卡门涡街风力发电机结构优化的分析计算

设计一种新型风力发电机,利用Fluent对卡门涡街流场特性进行分析计算,对比速度值对发电机结构进行优化设计。选取截面为梯形、圆形、方形和三角形的4种阻流体对比分析,得出截面为梯形的阻流体最优。改变梯形阻流体的特征长度与管道高度的尺寸比以及梯形几何参数,对比分析y方向速度峰值,得出最优的尺寸比为0.35,底角为60°,等效高度为0.5。通过提取和分析阻流体后不同位置的y方向速度峰值,得出当旋转轴与阻流体距离为2~3倍阻流体特征长度时,发电机可得到最佳的功率输出。     

喷嘴结构改进及其液体射流过程颗粒团聚研究

在重质原料液的射流阶段降低反应温度会导致液体呈现不同的黏度，促使颗粒聚集形成不同尺寸的团聚结构，阻碍了原料液的热量传递，减缓了裂化反应的速率，颗粒团聚是流体焦化反应工艺面临的一个重要而又具有挑战性的问题。选用水-沙系统模拟热态沥青-焦炭系统，利用气罩装置改进喷嘴结构，基于电导信号法测量多黏度液体射流过程的电导信号随时间的变化规律，研究不同条件下流化床内颗粒团聚过程。研究结果表明：多孔气罩装置可以为喷嘴射流创造理想的稀相环境，避免了液滴在射流空腔以及交换区域的聚集和压缩；液体射流在床层扩散过程中可以观察到不同的流化阶段，即颗粒润湿阶段、团聚形成阶段、团聚隔离阶段；较高的气液比可以有效地阻止颗粒团聚，相比于较低的流化气速，较高的气速条件允许高黏度糖水溶液参与液体射流。本研究为多黏度液体射流过程颗粒团聚现象的在线监测提供了理论研究基础，确保了流化床内射流液滴与颗粒表面的良好接触。     

基于LM算法的棒束通道内空泡份额预测模型研究

应用Anklam T M和Byong-Jo Y的实验数据成功构建了基于LM算法优化的人工神经网络(ANN),用训练成功的ANN对棒束通道内的空泡份额进行预测,并得出了新的空泡份额预测关系式,其预测的均方根误差为7.80%。将ANN的预测结果与Cunningham J P and Yeh H C模型、Kamei A模型、Paranjape S模型的预测结果进行对比,结果表明:ANN的预测结果优于Cunningham J P and Yeh H C模型、Paranjape S模型的预测结果,与Kamei A模型的预测结果相近。通过输入变量对输出变量影响的敏感性分析,发现测点轴向距离与当量直径之比Z/DH、质量流密度G、加热棒束的热流密度q对棒束内空泡份额有很大的影响。     

流化床颗粒团聚物水分分布测量新技术

在流化床中团聚物主要以宏观团聚物、微小团聚物、自由颗粒3种形式存在,通过TEB雾化喷嘴制造流化床颗粒团聚物,其中宏观团聚物沉积在流化床的底部位置,微小团聚物和自由颗粒均匀分布在整个流化床中。研究发现本文自主研制开发的多通道电导电路实验装置测量所得电导信号与流化床内水分含量存在线性比例的关系,利用流化床的持续流化效应造成团聚物破裂引发电导信号回升,实现了颗粒团聚物水分分布状态的测量。利用该装置测量了TEB雾化喷嘴气液比在0～4%范围内变化时流化床内颗粒及团聚物的水分分布状态,结果表明随着气液比的增加,微小团聚物、自由颗粒所包含的水分有所增加,宏观团聚物所包含的水分有所减小,即使在气液比增加到4%时,大量的水分仍然被宏观团聚物所吸收。     

基于上升管压力脉动标准差快速预报喷动床颗粒聚团现象

为了快速有效地预测喷动床颗粒聚团现象,采用了上升管压力测点脉动标准差的方法进行了喷动床颗粒聚团现象的预报研究。在喷动床上升管的不同标高位置布置压力测点,每一测点的下方设有清洗气流,避免了颗粒对压力测点产生堵塞,通过调节通带滤波的频率界限,保证了压力的准确测量。实验研究发现,在较低的表观气速下,上升管压力脉动的标准差与表观气速存在线性关系并服从卡方分布,基于以上发现提出了上升管压力脉动标准差预报颗粒聚团发生率的关系式模型。通过上升管压力脉动标准差预报方法与常规的平均压力降预报方法的对比发现,上升管压力脉动标准差预报方法在预报颗粒的聚团现象时具有较高的表观气速识别率和较小的响应时间,实现了喷动床颗粒聚团现象的快速预报。     

