应用正交试验法进行惯性粒子分离器结构优化

采用正交试验的原理和数值模拟方法对某一惯性粒子分离器进行了试验和模拟,研究了惯性粒子分离器结构参数对粒子分离器分离效率以及总压损失的影响。由正交试验设计方法得到了粒子分离器的优化结构,结果表明:与原模型相比,优化后模型气固分离效率有了明显的改善,尤其是对于小粒径颗粒,在进口速度40 m/s的工况下,当粒子直径为20μm时,分离效率由76.5%提升至99.55%;而对于30μm颗粒,则可以实现全部分离的效果,对于其它工况和粒径情况,气固分离效率也有不同程度的提升。     

新型扩散式气固分离器PDA的实验研究

通过实验方法(三维粒子动态分析实验)研究了扩散式气固分离器流场分布，粒径分布等，从为研究扩散式气固分离器的结构，降低阻力，提高分离效率提供依据。从实验得出该气固分离器分离粒子的粒径分布主要在30μm--40μm，即对该粒径范围的粒子的分离效率很高。图5参3     

带多孔隔板的多支管联箱内两相流流动的数值分析

针对平行流换热器中设置的多孔隔板气液分离联箱,研究制冷剂R134a气液两相流在联箱中的气液分离特性,讨论多孔隔板对气液分离效率和多支管中气相分布均匀性的影响。利用FLUENT软件对无孔隔板、3孔隔板的多支管联箱中气液两相流在进口气相质量流量0.75~1.00g/s、液相质量流量1.00g/s下的流动特性进行模拟计算。结果显示:当气相质量流量0.75~0.90g/s时,3孔隔板联箱可进行有效气液分离,与无孔隔板的多支管联箱相比,平均出口干度最大可提高35%,多支管中气相的分配均匀性最大可提高81%。但当气相质量流量增大到1.00g/s时,气液分离失效。表明在一定工况下多孔隔板可实现多支管联箱内的气液分离,且有助于提高联箱出口气体的分配均匀性。     

涡轴发动机非均匀吞雨对粒子分离器性能的影响

针对航行非均匀吞雨条件对航空发动机性能的影响，研究了吞雨条件对涡轴发动机粒子分离器性能的影响规律。考虑雨滴与空气之间气动破碎的物理现象，采用欧拉-拉格朗日多相流颗粒追踪模型，分析了吞雨量、吞雨粒径及非均匀吞雨条件对粒子分离器气动性能的影响。结果表明：吞雨量为0～8%时，粒子分离器扫气比增加11.34%、总压损失系数增加0.36%、总压畸变度减小0.328%、分离效率增加4.2%;吞雨量的增大，在引起较大的总压损失的同时也带来了较大的分离效率和较小的出口流场畸变；吞雨粒径为50～500μm时，粒子分离器扫气比减小9.78%、总压损失系数减小0.09%、总压畸变度增加0.028%、分离效率增加5.27%;吞雨粒径的增大，在以粒子分离器出口流场畸变增大为代价的条件下，获得了较小的总压损失和较大的分离效率；非均匀吞雨时，粒子分离器扫气比减小0.92%、总压损失系数增加0.004%,总压畸变度增加0.054%,分离效率增加1.61%;非均匀吞雨带来了更大的总压损失和出口流场畸变，以此得到较大的分离效率。     

新型扩散式下排气气固分离器实验研究

通过实验方法（分离效率的测定和三维粒子动态分析实验）研究了扩散式下排气气固分离器的分离流阻、流场分布和分离效率等，从而降低扩散式气固分离器的阻力，提高分离效率。分离器内部的各种设计（上导流锥高度的确定、下导流锥的倾角和排气管高度等）均为提高气固分离器的效率和降低阻力，从实验可以看出该气固分离器对于30μm粒径粗灰的分离效率很高，能达到95％以上。     

