基于Fluent的复杂流场飞机空气混合器分析

介绍了用于计算飞机空气混合器内部流场和温度场数学模型和Fluent仿真的建模方法,并进行数值仿真。在数值仿真的基础上,分析了混合器内部扰流元件--扰流圆环对混合器内流体混合作用的方式,同时分析了混合器内部结构扰流圆环的结构尺寸对混合器混合能力的影响,得到了扰流环结构参数与混合能力的关系曲线,为进一步合理设计混合器提供了依据。     

旋流式微混合器混合特性

本文以三层聚甲基丙稀酸甲脂材料黏合制作一种双通道旋流式微混合器.实验探讨了相同直径不同深度的微混合器中,不同进口流速下0.05%罗丹明B溶液和去离子水两流体的混合特性.利用带高分辨数字摄像机的体视显微镜观察并记录混合过程,Image J软件进行混合图像处理,分析流体从进口到出口沿半径方向上浓度变化趋势,比较各类情况下的混合效益.结果表明.随着进口速率和混合腔深度的增加,混合效益得到提高,混合腔内的旋转绕流有利于增加流体间的界面,缩减流层厚度,改进混合质量.     

幂律流体圆管紊流新速度分布式

从牛顿流体在圆管中的层流流动的力平衡方程出发,通过引入参考窦国仁的紊流随机理论和普朗特的混合长度理论,推导出牛顿流体在圆管中的紊流流动的力平衡方程.然后,将幂律流体本构方程带入到该力平衡方程中,通过求解该方程推导出幂律流体在圆管中紊流流动的新的速度分布式,该新的分布式的速度分布由幂律流体的流性指数、稠度系数、密度即流体本身特性决定,可以从该式分析幂律流体的本身特性相关参数与其流动情况之间的关系,计算结果与实验对照比较吻合.     

通道式微混合器的设计及性能

利用计算流体力学和数字图像处理技术,研究"Y"型通道式微混合器的结构及混合性能,分析了混合器结构尺寸和流动条件对混合过程的影响.数值模拟结果表明,在混合通道入口夹角为60°、通道宽度为200μm、注入速度为0.02 m/s的流动条件下,可以取得比较满意的混合效果.利用数值模拟对比了扭曲通道混合器、导流块和直通道结构对混合过程的影响,结果表明使用导流块可以显著提高混合效果.依照模拟计算结果,设计并用MEMS工艺制作了双侧壁有内肋块的通道式微混合器,并进行了流体混合实验,观测了混合过程.拍摄混合实验图像,对比标准浓度-图像灰度关系曲线后识别出拍摄点混合指数.识别计算的结果也证实了所设计混合器性能上的优越性.最后对实验结果误差进行了分析,说明了误差来源并给出了相应的改进措施.     

安装条件对涡轮流量计性能影响的数值分析

利用数值计算方法研究了不同安装条件对涡轮流量计性能的影响.计算结果分析表明,安装于流量计前的单弯头、双弯头以及阀门等管道配件都会造成流体速度趋于扁平分布和不对称分布以及产生漩涡流,都是影响流量计计量精度的主要原因.合理布置弯头和阀门开度的方向,使流体通过两者时产生的漩涡流旋转方向相反,则有利于降低流量计进口前漩涡流的强度,减少对流量计测量精度的影响.涡轮流量计的前导流件能有效消除流体速度中的漩涡流分量,但在校正速度分布的不对称性和扁平性方面效果并不显著.     

竖直管路内流动液氢条件中弹状氢气泡运动速度

低温加注系统中的弹状流可能引发各种非稳现象,造成低温液氢传输管路的破坏.针对垂直管路内气液两相流实验化困难的问题,运用建模仿真的方法建立了竖直管路中弹状流气泡的运动模型,模拟了弹状氢气泡在流动液氢中的上升过程,并对其运动速度进行了研究.仿真结果表明:弹状氢气泡在流动液氢中运动时,其速度模型中的速度系数与流体的速度有关,...     

