离心叶轮入口流动的稳定性分析

在实验的基础上研究了离心叶轮入口流动稳定性及其流动分离机理和影响因素,对流动分离和稳定性问题进行了理论描述和分析,从新的角度揭示了非设计工况下离心叶轮入口流动特征。     

塑变区中润滑剂法向应力差的影响的数值研究

本文指出金属塑性加工变形区中润滑剂的流动是一种入口收敛流动,并采用二阶流体本构方程得到了非年顿流体入口收敛流动的运动方程。研究了流体法向应力差在入口收敛流场中对润滑油膜压力的影响。数值分析结果表明,流体法向应力差和流体入口收敛流吏同膜压力下降,但流体法向应力差是主要因素。     

离心叶轮入口流动的流定性分析

在实验的基础上研究了离心叶轮入口流动稳定性及其流动分离机理和影响因素，对流动分离和稳定性问题了理论描述，从新的角度揭示了非设计工况下离心叶轮入口流动特征。     

换热器入口段结构优化设计

针对换热器内部流动不均匀性、换热性能恶化的问题,对换热器的封头和导流片等入口段结构设计进行了研究,提出了换热器入口段结构与流动不均匀性的关联分析方法。通过对封头内部流动进行了CFD仿真分析,确定了导流片倾斜角、高度比等结构参数对流动不均匀性、换热损失的影响,建立了封头结构参数、导流片结构参数与换热效率间的关联模型。最后以换热损失最小为设计目标,进行了传统封头、二次型封头、改进二次型封头这3种形式入口段结构的参数优化设计。研究结果表明:改进二次型封头的内部流动不均匀性最小、换热效率最高,是换热器最佳入口段结构。     

竖直矩形窄通道内水流动沸腾换热特性的研究

建立单面加热垂直矩形窄通道流动沸腾换热试验装置,针对截面250mm×3.5mm的窄缝通道,对水流动沸腾换热特性进行试验研究。通过试验分析可知:(1)随着干度的增加,局部换热系数先增加后减小,有一个最大值,此时处于饱和核沸腾区域,其蒸汽干度也接近于0,同时也接近于沸腾起始点。相应地流体从单相流-泡状-块状流-搅拌-环状流转变。(2)在流动沸腾换热中,热流密度对核态沸腾换热有明显影响,而对流动沸腾液膜蒸发的影响甚小,所以可以认为由热流密度的变化而引起的换热变化,主要表现在核态沸腾。(3)入口温度的变化对单相流动的换热系数有影响,而沸腾换热系数与流型及汽泡的产生及扰动有极大关系,入口温度对流动沸腾局部换热系数基本没有影响。     

微乳化生物质燃油在喷嘴内部的空化流动特性

运用混合均相流模型加完全空化模型对微乳化生物质燃油在喷嘴内部的空化流动特性进行数值模拟研究,并结合WINKLHOFER的试验验证所选模型的合理性.研究尖角入口和圆角入口两种喷嘴反应入口形状对微乳化生物质燃油在喷嘴内部空化流动特性的影响,同时将结果与0号柴油进行对比.引入量纲一参数雷诺数(Re),空化参数(K),韦伯数(We),流量系数(Cd)等分析喷嘴的内部流动特性.结果表明,空化发生后,燃油的出流质量流量,量纲一参数的变化规律和出口截面的速度分布均与空化前不同;相比于柴油,微乳化生物质燃油开始空化和达到超空化需要较高的喷射压力;喷嘴入口圆角的存在削弱了空化,不利于出口燃油的喷雾.此外,所选模型预测的结果也与Nurick理论关系式吻合较好.     

发动机入口粒子分离器流场数值模拟及流道改进

发动机入口粒子分离器设计要求在一定清除流量比情况下,分离效率高而流动损失小.本文针对不同入口雷诺数(2×105至9×105)、不同清除流量比(10%到20%)的入口粒子分离器进行了数值模拟与实验研究.通过细致分析不同截面上的速度场和总压损失系数Cp,显示在分离通道内存在明显的低速区域和涡结构,同时在该区域内的出现了大的流动分离.这一结果与实验测得的结构吻合.分析结果显示该分离区域导致了流动通道内部总压损失的增加,由此根据流线分布情况对该分离区域进行结构改进.改进后流动通道内的原分离位置的涡结构强度和空间尺度均大大减小,使在高雷诺数下分离器两个出口的总压损失都降低了30%以上,且通道主出口流动更均匀,同时给出了不同雷诺数下的总压损失,建立了Cp与入口雷诺数的函数关系.数值计算结果显示本文使用的流道改进方法使分离器形状获得改善,获得了更优的流动性能.根据数值模拟结果提出了入口粒子分离器的改进方案.     

