叶片数对离心泵瞬态空化特性的影响

为研究叶片数在离心泵设计工况下对瞬态空化特性的影响,基于SST k-ω湍流模型和Zwart空化模型,以3种叶轮叶片数的离心泵为研究对象对其内部空化流动进行三维非定常数值模拟。结果表明:对于3组不同叶片数(Z=4、5、6)的叶轮,随着叶片数逐渐增加,离心泵扬程增加,但效率无明显差异;不同叶片数离心泵的空化特性曲线不同,临界空化点压力以及扬程断裂值不同,3种叶轮方案在无空化时的扬程分别为44.8、41.8和39.2 m,扬程断裂的相对值分别占其扬程的27%、25%、32%,即Z=5的叶轮离心泵扬程下降最少;在叶轮的一个旋转周期内,随着时间的增大,Z=4的空泡体积逐渐增加,Z=5和Z=6的空泡体积逐渐减小;叶片数较少时,叶轮流道内相对轴面漩涡运动剧烈,流体的绝对速度降低,造成泵压头的衰减,加速空化发生。     

某离心泵内部流场非定常空化分析

为研究某小型离心泵转轮空化情况,在设计工况下应用SST κ-ω湍流及Zwart-Gerber-Belamri空化模型对小型离心泵全流道进行数值模拟计算与分析,探讨其内部空化特性.结果表明,空泡率先出现在叶片头部近吸力面区域且进口压力梯度变化较均匀,叶轮进口处压力值最低;随着空化余量的降低,空泡下游区域的压力梯度变化增大...     

伞喷喷嘴内空化现象的数值模拟

使用混合多相模型和全空化模型通过数值模拟研究了伞喷喷嘴内的空化流动过程.结果发现,伞喷喷嘴内的空化发展显著影响了喷嘴出口处的燃油液膜厚度和喷射速度,进而直接改变喷射锥角和液滴的平均索特直径.基于喷嘴内燃油蒸气的分布,空化可以划分为无空化、入口空化、出口发展空化和完全空化.完全空化中燃油蒸气延伸至喷嘴出口,可以显著增加喷...     

汽油发动机燃用LPG的燃烧性能数值模拟及试验研究

应用GT-POWER软件和化学动力学软件CHEMKIN建立了汽油发动机工作过程计算模型,并用试验结果进行了验证。在此基础上对汽油发动机燃烧LPG时的动力性能及经济性能进行了变参数研究。模拟结果表明,在相同工况条件下,随着压缩比的增大,燃用LPG发动机的经济性和动力性能都有所提高,但同时爆震指数也相应增加。随着空燃比的增加,发动机的经济性能和动力性能均先提高后降低,空燃比对缸内层流燃烧速度和绝热火焰温度影响较大。     

制备生物柴油中超声空化过程的研究

建立了超声波辅助制备生物柴油中空化气泡运动的动力学模型,采用MATLAB对模型方程进行数值模拟,探讨超声频率、声压幅值、空化泡的初始半径和环境压力对空化泡运动的影响.模拟结果表明,随着超声波频率的增加,空化效应减弱;超声声压较小时,超声波空化为稳态空化过程,随着声压的增加,空化气泡半径变化幅度增加,空化气泡所带来的空化效应必然增加;气泡的原始半径为超声波频率对应的共振尺寸时,空化情况最为激烈,声化效果最好;环境压力变化时,气泡运动的振幅差别不大.经分析得到提高生物柴油产率的较佳条件,即较低频率、较大声压幅值、气泡直径为共振尺寸、普通大气压.该研究可为超声在制备生物柴油中的应用提供基础理论依据.     

固体颗粒含量对离心泵空化特性影响分析

为研究离心泵输送介质中固体颗粒含量对空化的影响,采用数值计算与试验结果进行对比相结合的方式进行了深入地研究,结果表明:固体颗粒含量对空化的影响比较大,空化随固体颗粒含量的增加而严重;在相同进口压力工况下,不同的固体颗粒含量对叶轮内部空泡流动轨迹及速度变化等因素的影响较大;在相同空化工况下,固体体积分数总体上是随固体颗粒含量的增加而增大,但受空化影响在一些区域内的固体体积分数会减小;在固体颗粒含量不变的情况下,叶轮流道内的固体体积分数随着空化的发展而逐渐减小。由于空化非线性变化规律产生而引起叶轮流道内固体体积分数呈现非线性规律变化。     