汽气混合流凝结液膜形成机理研究

汽气混合流体凝结放热过程中凝结所形成的液膜厚度对换热效果的影响较大,因此通过探讨液膜厚度沿管壁的变化,有利于分析强化换热过程。以圆管为例,对汽气混合流体凝结所形成的液膜机理、沿管壁的分布规律及换热性能进行分析,并建立相应的物理及数学模型。通过给定初始条件进行计算,结果表明：液膜沿管壁向下流动过程中其厚度逐渐增加、换热性能逐渐降低;同时分析了管壁温度、汽气混合流体速度及管径等主要参数对液膜的形成及换热性能的影响,为强化凝结换热过程提供了理论基础。     

往复副螺棱高度对单螺杆挤出机内混合行为的影响

建立了带有扰动副螺棱的单螺杆均化段数学模型,探讨了不同副螺棱高度对混合的影响。将有限体积方法与叠加网格技术相结合,得到了螺槽内牛顿流体三维等温周期性速度场。采用4阶Runge-Kutta方法进行流体前锋追踪计算,得到了粒子群及示踪剂界面混合行为。Poincaré截面揭示了混沌混合在螺槽横截面内呈现"8"字形带状分布,内外分别被准周期运动区域填充。副螺棱高度越大,混沌混合区域所覆盖的尺度越大,混合能力越好。     

撞击流微反应器制备超细硫酸钡研究

采用撞击流微反应器制备超细硫酸钡粉体, 并用XRD、TEM、BET对粉体的性质进行了表征. 实验表明, 采用撞击流微反应器, 提高了微混合性能使得反应体系获得均匀的过饱和度, 得到了平均粒径约100nm, 比表面积约60m^2·g^-1的超细硫酸钡粉体. 考察了撞击速度和撞击角度等因素的影响, 确定了优化的实验条件.     

基于Bulk-flow模型的偏心叶轮前侧盖板泄漏流稳态特性分析

通过数值计算分析了叶轮偏心情况下前侧盖板泄漏流流体的稳态特性。基于一种bulk-flow模型建立了由3个非线性偏微分方程组成的流体控制方程。运用有限差分方法和交错网格得到离散化的控制方程,利用SIMPLE算法来完成对离散化控制方程的求解。根据计算结果给出了给定条件下叶轮前侧盖板泄漏流流体的稳态压力分布和速度分布,并分析了叶轮前侧盖板与蜗壳间间隙和叶轮偏心率对叶轮前侧盖板泄漏流流体的稳态压力分布和速度分布的影响。分析结果表明:二者对叶轮前侧盖板泄漏流流体的稳态特性具有明显影响。     

多通道超声波气体流量计的数学模型

在超声波气体流量计的实际测量中,多种不同因素引起流量测量的误差,其中流场分布是引起误差一个很重要的原因。采用多通道流量计可以较好地克服这一影响。但由于流体具有粘滞性,管道截面上不同半径处的流体速度各不相同,所以声通道测量的流体平均流速与实际管道中流体的面平均流速仍存在差异。对多通道超声波气体流量计的数学模型进行了研究,通过理论计算多通道超声流量计各通道的动力校正因子及权系数,由测得的若干超声传播路径上的线平均流速计算得到面平均流速,从而提高流量的测量精度。并将此应用于研制的四通道流量计中,进行了实验验证。     

应用双头电导探针技术测量气液两相泡状流局部参数

本研究应用双头电导探针技术测量气泡局部参数,从而揭示了气液两相泡状流的内部流动规律。     

应用双头电导探针技术测量 气液两相泡状流局部参数

本文研究应用双头电导探针技术测量气泡局部参数,从而揭示了气液两相泡状流的内部流动规律。成功地设计了一种能够快速可靠测量气泡局部统计参数,包括空隙率、气泡速度、气泡尺寸、界面浓度等的电导探针系统。发现探针尖部的导通距离、沿流动方向两探针间的距离和两个探针针尖的间隙是设计电导探针的关键尺寸。     

Dynamic behaviour of the CO<Subscript>2</Subscript> bubble in a bubble column bioreactor for microalgal cultivation

Carbon dioxide (CO₂) gas is a major carbon source for microalgal cultivation. It is usually sparged into photobioreactors in the form of bubbles. The behaviour of the bubbles significantly affects mass transfer, distribution and microalgae growth. In this study, the dynamic behaviour of the CO₂ bubbles was compared between a microalgal suspension and pure water. These investigations were carried out via visual methods. The movement and distribution of microalgae at the gas–liquid interface were observed. The effects of gas flow velocity, CO₂ concentration and capillary orifice size were analysed. The results indicated that much of the microalgal cells adsorbed onto the surface of the CO₂ bubbles in the microalgal suspension, when compared with that in pure water. This resulted in an easier detachment of the bubbles in the microalgal suspension. The growth status of the bubbles were divided into two states according to changes in the Eötvös number and the behaviour of the CO₂ bubbles as influenced by gas flow velocity: steady and unsteady state. The critical gas velocity between the two states was achieved. The CO₂ bubble rising trajectory can be divided into three main phases: the vertical acceleration phase, the transition phase, and the oscillatory rising phase. During the oscillatory rising phase, the amplitude of the bubble rising trajectory was approximately two times greater than the bubble diameter. In addition, the wavelength of the bubble rising trajectory was approximately 16–18 times the bubble diameter in the microalgal suspension. A smaller capillary orifice size and larger CO₂ concentration led to a decrease in the bubble detachment diameter, an increase in velocity and an enlargement in the zone of bubble influence in the horizontal direction. These are advantageous for CO₂ transportation. These findings are beneficial for optimizing the design and operation of microalgal photobioreactors.     

