油气润滑系统水平管路中环状流油膜扰动波特性

定义油气润滑系统水平管环状流的气液折算速度,通过仿真提取油气润滑系统水平管中不同气液折算速度下不同位置瞬态油膜厚度随时间的变化值,运用时频分析方法研究环状流油膜扰动波信号的自相关函数、互相关函数以及功率谱密度函数,分析油气润滑系统中气液环状流油膜扰动波特性。结果表明,不同气液折算速度下油气润滑系统环状流油膜扰动波信号的自相关、互相关函数与功率谱密度函数具有不同的特征;液相折算速度不变时,随着气相速度增大,扰动波的平均波速和波长增大,平均频率减小,低频区环状流液膜扰动波携带的能量减少;气相折算速度不变时,随着液相速度增大,扰动波的平均波速和波长及平均频率均减小,扰动波携带的能量主要集中在低频区,且在低频区能量波动显著。     

磁场对电解加工间隙流场影响的仿真分析

为了揭示磁场对电解加工间隙中流场影响的规律,建立了磁场复合电解加工间隙流场分析的数学模型和有限元模型,采用了有限元软件COMSOL Multiphysics,分析了不同方式的磁场作用下间隙中不同流速流场的分布情况。结果表明:在电磁力相对较强处,电磁力表现出对流体的驱动作用,在电磁力相对较弱处,电磁力表现出对流体的阻碍效果;在给定的参数条件下,当磁力线与电场线、流线分别正交时,产生的电磁力与流速平行,电磁力对电解液作用的流速范围为(0~11.6)m/s,在(0~0.2)m/s内对电解液产生上下双向搅拌作用;当磁力线与电场线平行、与流线垂直时,产生的电磁力相对较弱,对电解液的影响效果相对较小,电磁力对电解液作用的流速范围为(0~2.4)m/s;当磁力线与电场线垂直、与流线平行时,产生的电磁力与流线、电场线均正交,电磁力对流体的作用效果相对较强,对电解液作用的流速范围为(0~15.5)m/s,在(0~0.6)m/s内电磁力对电解液产生左右双向搅拌作用。     

管内螺旋导流板引发的气液两相旋流场

用数值模拟的方法研究某种螺旋导流板结构引发的管内气液两相旋流的流动特点。空气为主相,水为次相,入口为雾状流。研究旋转给流型转变、气液相分布、速度分布及旋流衰减带来的影响。发现雾状流在螺旋导流板的作用下,转变为环状流。螺旋导流板内有二次涡的生成,且二次涡结构不断发展变化,离心力分布不均匀而形成沿管壁周向不连续的液膜;流出螺旋导流板后,二次涡会衰减消失,流体做螺旋向前运动,液膜沿圆管周向逐渐分布均匀。管中心处气相切向速度小,气相切向速度较大的区域远离旋流中心区,旋流中心与圆管中心存在小的偏心距;与直管及螺旋纽带相比,螺旋导流板引发的气液两相旋流在圆管中心的气相轴向流速远高于光管和螺旋纽带;与螺旋纽带相比,螺旋导流板引发的旋流强度更大且衰减减慢。     

连铸旋转电磁搅拌器电磁场分布数值模拟

以有限元分析法为基础,对连铸结晶器电磁搅拌过程进行了磁场数值模拟,结果表明：电磁场作用下结晶器纵向方向上低频磁场呈现两头大中间小的分布趋势,磁场的峰值出现在与搅拌器中心对应位置附近;电磁力由铸坯外表面向中心液芯处衰减;随着低频电流的增加,钢液中磁感应强度和电磁力增大,但磁感应强度和电磁力的分布不受线圈电流的影响;随着电源频率的增加,钢液中磁感应强度和电磁力减小,且磁感应强度和电磁力的分布不受电源频率的影响。     

