风洞流场控制系统规范化研究与应用

为不断提高风洞试验能力、减少风洞建设成本,对风洞流场控制系统的规范化进行研究.分析目前中国空气动力研究与发展中心高速所测控系统规范化建设情况,阐述进行风洞流场控制系统规范化的必要性,重点对软件的规范化进行分析,主要开展软件结构分层、主要被控参数控制方法和复杂流程实现等方面的探索和设计,并对下一步工作提出展望.研究结果表明:规范化的风洞流场控制系统具有功能完善、结构清晰、适应性强等优点,可为今后相关系统的研发提供借鉴.     

410t/h循环流化床锅炉防磨梁对边壁气固流场影响的数值研究

对410 t/h循环流化床(CFB)锅炉加设多阶防磨梁前、后炉内气固流场分布规律进行数值模拟,研究了加设防磨梁后对炉膛内固相平均浓度、边壁区域固相浓度和轴向速度分布的影响。结果表明:炉内加设防磨梁后,炉膛密相区颗粒平均质量浓度有所下降,而稀相区略有增大;无防磨梁时,四周边壁颗粒浓度分布较为均匀;加设防磨梁明显破坏了边壁颗粒下降流的连续性,且四周边壁颗粒浓度分布规律存在较大差异;2层防磨梁之间边壁下降流颗粒浓度的增加速度远远大于无防磨梁时此区间的增加速度,且最下层防磨梁区间与其他防磨梁区间颗粒浓度分布存在较大差异;无防磨梁时,炉膛后墙颗粒浓度分布与其他边壁存在较大差异;加设防磨梁后,只在后墙出口区域存在明显差异;加设防磨梁后,边壁区域颗粒下降流总体速度随床高降低而减小,与无防磨梁时趋势相反,能明显减轻炉膛中下部磨损较为严重区域的壁面磨损。     

煤田露头火区温度场模拟分析和火风压计算

为了研究煤田露头火区温度场的分布变化规律,利用Fluent软件对火区进行数值模拟,得到了火区温度场的分布情况。对火区火风压的计算进行了分析,计算得到了火风压值。通过改变边界条件得到了火区温度对露头火区漏风流场的影响:火区高温给气体渗流提供了动力,火区温度越高气体渗流速度越快。     

大型搅拌槽流场的数值模拟和不同转速下矿浆体积分数分布研究

基于多相流欧拉理论对某企业大型矿浆搅拌槽内流场进行了三维模拟,深入研究了不同转速下矿浆体积分数沿径向和轴向的分布情况。数值模拟结果表明,搅拌槽内形成2个垂直环流及周向环流,对矿浆体积分数分布起到主要影响的是垂直环流。搅拌槽内矿浆流速在桨叶区出现最大值,槽体中上部流速较小;同一转速下,搅拌槽内矿浆体积分数随着垂直高度的增加而降低,搅拌槽中部矿浆体积分数基本相等,搅拌槽上部体积分数随高度的增加呈线性降低;随着转速增加,各垂直高度上的矿浆体积分数减小。     

基于CFD的负载敏感多路阀压力补偿阀口温度影响仿真研究

采用数值模拟分析与理论分析相结合的方法,研究液压油温度对轮式液压挖掘机的负载敏感多路阀压力补偿阀口流场的影响。通过仿真得到的压力场、速度场及湍流场进行对比,分析,了解其内部流场特征,找出温度对液流特性的影响,从而有利于减少阀内静压力的损失与气穴产生的几率,提高液压系统的性能。     

气体流场动态平衡多点调控技术

基于矿井通风理论,系统分析了浅埋藏近距离煤层群开采条件下多层复合采空区内气体流场的漏风状态、漏风源、汇节点及压能均衡要素,依据多点联合调控的理念,集成了密闭堵漏、地表裂隙回填封堵、采动裂隙"O形圈"重点漏风通道封堵、关键层采空区注氮增压、工作面系统风窗-风机调压等技术的特点和优势,形成了气体流场动态平衡多点调控技术,于回采工作面、上覆采空区、灾变区域之间实现气体流场的"动态平衡",达到抑制有害气体侵入、减少采空区供氧的目的,通过在现场的实际应用,取得了良好的效果。     

基于CFD的液固分选流化床数值模拟

利用RNG k-ε湍流模型、VOF(Volume of Faction)多相流模型模拟了液固分选流化床(LSFBS)内外气液两相流场。待气液两相流场稳定后,耦合离散相模型(DPM)模拟了粗煤泥颗粒在LSFBS内部的分选过程。模拟结果能很好地吻合实验结果,其中与试验结果相比所有密度级在重产物中分配率的均方根误差为2.47,预测精煤产率相对误差为2.38%。在此基础上,分析了LSFBS速度场的分布特点;研究了上升水流速度和不同脉动周期、脉动波形的上升水流对分选效果的影响;得到了分选密度和可能偏差与上升水流速度间的函数关系;发现脉动水流分选精度低于均匀上升水流,对于脉动上升水流,最佳脉动周期为1.25 s,最佳波形为矩形。     

内燃灶炉腔内流场模拟分析

为研究内燃灶炉腔内气体的流动状态,利用流体分析前处理软件GAMBIT建立炉腔流场的三维几何模型,并通过计算流体力学FLUENT软件,基于层流计算状态下的组分输运模型,对炉腔内的气流进行数值模拟。随着燃气阀开度增大,燃烧器上方气体流速增大,可能导致点火困难;炉腔内靠近排气导管一侧气体流速大,会造成炉板温度分布不均。通过软件模拟,形象地呈现了炉腔内的流场状态。     

基于数值模拟的五流感应加热中间包流场优化

中间包配置感应加热器后的结构与原型中间包结构差异较大,不宜使用常规添加挡墙、挡坝或稳流器的方式优化流场。针对国内典型5流通道式感应加热中间包分流过热度高及边部流和中间流的温差大等问题,设计了改进方案,并通过数值模拟方法研究了不同结构的流钢通道对中间包流场和温度场的影响。结果表明,带有变径的分口式流钢通道的结构最佳,依此优化后的中间包各流间温差仅为1~2 ℃,各流示踪剂浓度的标准差仅为0.03,死区体积分数为16.6%,既保证了各流间钢液的均匀性,也有利于夹杂物上浮去除,改善了中间包冶金效果。     

真空感应熔炼中夹杂物运动行为数值模拟

为了促进真空感应熔炼GH4169合金过程中夹杂物的去除,建立了电磁-流动-粒子跟踪耦合数学模型,研究了真空感应熔炼过程中熔液流动与夹杂物运动的规律,对比了不同冶炼工艺参数下熔池中流场和夹杂物运动特点,提出了一种促进真空感应熔炼过程中夹杂物去除的工艺优化方法。结果表明,真空感应熔炼过程中,熔池流场中存在2个漩涡,加快漩涡的运动速度可以促进熔池内夹杂物的去除,熔液流动速度随着熔炼的进行先升高后下降,最终趋于稳定。随着电压增加,熔液平均流动速度增加,熔池内夹杂物总去除率升高。随着电流频率升高,熔液平均流动速度降低,熔池内夹杂物总去除率降低。因此可通过增大电压、减小电流频率的方法,增大熔液流动速度,促进真空感应熔炼GH4169合金过程中夹杂物的去除,工艺参数由400 V、3 400 Hz优化为420 V、3 200 Hz后,夹杂物总去除率由91.98%增大到94.87%,提高了2.89%。