送料量对新型生物质干燥系统压力损失影响研究

为了研究新型生物质干燥系统中送料量对系统压降的影响,以新型生物质干燥系统为研究对象。利用U形管压力计测量系统在相同入口风速、不同送料量下进出口压强,在此基础上利用FLUENT软件对系统进行数值模拟,得出生物质干燥系统内的压力损失及分布。结果表明:在同一入口风速下,随着送料量的提高,系统内的压降先减小后逐渐上升,在7 t/h时系统的压降最小,超过7 t/h后系统的压降又逐渐增大。由此可知,在一定范围内,可以通过控制送料量来减小系统的压力损失。     

双钩波形板分离器的冷态试验研究

对双钩波形板分离器进行了冷态试验研究,对不同入口速度下波形板的总分离效率、单级分离效率和压降进行了分析,并对不同入口湿度下的总分离效率进行了研究。结果表明:在低速时,提高入口速度有助于提高分离效率,但流速超过临界破膜速度(6m/s)后,二次携带现象明显,导致分离效率降低;增加波形板入口湿度时,总分离效率呈先增后减的趋势;波形板前三级的分离水量显著高于后三级;入口速度对波形板压降的影响较为明显。试验结果对波形板分离器的优化设计具有一定的指导意义。     

波形板干燥器的压降研究

采用FLUENT软件对波形板干燥器的5种波形板板型在3种不同板间距下的汽流场进行了模拟计算。冷态条件以空气作为连续相流动介质,热态条件下以蒸汽作为连续相介质,分别模拟了不同入口速度的流场,获得了冷态和热态下压降、最大速度等参数沿入口速度变化的曲线。指出同样条件下单钩波形板的压降、流场内最大流速最大,而无钩波形板最小的结论。然后对波形板汽水干燥器的压降实验结果与数值模拟计算结果进行了对比,数值模拟结果与实验结果的变化趋势吻合较好,验证了数值模拟方法的可靠性。     

旋风分离器高温高浓度性能试验研究

为预测高温下浓度对旋风分离器分离性能的影响,选用一个直径为300mm的切流反转式旋风分离器在温度673K,入口浓度2-60g/m3范围内进行试验研究。试验用中位粒径为16.47μm的滑石粉作为粉料,试验测得了不同浓度下旋风分离器的分离效率与压降。结果显示,相同入口气液速度下,分离效率与压降均随浓度的升高而降低。     

晶闸管水冷散热器的热仿真与实验

为协调散热性能与流动阻力的矛盾关系,开发了一款基于阿基米德螺旋流道结构的晶闸管水冷散热器。分别利用Hyper Mesh和FLUENT软件划分高质量网格与求解计算,得到了流速分布与温度场分布,可以看出冷却水在水冷散热器中间部位出现流速不均,导致中心部位的温度最高。通过分析冷却水流量、温度和发热量等因素对温升与压降的影响可知:入口流量不变时,温升随发热量增大而提高;发热量不变时,温升随入口流量增大而降低,流量增大至一定程度,温升受入口流量的影响很小;入口流量不变时,温升随冷却水温度升高略有下降;压降随入口流量增大而急剧上升;压降随冷却水温度提高而小幅度下降。建立了样品测试环境,测量了不同入口流量下的试验数据,对比分析可知仿真结果的准确性。对水冷散热器中间部位的流道进行改进后,最高温度降低了7.8%。     

基于格子Boltzmann方法的分叉微通道内非牛顿流体流动特性研究

为探究分叉微通道内非牛顿流体的流动特性,将非牛顿流体幂律模型引入牛顿流体格子Boltzmann模型,在不同分叉角度矩形截面微通道内数值模拟不同质量分数剪切稀化流体的流动行为;通过分析流动过程中密度随时间的变化趋势以及稳态流动下的密度,得到微通道内压力的分布以及流动区间的压力降;分析溶液质量分数、入口速度与分叉角度对非牛顿流体流动特性的影响,探讨流体特性和微通道几何构型对非牛顿流体流动行为的影响机制。结果表明:分叉角度为90°的微通道内流体的压力降最小,当分叉角度大于90°时,压力降随着分叉角度的增大而减小,当分叉角度小于90°时,压力降随着分叉角度的增大而增大;流体入口速度和流体溶液质量分数增大,压力降均增大;流体溶液质量分数增大使得分叉角度和入口速度对出口处压力降的影响更为显著;微通道内各截面处压力降分布呈抛物线形。     

