液滴撞击干燥倾斜壁面铺展实验研究

通过高速摄影技术及像素分析方法对液滴撞击干燥倾斜壁面进行实验研究，分析了不同倾斜角及韦伯数（We）对液滴飞溅及铺展的影响，结果表明，倾斜角的增加有利于抑制飞溅的产生；We一定时，液滴的前铺展因子随着倾斜角的增加而增加，后铺展因子随着倾斜角的增加而减小；液滴的前后初始铺展速度均大于液滴的撞击速度，且随着倾斜角的增加而减小。      

印刷电路板换热器中S-CO2换热特性数值分析

为了探究超临界二氧化碳(S-CO2)在直通道印刷电路板换热器(PCHE)中换热特性,本文采用数值模拟方法对此问题进行了研究.计算分析了S-CO2在印刷电路板换热器中的换热特性,并对比了在单独改变一侧通道入口温度、工作压力及工质流量时对流换热系数和壁面努塞尔数的变化趋势.研究结果表明:由于工作压力不同,超临界二氧化碳工质存在从类液区向类气区过渡的情况,导致印刷电路板换热器换热通道入口温度或流量变化相同时对流换热系数和壁面努塞尔数呈现出不同的变化趋势.保持超临界二氧化碳工作压力和流量一定时改变冷侧入口温度比改变热侧入口温度对印刷电路板换热器热功率的影响更大;改变热通道的压力或流量要比改变冷通道的压力或流量对PCHE热功率的影响更大.     

波形板汽水分离器内分离效率的影响因素分析

基于壁面液膜模型，进行无钩波形板汽水分离器内液膜生成情况的三维数值模拟，模拟中采用Realizable k-ε模型和壁面液膜模型对波形板内的气相和液相进行数值模拟计算，根据模拟结果分析波形板内的分离效率。研究结果表明：在不改变波形板的结构和不考虑二次携带的前提下，随进口速度或液滴直径的增加，壁面形成液膜面积和高度增加，分离效率也随之提高。当进口速度和液滴直径一定时，液膜高度和面积随蒸汽湿度的增加呈先增加后减小的趋势，当湿度达到10%时，液膜高度和面积达到最大，分离效率最佳。     

波形板壁液膜破裂实验研究

设计并搭建了横掠气流下波形板壁液膜破裂可视化研究的实验台架,研究不同液膜厚度下气流速度与液膜破膜速度之间的关系。通过改变液膜流量和气流速度获得不同液膜厚度条件下的临界破膜速度,并利用高速摄像技术对液膜破裂行为进行研究。结果表明,液膜的破裂与气流速度、液膜厚度有关,两者呈负相关性;无量纲分析表明液膜的惯性力和气流剪切力是导致其破裂的不稳定性因素,而壁面粘性力和液膜表面张力则是抑制液膜破裂的稳定性因素;液膜在临界气流剪切力作用下发生破裂的破口是从波形板的屈折角(凸角)开始的,而且液膜可以以不同的形式被卷入到气流中,液膜破裂形态与液膜厚度有关。     

气流扰动下单液滴撞击单根干燥扁网丝特性数值研究

丝网分离器在工业中有着广泛地应用。本文针对液滴撞击网丝的动态过程，采用CLSVOF方法对单个液滴撞击干燥网丝的问题进行数值模拟，经过合理的简化，建立了气流扰动下单液滴撞击干燥扁网丝面的二维数学模型，分析了液滴撞击角和撞击位置对液滴撞击行为特性的影响。数值计算的结果表明:液滴撞击到干燥网丝上分为铺展和飞溅2个过程，撞击角越小，上铺展半径越大，下铺展半径越小，分离的二次液滴体积越大；液滴撞击网丝的位置离网丝边缘越近，越容易产生二次液滴，二次液滴的总体积越多。      

入口参数对波形板干燥器性能影响的实验研究

采用实验测量与观察分析相结合的方法,对波形板干燥器进行可视化实验研究,研究了液滴粒径、入口湿度、入口速度对干燥器性能的影响。研究得出:分离效率随着入口粒径和入口湿度的增大而上升,随入口速度增大先增大后减小;发生二次携带的临界入口速度随着入口湿度增大而降低;干燥器压降与入口风速呈平方递增关系。     

横掠气流作用下波形板壁降膜破裂分析

以边界层理论为基础,基于独立假设建立了波形板通道内降液膜在横向气流驱动下沿屈折角横向偏移的二维边界层模型。通过量纲分析和理想层流假设进行模型简化及边界层方程求解,建立了横向切应力驱动下波形板壁降膜破裂的力平衡模型并给出破膜速度的临界准则,模型包括波形板通道几何参数、气液两相物性及流动参数等多种因素的影响,与本文实验结果和已有理论模型进行对比,所建模型能够更准确地预测液膜发生破裂的临界条件。进一步的量纲分析表明惯性离心力、气流剪切力、壁面黏性力和表面张力共同决定着液膜的运动、变形直至破裂,由它们之间的平衡关系可以确定液膜的稳定与否。     

两级旋风汽水分离器的结构优化数值研究

为探讨两级旋风汽水分离器结构参数对其性能的影响,本文通过数值方法对两级旋风汽水分离器进行研究,设计并建立了两级旋风式汽水分离器的物理和几何模型,应用非结构网格技术,采用RNG k-ε模型,液滴相DPM模型,进行数值模拟计算分析,并搭建了气-水分离可视化试验台架,对数值算法进行验证。在验证基础上,数值模拟研究了旋臂高度、旋臂出口宽度、旋臂顶部与返流筒顶部距离、一级出口直径、二级导叶个数与高度、除雾器高度、二级出口直径等参数对两级旋风分离器分离特性以及阻力特性的影响,并依据分析结果给出了具体的优化建议。经计算分析,优化后的汽水分离模型相较于初始模型:一级出口湿度降低了45%,二级出口湿度降低了68%,阻力压降减小了48%。     

横掠气流作用下波形板壁降膜破裂分析

以边界层理论为基础,基于独立假设建立了波形板通道内降液膜在横向气流驱动下沿屈折角横向偏移的二维边界层模型。通过量纲分析和理想层流假设进行模型简化及边界层方程求解,建立了横向切应力驱动下波形板壁降膜破裂的力平衡模型并给出破膜速度的临界准则,模型包括波形板通道几何参数、气液两相物性及流动参数等多种因素的影响,与本文实验结果和已有理论模型进行对比,所建模型能够更准确地预测液膜发生破裂的临界条件。进一步的量纲分析表明惯性离心力、气流剪切力、壁面黏性力和表面张力共同决定着液膜的运动、变形直至破裂,由它们之间的平衡关系可以确定液膜的稳定与否。     

蒸汽湿度电容传感器内部电场与流场耦合特性数值研究

基于电介质极化和蒸汽流动的基本理论,利用FLUENT软件的二次开发功能,对蒸汽湿度电容传感器内部蒸汽流场和电场进行了理论分析和耦合特性的数值模拟。湍流模型采用标准k-ε模型,近壁区采用壁面函数法,电场和流场方程均使用SIMPLE算法。研究结果表明：当蒸汽为单相饱和蒸汽时,电容传感器内部电势由正极板向负极板逐渐减小,且变化较均匀,电荷主要分布在极板附近,内部区域无极化电荷;电场对流场的影响主要体现在极板附近蒸汽的径向流速上,最外层极板附近电场对流场的影响最大;流场对电场的影响主要体现在电极板的边缘效应上,有流场时极板附近的电场强度较无流场时低;数值模拟结果与实验结果的相符程度较好。