液态LPG喷射发动机喷嘴内部气穴现象的数值解析

建立了描述液态LPG燃料性质的13种物化参数的数据库,并将其编译导入通用CFD软件Fire 8.5.在验证了解析方法可行性的基础上,数值解析了液态LPG喷嘴内部在不同喷孔形状时的气穴现象,考察了气穴生成的位置、喷孔出口处的燃料体积分数的分布等.结果表明:单孔喷嘴内部的气穴发生在喷孔入口拐角处,气穴生成区域呈圆周均匀分布,并且一直延伸至喷孔出口;而双孔喷嘴内部的气穴总是发生在与垂直来流方向呈锐角分布的两喷孔入口处,随着流动的发展,气穴生成区域迅速地向喷孔中心扩散.无论是单孔还是双孔LPG喷嘴,气穴现象使得实际的喷孔流通截面积发生变化.     

空化对多相混输泵内流动特性的影响

为揭示螺旋轴流式多相混输泵的空化性能及不同空化阶段下多相混输泵性能的变化规律,基于标准κ-ε湍流模型和Rayleigh-Plesset空化模型,对螺旋轴流式多相混输泵空化性能进行数值模拟,分析不同空化阶段空泡的发展对流速和压力分布的影响,揭示空化现象造成泵扬程下降的主要原因。结果表明,在螺旋轴流式多相混输泵内,在空化初生阶段,空泡主要集中在叶片吸力面进口处,随着空化余量的减小,空泡沿叶片吸力面流线方向逐渐延伸,当空化余量为0.8m时,空泡同时出现在压力面和吸力面上;当空化发展到压力面时,易导致混输泵的做功能力急剧下降;空泡体积分数越大,空泡末端区域的压力梯度变化就越大,会造成边界层分离和回流现象,加速空化的发展;空化会干扰叶轮内部流体的流动,使得空化区域流体的流速变化较大,从而导致流动的稳定性变差。研究结果可为多相混输泵性能的改善提供参考。     

基于CFX的调节阀空化数值模拟及结构优化

为减少某核电站调节阀最高运行参数工况下的空化损伤,基于CFX软件采用多相流模型和空化模型对结构优化前后的调节阀的空化情况进行数值模拟,分析了阀门内部不同结构对空化区域分布和空化程度的影响.结果 表明:作为关键部位的阀芯密封线处易受空化损伤;优化后的阀门结构可以使阀芯密封线处的空化发生一定的转移,有效降低了阀芯密封线附近的空化率,保护了阀芯密封线的完整性.     

汽油/LPG双燃料汽车瞬态切换过程的数值模拟研究

应用发动机工作过程软件GT-POWER和化学动力学软件CHEMKIN建立了汽油/LPG双燃料汽车瞬态切换过程的计算模型,在此基础上对LPG/汽油双燃料汽车在切换过程中的燃烧情况进行研究。数值模拟结果表明：进行燃料切换后的第一个发动机工作循环的缸内压力升高率比较大,并且着火始点提前,发动机在切换过程中工作粗暴,因此采取了在切换之初减少LPG进气量的进气策略。通过采用优化后的LPG进气策略,达到了汽油和LPG在切换过程中快速平顺的效果。     

喷射火环境下液化气储罐热响应行为数值模拟

应用CFD软件Fluent6.3对液化气（liquefied petroleum gas,LPG）储罐在火灾条件下的热响应过程进行了三维数值模拟。研究了喷射火作用下LPG储罐罐壁温度、内部介质温度和压力响应的特点,分析了液相介质充装率和储罐壁厚对储罐热响应的影响。结果表明,液相介质充装率越高,储罐失效时间越短,并且当充装率为60%~85%时储罐的失效时间下降更加明显;储罐壁厚越厚,火焰作用下升压越慢,当壁厚大于14mm时,壁厚对储罐升压的影响明显变小。据此,可选择合适的充装率和合理的壁厚以减缓储罐的升压速度,为预防和控制液化气储罐事故的发生争取时间。     

LPG碰壁喷雾的试验及数值模拟研究

基于离散液滴模型(DDM),并结合柴油机实际工作情况,建立了喷雾碰壁的数学模型.将该模型与KIVA程序耦合,对多种形态的喷雾碰壁进行了模拟计算.在压力定容室内,利用PIV高速摄影技术对液化石油气(LPG)和柴油的碰壁喷雾过程进行了试验研究.将模拟与试验结果进行了对比分析,并着重考察了碰壁角度对燃料碰壁过程的影响,获得了LPG喷雾碰壁特性的一般规律.与柴油相比,在同样条件下,LPG能在壁面上溅起较厚的液滴雾层,且溅起的液滴尺寸较小,在壁面上附着的油膜厚度较薄,说明LPG比柴油蒸发速度快,雾化质量好;随着碰壁喷雾倾斜角的增大,2种燃料在碰撞点壁面附近所产生的液滴数显著减少.     