蛇形微通道气液两相流动特性

以空气、去离子水为实验工质,在θ=50°的Y型混合器内充分混合,利用高速摄像仪对当量直径177.8μm的小曲率蛇形微通道进行可视化实验,对比了两种气液混合方式(上气下液型、上液下气型)下的流动特性。实验发现的主要流型有弹状流、波状分层流、弥散流等,对此分别研究了气弹的形状和长度、液膜厚度以及气流携带液滴的份额,并提出新的预测液滴含量的关联式。此外,针对这两种不同的混合方式,在弯道处发现圆弧可以诱导产生弹状流,二者均经历拉伸和断裂过程,区别在于后者在拉伸之前,先要进行膨胀。不同的气液混合方式对各相的流动会产生一定的影响,两相流体在通道壁面附近以及弯道处的分布也有所区别。     

三面加热窄矩形通道内弹状流截面含气率的实验研究

本文以去离子水为实验介质，对截面为3 mm×43 mm的三面加热窄矩形通道内充分发展的弹状流进行实验研究。借助高速摄影仪对弹状流进行可视化实验观察，观察到弹状流的4种演变行为：弹状流充分发展、夹心型弹状流的形成、小汽弹合并成大汽弹、大汽弹合并成加长型弹状流。分析了部分热工参数对弹状流截面含气率的影响，通过引入雷诺数，对三面加热窄矩形通道内弹状流的实验数据进行非线性回归分析，得到适用于三面加热窄矩形通道内弹状流截面含气率的计算关系式。结果表明，新拟合得到的关系式能较准确地预测三面加热窄矩形通道内弹状流的截面含气率，其预测值相对误差为12.36%。     

动静态下汽封间隙对汽封性能的影响研究

应用Fluent软件,采用SIMPLE算法、RNG k-ε双方程紊流模型和有限体积法离散N-S方程,对动静状态下汽封内的三维流场进行了数值模拟。结果表明:在汽封间隙内部的泄漏流动中,黏性作用是不占主导地位的。间隙值越大,漏泄现象就越严重。转子旋转效应的影响存在于近壁区内,但汽封间隙变化对漏汽量的影响要远大于旋转效应所产生的影响。不同间隙下转速对间隙内流场的流线存在一定的影响,汽封间隙较小时漏汽平均速度受转子转速的影响要大一些。     

不同排列双圆柱气液两相绕流数值模拟

在一定的来流速度下,采用有限容积法计算了不同含气率、不同来流速度与双圆柱圆心连线角度情况下,整个流场的变化.夹角选取为α=90°(并列)、60°、45°、30°、0°(串列).结果表明:当α=90°(并列)时,两圆柱后产生稳定的同步反相旋涡脱落.随着夹角的减小,两柱之间产生了强大的排斥力,上游圆柱振动受到抑制,尾涡的长度变短.当夹角α=0°时,上游圆柱涡脱落得到了有效的抑制,没有稳定涡街生成,升力系数的脉动值趋于零;上游圆柱脉动升力系数最大值出现在α=90°,最小值出现在α=0°.研究还发现,上游圆柱的脉动升力系数并不是随着夹角减小而顺次减小;上游圆柱脉动升力系数绝对值随含气率的增大而减小.     

油水两相流电导信号的IMF特征提取及流型识别

石油开采过程中油水流型对压力等参数影响很大,准确识别流型可以提高传输效率、降低开采成本.利用INV306型智能信号采集处理系统和电导探针测量系统,采集垂直上升管中三种不同油水两相流流型的电导波动信号.应用经验模态分解(EMD)对电导波动信号进行了IMF特征参数的提取,然后分别提取各模态的能量特征,并将其作为Elman神经网络的输入,训练并建立网络.用检测样本进行检测,结果表明:该方法可以准确识别出三种典型流型,具有较好的识别效果.