切流式双入口气液旋流分离器内的流动分析

针对切流式双入口气液旋流分离器的内部流动特征,利用Fluent软件进行计算分析,重点对分离器内部流动状态及湍流度进行分析,并考察入口流速对主要分离空间流动参数的影响。结果表明,切流式气液分离器内主要分离空间呈明显的组合涡分布,并且轴向零速包络面呈明显柱形,但分离器入口处能耗较大,排气管入口附近紊流现象严重,当入口流速增大时尤为明显。计算结果对气液旋流分离器的结构优化与性能预测具有指导意义。     

柱形旋流器入口结构对油水分离影响的数值模拟

通过数值模拟,分析了入口结构对油水在柱形旋流器中分离性能的影响。数值模拟时,油水两相流动采用Fluent中的混合模型,相间的相对运动采用代数滑移模型,湍流影响则使用修正的RNG K-ε湍流模型。获得了入口形状、入口方式和入口位置对柱形旋流器油水分离性能的影响。这些结果为优化柱形旋流器结构奠定了基础。     

软性磨粒流双入口约束流场数值分析及加工试验研究

针对软性磨粒流精密加工中单入口加工装置加工不均匀问题,提出一种基于流体碰撞理论的双入口加工新方法。借助计算流体力学软件,结合剪切输运(Shear stress transport, SST) k-ω湍流模型及Mixture混合模型,分析两种加工装置内磨粒流动力学特性,数值模拟结果显示：单入口加工装置内磨粒流流场固定分布,双入口加工装置内磨粒流流场呈现周期性摆动,提高约束流道内磨粒流流动无序性。加工试验进行35 h后,单入口加工装置加工工件表面粗糙度Ra值分散,工件表面存在严重加工不均匀性;双入口加工装置工件表面各处粗糙度Ra集中且各方向粗糙度值均小于单入口加工装置,表面加工效果均匀。上述研究结果表明：双入口加工装置有效地扰乱约束流道内磨粒流流场,提高磨粒流流动的无序性,改善表面加工质量。     

精密点胶螺杆泵胶液流动分析与数值仿真

分析了胶液在精密点胶螺杆泵内的流动过程。把胶液在螺杆泵内的流动分成入口段、螺杆段和针头段三段进行分析;建立三维几何模型,利用流体仿真软件FLUENT对胶液在螺杆旋转条件下的流动过程进行数值模拟,得到了螺杆转速、螺槽尺寸、入口压力和针头大小等参数对挤胶量的影响规律。通过试验验证了仿真结果的合理性。研究结果为确定合理的螺杆泵几何参数及外部条件提供了理论依据。     

卡车制动管路气流流动特性的数值研究

借助计算流体动力学软件Fluent 6.2.16对国产某重型汽车制动管路螺旋段内部气流流动特性进行数值模拟,探究了管内气流的速度和压力分布,并分析了入口压力对管内气流流动特性的影响。研究发现:流场内气流沿螺旋管轴心线作空间螺旋运动;流动过程中,气流的压力和密度降低,速度反之,在弯头区靠近外壁处形成局部高压;提高入口压力可以提高螺旋管的出口压力和气流的质量流量,但管路总压损失增大。     

确定水泵效率的热力学方法

一、基本原理假设水在流经泵体时没有任何能量损失,即水由入口状态等熵压缩到出口压力状态。此过程中由水泵传递给水流的能量最小,它等于水泵出口和入口之间的水流的能量差。但在水的实际流动过程中,存在着摩擦、冲击、涡流、紊流等能量损失,使一部分机械能转化为热能,这些能量损失使水流在流动过程中温度升高,水泵出口和入口的水流产生了温差。因此,测算出这一温差和水泵的进出口压力,就可计算出水泵的效率。这种确定水泵效率的方法称为热力学法。     