Influence of gravity state upon bubble flow in the deep penetration molten pool of vacuum electron beam welding

The governing equations of two-dimensional bubble flow model for gas–liquid two-phase system in deep penetration molten pool of vacuum electron beam welding were developed according to the laws of mass and momentum conservation. The separation models of gas and liquid convections in bubble flow were formed by regarding the gas phase in molten pool as a particle phase, and the vacuolar fraction, velocity slip, pressure gradient and other factors were introduced into the models. The influences of the gravity state upon the convection of bubble flow and the distribution of cavity-type defects in molten pool of AZ91D magnesium alloy were studied by the method of numerical simulation based on the mathematical models. The results showed that the gravity is an important factor to drive the convection of the bubble flow in the deep penetration molten pool during vacuum electron beam welding. The gravity has an impact on the gas distribution in molten pool, thus affects the distribution of cavity-type defects in weld. Because of the gravity contributing to driving the convection of bubble flow, it is conducive to the escape of gas phase in molten pool and reducing the air rate. A larger convection velocity of gas phase is helpful to the escape of gas phase, thus reduce the tendency of cavity-type defects.     

伴随气泡和气穴的低压液压管路瞬态分析

利用流体动力学原理,基于低压液压管路瞬态脉动过程中气泡和气穴同时存在的假设,在连续方程和运动方程的基础上,建立了低压液压管路中伴随气泡和气穴的瞬态脉动数学模型,给出了摩擦阻力项数学模型以及气泡和气穴的体积计算数学模型。并采用有限差分法和Matlab/Simulink,对一段等径水平直管道中有气泡和气穴产生时的压力瞬态脉动特性进行了仿真分析和实验研究。瞬态压力脉动波的仿真结果与实验数据的比较表明:所提出的伴随气泡和气穴的低压液压管路瞬态数学模型是合理的,仿真方法是可行的。     

Application of the Electrochemical Method for Measuring the Fluid Velocity in a Two‐Phase Bubble Flow

A technique for measuring the fluid velocity in a twophase flow using a combination of the electrochemical method and the conduction method is described. The point of this technique is numerical analysis of complete realizations of signals from the electrodiffusion velocity transducer. The dependence of the results of measurements of local hydrodynamic characteristics of the bubble flow on the level of gasphase cutting out has been investigated. The measurement data for the local gas content, the fluid velocity, and the velocity pulsations during bubble mixture motion in a tilted channel are presented.     

水深和药量的变化对水下爆炸气泡射流的影响研究

假设水下爆炸气泡脉动阶段的流场是无旋、不可压缩的理想流体,运用势流理论导出气泡边界面运动的控制方程,应用气泡动力学模型,用时边界积分法求解得到气泡等边界的变形及位置,在气泡坍塌后运用环状数值模型模拟气泡的非球状回弹,并开发了相应的计算程序,计算结果与精确解吻合很好。运用该文开发的程序计算自由场中环状气泡的运动,计算了流场中滞后流的速度以及压力随时间的变化,并讨论了水深和药量的变化对水下爆炸气泡坍塌形成的射流速度以及气泡脉动周期的影响,得到一些有规律性的曲线,旨在为相关水下爆炸气泡动态特性研究提供参考。     

液态锂铅合金鼓泡器中液相行为的数值模拟

为了完成聚变堆氚增殖包层模块（Tritium Breeding Module，TBM）液态锂铅合金鼓泡器（Liquid Lithium Lead Bubbler，LLLB）的设计与建造，采用流体力学方法建立了描述表观气速、气泡尺寸和平均气含率等流变学指标对液相通量径向分布影响的代数模型。数值模拟结果表明：随着表现气速和平均气含率的增加，气泡尺寸的减小，液体循环流动强度增加，径向通量呈抛物线分布，在流态特性指数一定的情况下，中心区上流与边壁区回流的分界点只受表观气速的影响。