余热锅炉汽包内波形板分离器性能试验研究

针对余热锅炉汽包内常用的无钩、单钩和双钩3种波形板分离器,改变入口风速时对其总分离效率、单级分离效率、入口液滴粒径、出口液滴粒径和阻力系数进行冷态试验研究.结果表明:双钩波形板分离器的总分离效率最高;3种波形板分离器的临界破膜速度分别约为2m/s、5m/s和7m/s;无钩和双钩波形板分离器前3级的单级分离效率远高于后3级;随着入口风速的增大,单钩波形板分离器后3级单级分离效率的上升幅度较大,尤其是第6级单级分离效率的上升幅度最为明显;3种波形板分离器出口液滴粒径均在达到临界破膜速度时迅速增大;单钩波形板分离器的阻力系数远大于无钩和双钩波形板分离器;综合考虑,双钩波形板分离器的性能最优.     

反弹特性对惯性粒子分离器效率的影响

为探究粒子反弹特性对发动机惯性粒子分离器分离性能的影响,采用商业软件Fluent研究在不同清除比、进口马赫数下切/法向恢复系数对粒子分离器分离性能的影响,以及切/法向恢复系数对分离效率的综合影响。结果表明:法向恢复系数为0.5时,随着切向恢复系数的增大,在不同进口马赫数和清除比下AC粗尘和C级砂的分离效率均先提高再逐渐稳定;法向恢复系数随进口马赫数的变化而改变,但不受清除比的影响;分离效率达到稳定值时,临界切/法向恢复系数受进口马赫数和颗粒粒径的影响较大。     

柱状旋流分离器内液滴运动轨迹的数值模拟

在不考虑相间相互作用的条件下,气相采用RNGk-ε湍流模型,液相采用随机轨道模型,对热气机排气系统中的气液分离器两相流动进行了数值模拟,揭示了气液分离器内的流动分布和液滴的运动轨迹及分离机理。计算结果表明：分离器内的速度场分布不均匀,并且靠近进出口的气流速度较大,柱体中心的气体切向速度很小;另外不同粒径的液滴运动轨迹差别很大,粒径大的液滴较容易分离;液滴入射的初始位置不同,其分离速度的差别较大,运动轨迹也明显不同。     

动水条件下含沙量对分离鳃水沙分离效率的影响

为探明含沙量对分离鳃水沙分离效率的影响,运用物理模型试验方法,对分离鳃和普通管开展了同一浑水进口流量下4组不同含沙量的水沙分离试验。试验结果表明,分离鳃中存在垂向和横向异重现象;当浑水进口流量为0.9m~3/h时,含沙量为10、30、50、80kg/m~3条件下,分离鳃的水沙分离效率均高于普通管;不同含沙量条件下分离鳃的水沙分离效率随时间的变化规律不同,当含沙量为10kg/m~3时,包含缓慢增大、快速增大、缓慢增大3个阶段,而其他含沙量时仅有缓慢增大阶段,且含沙量为10kg/m~3的水沙分离效率分别为30、50、80kg/m~3的1.13～3.81、1.34～3.99、1.61～5.77倍。     

激冷室内气体穿越液池过程气液固三相的数值模拟

水煤浆气化炉激冷室内合成气穿越液池过程是复杂的气液固三相的流动过程,该过程起到合成气的进一步冷却及其所含凝渣捕集的作用。将欧拉和拉格朗日方法相结合,用VOF模型跟踪气液界面,用直接模拟蒙特卡罗方法(DSMC)计算颗粒碰撞。对含渣气体穿越液池的气液固三相流动过程进行了数值模拟,探讨了不同粒径、气流速度以及下降管出口淹没深度对气液流场以及对固体颗粒分离的影响。研究表明:气体出下降管后做流动方向急剧突变的流动,穿越过程气液形成具有一定周期的波状流动;含尘气体穿越液池过程对颗粒具有较高的捕集效率;颗粒的捕集效率随着粒径的增大而提高;随着气流出流速度以及下降管出口淹没深度的增加,液体的扰动加强,产生更多的液滴,有助于颗粒捕集效率的提高,但气流速度及淹没深度对颗粒捕获效率的影响逐渐减弱。     