空气净化器的流场模拟与模型优化

以硫化氢为目标污染物,运用CFD数值模拟对空气净化器内部气流进行模拟与分析。建立系统内部气流组织的网格模型,对滤网阻力特性进行实验研究与分析,采用Fluent软件对系统内部流场进行仿真,在空气流量340m³/h的工况下,得到不同进出口模型的速度场、压力场与出口污染物浓度。仿真结果：流速与压降均随着进出口尺寸的增大而减小,在Y=150mm截面上气流速度变化最大。与矩形进出口相比较,圆形进出口内部气流较为稳定,出口污染物浓度更低。为了使系统内部气流稳定,减少涡流效应与气流叠加现象,应使进出口尽可能地覆盖风道主体。根据模拟仿真结果,可以对空气净化器结构与净化模块进行合理的优化设计。     

V形凹槽间距对微通道流动及换热特性的影响

优化微通道几何结构是提高其流动与传热综合性能的有效途径。针对具有V形凹槽结构的微通道,采用数值模拟方法研究了不同V形凹槽间距r和入口速度u对微通道流动和传热特性的影响规律,并通过强化传热因子η来衡量其综合性能。结果表明:具有V形凹槽的微通道相比于光滑内壁的微通道压降ΔP有所降低;V形凹槽微通道的流动损失和传热性能随着r的增加而增大,但当r大于0.75后流动损失的增幅变小;综合强化因子随r和u的增加而增大,r=1的微通道具有最优的综合性能。     

对螺杆钻具入口压力的动态分析

通过对螺杆钻具入口压力的动态变化进行测试和分析,得出了螺杆钻具入口压力的波动特点:钻具启动压降大于钻具空载运转压降;钻具稳定工作时,入口压力的波动频率与钻具输出轴转速及转子头数相关;随螺杆钻具扭矩增大,入口压力平均值增加,入口压力的波动幅度增大.入口压力各单波的波形及主要特征值是否一致,可作为评价钻具制造及维修质量的依据之一.     

柴油机SCR后处理系统的数值模拟研究

为了提高柴油机排气后处理系统的工作性能,本文利用CFD软件对某型号柴油机排气后处理系统进行了数值模拟。通过分析SCR入口NH3浓度均匀性、速度均匀性和混合器前后压降等重要参数,为柴油机排气后处理系统的设计提供优化方向。结果表明,SCR入口NH3浓度均匀性、速度均匀性均大于0.92;混合器前后的压降主要由环形挡板导致。     

加热阻力的计算方法及应用

气体在不同截面通道内的流动过程中,当外界对其加热时,气体的压力将沿着流动方向下降。利用状态方程、连续方程、动量方程和能量方程导出了计算流体静压下降和总压下降的理论公式。揭示了气流的流速和加热量对静压下降和总压下降的影响。加热阻力的计算对于燃气涡轮燃烧室和各种换热器的设计具有实用价值。     

Design and validation of a uniform flow microreactor

We present a design method to characterize uniform flows in a microreactor for high performance surface plasmon resonance (SPR) a general-purpose biosensor chips. The shape of the microreactor is designed based on an approximate pressure drop model. The number of micro-pillars and the slopes of the inlet and outlet linear chambers are two dominant parameters used to minimize the velocity difference in the microreactor. The flow uniformity was examined quantitatively by numerical and experimental visualization methods. A computational fluid dynamics (CFD) analysis demonstrates that the designed microreactor has a fairly uniform velocity profile in the reaction zone for a wide range of flow rates. The velocity field in the fabricated microreactor was measured using the micro-particle image velocimetry (μ-PIV) method, and the flow uniformity was confirmed experimentally. The performance of the uniform flow microreactor was verified using the fluorescence antibody technique.     

Effect of slip flow in aerostatic porous rectangular thrust bearings

A theoretical analysis of the static characteristics of aerostatic porous rectangular thrust bearings with uniform film thickness is presented. A modified form of the Beavers-Joseph slip velocity boundary condition is applied at the interface of the porous pad and the lubricating film. When the thickness of the pad is small compared with the other two dimensions, the pressure distribution in the porous media is obtained in closed form and the modified Reynolds equation can be solved numerically by the finite difference method. The load capacity, mass flow rate of the gas and static stiffness are expressed in dimensionless form and calculated numerically for different operating parameters. Velocity slip reduces the load capacity and the mass flow rate of the gas and depends on the feed parameter for its effect on stiffness.     