热冲击下LPG储罐力学响应研究

液化石油气(LPG)储罐在遭受火焰侵袭时通常会面临较为恶劣的环境.在高温和内压作用下,金属材料强度下降,罐体将会出现局部屈服变形,严重时可能会发生破裂甚至爆炸.对储罐在喷射火焰下其壁面的力学响应规律进行了研究,在分析壁面应力产生机理的同时,利用有限元分析ANSYS软件对该物理过程进行了数值模拟,得出了壁面不同位置的应力分布.结果表明:在喷射火焰情形下,LPG储罐的力学响应与火焰的喷射方向有关,面向火焰一侧的壁面由于温度上升更快,材料强度下降的速度也较快,故较之背向火焰一侧的壁面发生破坏的可能性增大;另外,储罐壁面顶部附近由于温度最高,材料的强度下降最明显,因此发生破坏的可能性最大.     

490Q柴油发动机掺烧LPG的试验研究

对490Q直喷式柴油机进行了LPG/柴油双燃料的技术改造。在分别燃用纯柴油和柴油/LPG双燃料的情况下,研究了相应工况下发动机的动力性、经济性以及排放特性等性能。试验结果表明,加入一定比例的LPG可改变缸内燃烧过程,大幅度降低排气烟度,在一定程度上提高了燃油经济性。     

LPG单燃料发动机电控标定的研究

简要介绍了电控单燃料LPG发动机电控系统的组成情况 ,对不同工况下的空燃比、点火提前角及废气旁通阀的开度等进行了实验标定 ,并通过发动机台架试验 ,考察了LPG发动机的总体性能。所采用的控制方法对开发LPG单燃料电控发动机具有一定的指导意义     

基于GT-Power的LPG燃气组分对发动机排放影响的研究

通过建立单缸点火式LPG发动机在GT-Power中仿真,来研究LPG组分及其比例对发动机排放的影响.仿真实验表明,LPG组分对污染物的排放有重要的影响.随着丁烷比例的增加,CO和HC的排放增加,而NO_x减少;其中,CO、HC排放最少的是Fuel 1#,NO_x的排放最低的是Fuel 3#;考虑到综合排放性能和动力性的同时,丙烷与丁烷比例为7:3时最佳.     

液化石油气残液在农村秸秆燃气行业的应用

20世纪90年代以来，以秸秆制气工艺为主的农村燃气事业得到了极大发展，该项技术的推广对农民生活水平的提高、环境的改善起到了重大作用。但秸秆燃气的热值不高，使用效果不佳，因此秸秆燃气需增热。由于农村经济条件有限，增热的成本必须是廉价的，因此液化石油气残液可以成为增热的最佳选择燃料。文章针对秸秆燃气增热的技术、经济可行性进行了分析。     

Thermal efficiency improvement of an LPG gas cooker by a swirling central flame

The present study proposes a swirling central flame technique to improve the thermal efficiency of a conventional open‐flame atmospheric gas cooker which is now widely used as a domestic appliance. More extensive studies were done in an effort to improve the thermal efficiency of the cooker by reducing thermal inertia of the pan support and using the proposed porous medium technology to recover heat from flame radiation to preheat the secondary air entrained from the bottom of the burner. The experimental results showed that the thermal efficiency of the swirling central flame burner with conventional support is approximately 15 per cent higher than that of the conventional radial flow burner. This can be attributed to the higher heat transfer coefficient between hot flue gas and vessel surface of the swirl burner than that of the conventional one. By replacing the conventional support of the developed swirl burner with a lighter one, whose mass was reduced by a factor of 3.7, the thermal efficiency could be increased by about 3 per cent. By using the proposed preheating secondary air support instead of the light support, the thermal efficiency could be further improved by 3 per cent. The predicted thermal efficiency obtained from the proposed model showed good agreement with the experiment. Copyright © 2001 John Wiley & Sons, Ltd.