油气润滑系统中环状流流过突扩管时的流动特性

基于Fluent软件分析了油气润滑工况下环状流流过突扩管时的压力和油膜变化特点。结果表明,油气环状流流过突扩管时压力和油膜会发生突变,且突变的位置不会受到入口气速的影响,但是其变化的强度与入口气速的大小呈正比;油气环状流的液膜在管路突扩前分布的部分分布较为均匀,而在管路突扩后的分布受到气速和管径的影响较大,较大的气速和突扩管径会使环状液膜分散的程度增大。     

气相压缩性对气液混输泵设计工况点性能的影响

为研究气相压缩性对气液混输泵性能的影响规律，以螺旋轴流式气液混输泵为研究对象，采用欧拉-欧拉双流体模型，在20%～80%进口含气率范围内对混输泵设计工况点进行数值计算，分析气相压缩性对混输泵外特性曲线和内流场的影响。研究表明，在高含气率下气相可压缩性对混输泵的外特性预测结果影响明显增大；考虑气相压缩性后，混输泵叶轮单个流道内最先出现气堵问题，并且气相压缩性明显影响叶轮叶片上压力载荷分布以及叶轮内的气液两相的相间速度差分布。     

多级轴流式混输泵内气液两相流的数值计算

利用Fluent计算软件在多重参考坐标系下采用欧拉方法的双流体湍流模型计算多级轴流式泵内高含气状态下的三维气液两相流场。通过对绝对流速、叶轮相对流速、压力、气液两相分布及其相间滑移速度矢量的分析,探讨了气液两相介质在泵内的流动规律。通过与泵性能实验结果对比,验证了本文方法对气液两相轴流泵计算分析的有效性。     

多通路并联回路板式脉动热管可视化及启动性能试验研究

针对多通路并联回路板式脉动热管搭建试验台,选用无水乙醇作为工质,在不同的充液率、倾斜角度和加热功率情况下,观测工质的流型以及流动方式的变化,分析脉动热管的启动特性。结果表明,工质的流型为泡状流,汽液塞间隔分布的塞状流,塞状流与环状流并存的混合流,整个通道中不存在完全是环状流的流型;充液率为10%时,工质主要分布在脉动热管的中间部位,充液率为35%~85%,工质分布的均匀性增强;运行过程中工质以塞状流(靠近冷凝端)和环状流(靠近加热端)并存的混合流形式存在,随着加热功率的增加,环状流的平衡位置逐渐向冷凝端移动;启动方式为温度渐进式,启动时间随着加热功率的升高而缩短,倾角的减少而增加,在竖直状态下,脉动热管能够较快启动,正常启动范围为60°~90°,倾角为45°和30°时不能稳定启动。     

油气润滑管道中两相流流动的康达效应分析

利用FLUENT计算流体力学软件,采用康达效应的数学模型,在入口为油气环状流条件下,对气液两相流中自由空间和有限空间内液相的附壁现象进行了数值模拟,通过对比康达效应模型中不同半径的弯曲壁面及不同距离导流板的内部流场与附壁特性,得出了康达效应在油气两相流中的作用机理。结果表明,油气两相流在自由空间的液相附壁时,液相附壁的分离角在40°~60°之间,自由空间的弯曲壁面不利于液相的附壁,而有限空间正好与之相反,证明了气相良好的分配及导流对液相的分配有很好的促进作用,而且附壁面上形成的压力梯度更有利于液相的附壁。     

磁场作用下铝/钢CMT焊接温度场及熔池流动行为

为探究纵向磁场在铝/钢冷金属过渡(Cold metal transfer,CMT)焊接过程中的作用机理,采用ANSYS软件对纵向磁场作用下电弧形态、温度分布和熔池流动行为进行数值模拟,重点研究不同线圈励磁电流对焊接温度场和熔池流动行为的影响。结果表明,外加磁场可以改变电弧等离子体的运动行为,进而影响了焊接电弧在基板表面和熔池内部的热量传导行为。施加磁场后,熔池中的峰值温度发生下降,峰值温度区域由熔池中心转向熔池外围,铝/钢界面处的高温停留时间和温度也随之下降。此外,外加磁场改变了铝液熔池内部的流动行为。熔池内部的流动特征由无磁场时的单一环流,转变为有磁场作用时的双环流流动特征。随着励磁电流的增加,熔池内部的流速和流动范围有增大的趋势。     