小流量气泡雾化喷嘴试验研究

设计了一个1.2 kg/h的小流量气泡雾化喷嘴,利用粒子动态分析仪(PDA),对喷嘴下游流场进行测量,分析了液雾粒径和速度的分布规律及其相关因子,考察了气液质量流量比、进气压力、混合室长度对雾化特性的影响。结果表明,液雾粒径沿径向呈非轴对称分布,轴线下方平均粒径大于上方平均粒径,液滴粒径随轴向距离增加呈先减小后增大的趋势;液雾轴向平均速度呈钟形分布,喷嘴出口区域液滴轴向平均速度和均方根速度都比较大,两者值均随轴向距离增加而逐渐减小。喷嘴出口区域,液滴粒径与速度间负相关性很强,随轴向距离的增加,其相关性可以忽略。气液比增大液雾粒径减小;在相同的气液质量流量比(ALR)下,进气压力增大,雾化效果变差;混合室长度为其直径的2.5倍时,雾化效果较好。     

新型扩散式下排气气固分离器的实验研究

通过实验方法（分离效率的测定和三维粒子动态分析实验）研究了扩散式下排气气固分离器的分离流阻，流场分布，分离效率等，从而达到降低扩散式气固分离器的阻力和提高分离效率的效果，分离器内部的各种设计（如上导流锥高度的确定，下导流锥的倾角，排气管高度等）均为提高气固分离器的效率和降低阻力，从实验可以看出，该气固分离器对于30μm粒径的粗灰的分离效率很高，能达到95%以上。     

低阻力增效器对湿法脱硫的影响

开发了液—气反应低阻力增效器装置,通过在烟气量为10000 m~3/h的中试湿法脱硫平台上进行试验测试,分析了增效器对脱硫效率的影响。试验结果表明增效器的使用能明显地提升湿法脱硫的效率,当液气比为16 L/m~3时,可将出口SO_2浓度由80 mg/m~3降低至26 mg/m~3,增效器所带来的阻力在70 Pa左右,实现了超低排放的目标。同时在安装了增效器的脱硫塔上,研究了液气比、烟气流速对脱硫效率的影响,结果表明,液气比的提高、烟气流速的降低均会对增效器带来正面的影响。     

MVR蒸汽离心风机变工况流场数值模拟研究

为了探究MVR蒸汽离心风机在变工况时的运行性能,采用Fluetn软件,选用RNG k-ε湍流模型,对MVR蒸汽离心风机进行了数值模拟研究,研究了风机变工况流量为3.6 t/h、7.2 t/h、10.8 t/h、15 t/h、21.6 t/h、25.22 t/h的内部流场流动规律。研究结果表明:当风机进口流量降至7.2 t/h,气流在叶道内将产生边界层分离,风机发生旋转失速现象,风机效率将急剧降至56.4%;当流量继续降低至3.6 t/h,风机将发生喘振现象,风机的效率将急剧降低至35.6%;当风机进口流量达到25.22 t/h,风机不会发生边界层分离,但随着流量的增加,叶片气流速度会增加,流动损失增大,风机的效率降至59.3%。因此,MVR蒸汽离心风机在变流量工况运行时,效率将下降,在小流量工况下边界层分离是风机发生喘振现象的根本原因。     

发动机油气分离器CFD模拟技术和分离效率研究

利用STAR-CD软件对迷宫和旋风组合的油气分离器的分离效率和压力损失进行了评估和优化。计算结果表明:k-εSST湍流模型由于能够精确模拟近壁区域的流动,更适合分离效率的计算。油气分离器的分离效率随着活塞漏气量和粒子直径的增大而增大。旋风分离器对于小粒径油滴的分离起主要作用,其分离效率随着流量的增大和降低变化幅度很大。迷宫式分离器的效率对流量的变化适应较好。回油孔设计非常关键,在保证回油通畅的情况下避免机油被吸入分离器。     