改进型撞击流反应器流动特性研究

为研究入口动态变化流体流速的撞击流反应器流动特性,以空气和煤粉为工质,与标准工况撞击流进行对比分析,采用离散颗粒模型对新型撞击流反应器进行数值模拟。模拟结果表明:改进型撞击流流场同样分为入口区、撞击区、出口区和漩涡区,撞击面不再固定在反应器的几何中心,而是在一定范围内做反复振荡运动,左右振幅相差不大。在反应器中,其最大的湍流强度仍位于撞击区,以撞击面为分界点,气流入口速度大的一侧湍流强度要大于入口速度较小的一侧,其总的湍流强度也增大了,传热传质更激烈。改进型撞击流反应器的颗粒运动轨迹比传统撞击流要更长一些,混合更充分。     

某型真空出铝抬包引射器的流场模拟及优化

为了了解某型号真空吸铝抬包的引射器中流体流动情况,使用Fluent软件对其进行了数值模拟,分析了其压力及流速分布情况。在此基础上,分析了该型号引射器为单吸入口的不足之处。通过优化结构,将其修改为对称双入口结构的引射器,并再次模拟计算了抬包吸入口的负压值,获得了吸铝所需较科学的最低引射气流压力值。并进一步运用VOF两相流模型模拟了真空抬包的瞬态吸铝过程,获得了不同时刻铝水在抬包中的流动及体积分数分布情况,为设备的升级改造的提供了理论依据。     

换热器入口段结构优化设计探析

伴随我国换热器生产制造工艺不断创新,其入口段结构优化设计已经作为现阶段我国换热器功能稳定重要核心保障,其重要性不言而喻。通过近年来大多研究发现,入口段结构优化设计的科学性与合理性对解决换热器流动不均匀性问题至关重要。本次研究从换热器入口段结构入手,对换热器入口段结构优化设计进行分析,为下一步工作开展提供依据参考。     

某型燃气轮机燃烧室NO_x排放物影响因素研究

针对某型燃气轮机燃烧室的旋流燃烧流动,应用商用程序CFD对其进行了数值模拟。分析燃烧室压力、燃料入口旋流角及二次空气入口角对燃烧室内燃烧特性和NO[1]x排放物的影响。结果表明,随着二次空气入口角的增加,NOx排放物将减少;随着燃料入口旋流角的增加,NOx排放物也是减少的;而随着燃烧室压力的增加,NOx排放先增加后减小。     

叶片式混输泵入口段气液两相流场可视化试验

气液两相混合流体在叶片式混输泵内的流动与入口段气液混合程度有直接的关系,故在混输泵入口前端设置了自行设计的缓冲均化器,并通过可视化试验探索入口段气液两相流型及气泡直径随转速和入口含气率的变化规律。研究发现:经过缓冲均化器后,气液两相流体在混输泵入口段表现为均匀的泡状流,无大团气泡聚集现象,说明缓冲均化器结构及多孔管开孔方案合理,能够起到均匀混合气液两相流体的作用;在同一转速和液相流量下,混输泵入口段气泡直径变化规律呈正态分布,随着入口含气率的增加(0~50%),气体总流量增加,在均化器中与水混合后形成的气泡初始直径逐渐增加,使得混输泵入口段气泡直径也逐渐增加;在同一液相流量和入口含气率工况下,气泡的初始直径相同,而随着混输泵转速的增加(1 800~2 700 r/min),入口段流体旋转角速度增大,导致液相对气相的拖曳力也相应增大,最终导致气泡直径变小;绘制了泵入口气泡直径随入口含气率及转速的变化规律曲线,可以为混输泵内流场数值模拟中入口气液两相流型及平均气泡直径的设置提供参考。     

流式细胞仪流动室的聚焦特性分析

利用流体质量守恒定律和层流模型对侧壁鞘液入口呈对称分布的流动室结构进行理论分析,推导了样本流聚焦直径的理论公式,并且使用Ansys Fluent对流式细胞仪中的关键部件流动室进行了流体仿真模拟。结合数值仿真结果探讨了鞘液流速、样本流入口直径、鞘液入口直径、检测区直径对聚焦效果的影响,并采用正交实验分析了各个因素对其产生影响的程度,为建立流式细胞仪流动室预测模型及优化结构设计提供了参考依据。     

安全阀流场和排量的模拟及试验研究

开展了安全阀流场数值模拟的理论研究,获得了安全阀排放时的内部压力分布图以及速度矢量图,计算了安全阀在不同入口压力下的排量值,测试了在不同入口压力下阀门的排量,分析了计算数据和试验结果的差异,证明了数值模拟方法可以有效地模拟安全阀内部的流动情况。