Estimation of the liquid velocity field in two-phase flows using inverse analysis and particle tracking velocimetry

In bubbly two-phase flow, the gas phase and liquid phase have different flow fields. The relative velocity of the two phases depends on the motion characteristic of the bubbles. The mathematical expression for the motion of a small bubble at low Reynolds number is already established. Using the equation, the liquid velocity along the trajectory of the bubble is calculated inversely using the motion equation. Whole field liquid flow structure is also estimated using a spatial and/or temporal interpolation method. This paper proposes an algorithm for estimating the liquid phase flow field from measurement data on bubble motion. In order to verify this principle, Taylor–Green vortex flow and Karman vortex shedding from a square cylinder have been chosen. The results reveal that by combining the inverse analysis and PTV with the spatio-temporal post-processing algorithm one can reconstruct well the carrier phase flow of the gas–liquid two-phase flow.     

Magnetohydrodynamic flows in a dis-aligned duct system under a uniform magnetic field

In the present study, three-dimensional Magnetohydrodynamic (MHD) Liquid-metal (LM) flows in a dis-aligned duct system under a uniform magnetic field are investigated by numerical method. Computational fluid dynamics (CFD) simulations are carried out to analyzed the characteristics of the MHD flows and to examine the inter-relationship of the LM velocity, current density, electric potential and pressure, using CFX. The duct system consists of two dis-aligned parallel channels (One inflow channel and one outflow channel) and one channel connecting the above channels. In the present study, cases with different lengths of the connecting channel are considered. Because of the inertial force therein, a velocity recirculation is found in the region just after the first turning, resulting in a region of peak value in electric potential together with complex distribution of the current. Also, another velocity recirculation is seen in the region just after the second turning, creating another region of peak value in electric potential. In a situation where the magnetic field is applied in a direction perpendicular to the plane of the main flow in a dis-aligned duct system, until the fluid reaches an edge, the velocity component parallel to the magnetic field converges, with an increasing in the peak value of the side layer velocity, and then, after the fluid passes the edge, the velocity component parallel to the magnetic field diverges, with a decrease in the peak value of the side layer velocity. Oppositely, until the fluid reaches a corner, the velocity component parallel to the magnetic field diverges, with a decrease in the peak value of the side layer velocity, and then, after the fluid passes the corner, the velocity component parallel to the magnetic field converges, with an increase in the peak value of the side layer velocity. It is found that this type of velocity pattern is closely associated with the current distribution in the region of right-angle segments in the sense that the magnitude of the electromotive component of electric current is proportional to the fluid velocity.     

耦合超声场的气液固三相磨粒流多物理场数值模拟研究

针对气液固三相磨粒流抛光研究中流场分布不均问题,对气液固三相磨粒流中的湍流分布、湍流峰值分布、能量分布、温度分布和加工质量等方面进行了研究,对气液固三相磨粒流的抛光方法和抛光问题进行了归纳,提出了一种耦合超声场的气液固三相磨粒多物理场数值模拟方法,利用超声场的交变声压增加了气液固三相磨粒流流场的扰动,改变了流场分布。研究结果表明:不同的超声频率和声压幅值会带来不同的流场分布,其中频率为20 k Hz、声压幅值为30 k Pa的超声场所得的流场分布最优。该研究成果对气液固三相磨粒流抛光方法的推广与实际运用具有重要意义。     

基于FLUENT的离心加速度下气压场仿真研究

针对多参数复合环境试验系统中离心加速度会造成气压场分布不均匀的问题,提出了一种添加风扇搅拌来改善气压场分布均匀度的方法.通过研究离心加速度与气压场的耦合机理,以流体运动控制方程和标准k～ε湍流模型为基础,建立了环境舱内的流体运动模型.采用有限体积数值分析的方法,对无风扇搅拌和有风扇搅拌两种情况下气压场的分布进行了仿真,...     