粒径对高比转速离心泵瞬态流动特性的影响

基于RNGk-ε湍流模型,利用ANSYS软件对一高比转速离心泵进行固液两相流非定常数值模拟,分析颗粒粒径变化对压力脉动、瞬时湍动能以及径向力的影响.结果 表明:随着粒径增大,在小流量工况下离心泵效率逐渐降低,而在大流量工况下离心泵效率先增加后降低;在叶轮流道内靠近进口处其压力值先减小后增大,在流道中段及出口段处其压力值...     

无节流器轴流旋风气液分离器性能研究

采用数值模拟方法对无节流器轴流旋风气液分离器的内部流场状态进行了预测,得到不同壁面开槽尺寸无节流器轴流旋风分离器内部的流场特性,通过试验研究获取了分离器的阻力特性与效率特性,并对数值模拟结果进行了验证.结果表明:数值计算获得的阻力特性曲线与试验得到的阻力特性曲线基本重合,数值计算方法在获取旋风气液分离器阻力特性方面具有较高的精度;开槽尺寸对无节流器轴流旋风气液分离器的阻力特性影响不大,但对分离器的分离效率影响较大;在入口气流平均速度为3 m/s和4 m/s的条件下,当外壁开槽尺寸为30 mm时,分离器的平均分离效率最高,均在97.3%以上.     

消旋叶片位置对旋风分离器分离特性的影响

在一气固两相实验台上,对一台1 025 t/h的W型火焰锅炉旋风分离器进行了实验研究,分析了不同乏气风门开度下,消旋叶片位置对旋风分离器气相分配特性、系统阻力以及颗粒分离效率的影响.结果表明,在乏气风门开度分别为20%和40%时,随着消旋叶片远离主喷口出口平面,两种开度下的乏气百分比降低,系统阻力下降,颗粒分离效率增加.随着乏气风门开度的减小,乏气百分比明显降低,系统阻力略有增加.     

考虑气体压缩性的液力透平内气液两相流场分析

为研究在气液两相条件下液力透平内部的流动规律,选择比转速为55.7的单级单吸离心泵反转作液力透平(Pumps as Turbines,PAT),在考虑气体可压缩的基础上对该模型在不同流量、不同含气率下进行数值计算。分析含气率对液力透平外特性和液力透平各过流部件内流场的影响规律,总结不同工况下液力透平内气液两相流动规律。研究发现:随着含气率的增大,液力透平的效率和功率逐渐减小、扬程逐渐增加,气体的存在对液力透平效率影响较大;液力透平叶片进口有明显的旋涡,随着流量和含气率的增大,混合介质的相对速度均增加;含气率从液力透平进口到出口逐渐增大,叶片背面的含气率要比工作面大,过流部件内的气体分布不对称,随着含气率的变大,气体分布的均匀性变差。     

轴流式旋风分离器结构与分离特性数值模拟

依据轴流式旋风分离器的基本结构建立分析模型,通过CFD-DEM耦合计算获得运行时内部流场主要参数以及颗粒分布,提取了影响分离性能的主要结构参数,研究其在不同粒径、不同进口速度下与分离效率和压降的关系,并给出了分离效率与各参数的拟合关系式。结果表明：叶片出口角和排气管直径对轴流式旋风分离器的分离效率有显著影响,随着叶片出口角减小,静压逐渐增大,切向速度增大,同时分离效率提高;排气管直径增大,静压减小,当其为分离器筒体直径的0.6~0.7倍时分离效果最好;流速为20 m/s时,对4 μm的颗粒分离效率可达到92.3%,10 μm及以上颗粒可实现100%分离;并使用加权方法给出了在粒径dp≥4 μm,进口风速为4~20 m/s的工况下适用的分离效率计算模型。