component surface, especially, when they reacts/rebounds the wall surfaces.     

基于fluent的旋流器分级控制系统设计

目前,应用重介旋流器分选过程智能控制策略、极群组破碎分离水力旋流器参数化方法局限于单参数优化,难以控制微小尺寸变形,基于该问题,设计了基于fluent的旋流器分级控制系统。使用开关型交流稳压电源,为系统提供可靠电能。利用Q941F电动调节球阀,执行对应区间动作。使用BST6800系列压力变送器,实现底流流量控制。采用上装式气动阀门开关结构,增强阀门可靠性。通过人机交互模块,显示执行任务。根据基于fluent的数值模拟原理,计算进入旋流器的颗粒直径。结合Gambit模型和网格划分方法,仿真模拟分析切向速度、横向速度和径向速度三个方向分量分布情况。使用两套控制输出量调节旋流器进料速度,获取最佳分级尺寸,保证旋流器分级过程的稳定性。由实验结果可知,该系统最高分级效率为98%,最低为90%,具有高效分级效果。     

窄进料旋风分离器分级性能的研究

为了探索新型清晰切割分级方法,本文以Stairmand型旋风分离器为对象进行了窄进料分级性能的模拟与实验研究.模拟软件采用FLUENT6.2,气相流场选用后k-εRealizable模型,颗粒相采用随机轨道模型.实验设备直径0.1 m,进口风速10 m/s,颗粒粒径在0.1 μm～36 μm之间.模拟与实验结果表明:与全进料相比,窄进料能够得到更高的分级效率与更好的分级精度,但提高不大.颗粒轨迹模拟结果表明,这种情况是由旋风分离器本身固有的"短路流"与"下灰环"夹带造成.     

螺旋分离器单相流动的数值模拟

利用PHOENICS数值模拟软件,分析不同质量浓度、不同流量、不同工作介质的螺旋分离器螺旋流流场分布、压力场分布.结果表明:在螺旋分离器螺旋流中,其切向速度占速度优势;随着流量、聚合物浓度的增加,压力下降速度也增大;在螺旋分离器内部压力变化并不均匀.该结果可为分离器内部的螺旋流动的进一步研究与应用提供参考.     

Enhancement of separation efficiency on continuous magnetophoresis by utilizing L/T-shaped microchannels

In this article a novel design of on-chip continuous magnetophoretic separator was proposed by utilizing the magnetic field and L-turning/T-junction effect of the flow field for high throughput applications. The motion of the magnetic bead was simulated based on Lagrangian tracking method and the separation efficiency was calculated according to the trajectories. Impact parameters including geometrical configuration, fluid velocity, magnetic flux density, magnetic bead size, and temperature on separation efficiency were discussed. The results show that both the L- and T-microchannel separators have higher separation efficiency as compared with the conventional straight-microchannel separator because of the L-turning/T-junction effect of the flow field. The separation efficiencies for L- and T-microchannel separators are 63.4 and 100%, respectively, while it is only 43.7% for straight-microchannel separator at the same conditions. Above a critical flow rate the separation efficiency drops drastically from nearly 100% to zero while this decrease is much slower for T-shaped configurations. The separation efficiency increases initially with the increase of the external magnetic flux density and keeps nearly constant at high magnetic flux density owing to saturated magnetization of the beads. It is also found that both the magnetic bead diameter and fluid temperature have great effect on the separation efficiency. The L/T-microchannel separators presented in this article are simple and efficient for magnetophoretic separation at high flow rates and thus useful for the high-efficiency on-chip enrichment of analytes with very low concentrations.     

基于2D-2C PIV的旋流器内部流场测量方法及优化设计

为高效准确且完整地测出旋流器内部流场,采用“切片法”来测量旋流器内部流场,在采集图像步骤提出调焦法和位移法,实现只标定一次测量断面后,在其标定文件下对不同测量断面进行测量,从而在不影响精度的情况下提高测试速度。位移法的测量精度和测量速度均优于调焦法,且其测量范围始终不变。与基于ANSYS软件的数值模拟结果进行比较可知,物理试验实测值与模拟值变化趋势吻合,且最大误差在10%以内,表明本测量方法用于旋流器内部流场的测量是可行的。