污水除油旋流器内流场的CFD模拟

简要地介绍了液-液旋流分离器的工作原理、优点和应用.对旋流器进行几何建模,并对模型进行网格划分和定义边界条件.用计算流体力学CFD数值方法,并采用RSM模型对污水除油旋流器的流场进行了数值模拟.对液-液两相流场进行了研究,得出分离器内部的速度场、压力场、粒子轨迹分布和各相体积分数分布图.初步揭示了液-液两相分离的现象....     

Numerical analysis of a moving gas tungsten arc weld pool with an external longitudinal magnetic field applied

Mathematical models of the electromagnetic field, fluid flow and heat transfer of a three-dimensional moving gas tungsten arc (GTA) weld pool with external longitudinal magnetic field applied are established in the paper. Using a multi-coupled analysis function of ANSYS finite element code, distributions of current density and magnetic field, as well as fluid flow and heat transfer in a moving weld pool, were systematically studied and investigated to understand and reveal the effect of an external longitudinal magnetic field on liquid metal in a moving GTA weld pool and also to supply a basis for the application of an external longitudinal magnetic field in welding technology .     

水力喷射空气旋流器气相压降特性的数值模拟

利用雷诺应力模型(RSM)的流体体积(VOF)多相流模型对水力喷射空气旋流器(WSA)的气相压降特性和流场进行了数值模拟研究。结果表明,雷诺应力模型和VOF两相流模型能够较好地模拟WSA的气相压降特性和液相回流比,WSA的气相压降随着进口气速的增加先后出现低压降区、压降突跳区和高压降区3个区域。在低压降区,射流保持较好的完整性;压降突跳区,射流呈袋式破碎雾化;高压降区,射流呈剪切破碎雾化。WSA内的静压分布关于Z轴比较对称,整个WSA内在射流—旋流耦合场之上的区域压力最大,其次是WSA的分离空间,在排气管进口区域压力最小。     

气溶性射流对钢板污垢清洗的应用研究

为了获得更好的清洗效果和节能环保,提出了一种新型的射流方式——气溶性射流。基于流体力学和气溶性射流的工作原理,根据气溶性射流的特性和喷嘴的几何特征,研究了气液相的流动特性方程,得到了气溶性射流的速度分布规律。利用自行设计的超音速喷嘴组装的带电气溶性射流实验装置对钢板进行清洗,经简易检测表明：气溶性射流喷嘴产生的超音速极大地提高了洗涤效率,与同流量的喷嘴相比,效率提高近10倍,具有广泛的应用前景。     

Numerical simulation of powder flow field on coaxial powder nozzle in laser metal direct manufacturing

In the laser metal direct manufacturing, gas–solid two-phase flow theory is adopted to simulate the flow field of powders in coaxial nozzle to fabricate complex parts of compact structure. The separate model in FLUENT is used to evaluate the concentration distribution rule and the focusing characteristics of the powder flow field. The results indicate that the focal concentrations of the coaxial powder nozzle in radial direction and axial direction are approximately obeyed by the Gaussian distribution. When the cone angle of coaxial nozzle is invariable, the cone ring gap is smaller, the focal point concentration in the powder flow field is bigger; the focus radius is smaller, the focal distance is also smaller, and the gathering characteristic is better. When the cone ring gap of the coaxial powder nozzle is invariable, the cone angle getting too big or too small is harmful for powder gathering. When other conditions are invariable, extreme protective gas velocity (too large or too small) is harmful for powder gathering. When the protective gas velocity approaches to 6 m/s, the gathering characteristic of the coaxial nozzle achieves its best performance.