油气润滑系统中环状流流动均匀性研究

引入孙立成提出的齐斯霍姆常数c的计算式,利用齐斯霍姆两相流压降计算方法得到了油气润滑工况下的水平管内油气环状流压降沿管路轴向分布的整体趋势;并利用Fluent仿真平台得到了油气环状流在不同工况下的压降和液膜沿管路轴向分布的均匀特性。研究结果表明,压力降和液膜厚度的仿真结果与理论计算值有一定吻合度;随着气相速度的增大,压力降和液膜厚度的波动性越来越大,该结果为油气润滑运输中油液的预测及控制提供了依据。     

Magnetic field effect on fluid flow characteristics in a pipe for laminar flow

The influence of a magnetic field on the skin friction factor of steady fully-developed laminar flow through a pipe was studied experimentally. A mathematical model was introduced and a finite difference scheme used to solve the governing equations in terms of vorticity-stream function. The model predictions agree favourably with experimental results. It is observed that the pressure drop varies in proportion to the square of the product of the magnetic field and the sine of the magnetic field angle. Also, the pressure drop is proportional to the flow rate. This situation is similar to what applies in the absence of a magnetic field. It is found that a transverse magnetic field changes the axial velocity profile from the parabolic to a relatively flat shape. At first, the radial velocity rises more rapidly and then gradually decreases along the pipe until falling to zero. A numerical correlation can be written for the considerable distance required for the new axial velocity profile to establish. Owing to the changes taking place in the axial velocity profile, it exhibits a higher skin friction factor. The new axial velocity profile asymptotically approaches its limit as the Hartmann number becomes large.     

微孔节流器静压气体止推轴承性能分析*

传统固有孔节流静压气体止推轴承研究的理论基础均建立在节流孔直径远大于气膜间隙的前提下,为了探究与气膜间隙同一数量级的微孔节流器静压气体止推轴承的静态性能,建立微孔节流静压气体止推轴承模型,通过CFD软件进行三维仿真,分析不同气膜间隙、孔径、供气压力对轴承静态特性的影响,并与环面节流器静压气体止推轴承进行对比。结果表明:无论是微孔节流器还是环面节流器,在节流孔出口处均有压降出现,但微孔节流器相对于环面节流器在节流孔出口边缘处速度和压力变化较为平缓;随着气膜间隙的增大轴承承载力减小,随着微孔节流器孔径减小轴承刚度增大,相同孔径下供气压力越大轴承承载力和刚度越大。     

环矩形真空吸浮导轨的仿真研究

基于设计给定的气浮静压垫结构参数,建立流体边界模型,利用流体分析软件进行分析,得出气体的流动轨迹、压强及速度的分布曲线.分析曲线表明:压强分布为在节流孔正对的位置最大,其他方向压强都减小;中间与气腔正对的部分压强最小,到边缘减小为零.气流速度在节流孔正对的区域最小;速度在中间层最大.通过分析可以为优化静压垫的结构、提高导轨刚度和承载能力提供理论依据.     

双流道泵内非定常流动数值模拟及粒子图像测速测量

为探讨双流道泵内部的非定常流动机理,采用Fluent软件,基于滑移网格技术、 湍流模型计算了一双流道泵在不同工况下的内部流动,并将计算结果与粒子图像测速仪(Particle image velocimeter, PIV)实测结果进行比较。结果表明：计算所得双流道泵内部流场符合叶轮机械内部流动的一般规律,且与PIV实测结果总体变化趋势一致;由于双流道泵结构特殊,其进口处的流动状态与普通叶轮相差较大,出口处的流动状态与普通叶轮类似;叶轮进口处,流体基本沿流道吸力面流动,流道工作面上的相对速度很小,存在严重的脱流和旋涡;叶轮出口处,压力面和吸力面的速度趋于相等,射流—尾迹现象并不明显;由于叶轮—蜗壳动静干涉,两个叶轮流道内的静压分布有所不同;同一流道内,静压随着半径的增加而逐步增大,压力面侧静压大于吸力面侧;蜗壳流道内静压随半径增大,最大静压值在隔舌处。此项研究不仅加深了人们对双流道泵内非定常流动图画的理解,从而进一步完善双流道泵设计方法,同时也可为其他类型泵的内流研究提供借鉴。     

换热管内自动防垢液轮机主要结构参数试验研究

理论分析表明，液轮机的转速随着流体流速的增加而增大，同时流体阻力降也增大。液轮机的结构参数直接影响其转动性能，从而影响其防垢除垢及强化传热性能。通过试验研究，获得了使液轮机具有良好综合性能的主要结构参数，包括液轮机与换热管之间相对间隙及叶片升角的大小，使液轮机能在较低流速下起转，转速高且流阻小。