多喷管两级式新型引射器分析

针对传统引射器流体混合程度不均匀、能量损失大、引射效率低的问题,提出一种新型多喷管两级式引射器模型,本结构模型一方面增加了一个进风口,并将其设置为对称式;另一方面创新性的将多喷管引射器与两级式引射器相结合;并建立数值仿真模型,对其关键结构参数与引射性能之间的相关性进行分析,以提升其引射性能。结果表明引射系数随混合室长度的增加先增加后降低,在L=13mm时有最优引射系数,约为0.68;引射系数随混合室直径增加先增加后降低,在D=5mm时有最优引射系数,约为0.65;引射系数随工作流体入口速度增大而先急剧增大后保持平缓、变化不敏感。本结构模型能够有效的提升引射系数,降低能量损失。     

电动汽车引射热泵系统性能模拟研究

为了提高电动汽车空调系统的性能,在传统热泵系统中采用引射器形成梯级蒸发,提出了一种新型电动汽车引射热泵系统。采用集总参数法建立了系统的稳态数值模型,模拟分析了引射热泵系统在不同工况下的性能,并与传统热泵系统进行了对比。模拟结果表明:在冬季制热工况下,降低冷凝温度或提高蒸发温度使引射器的引射比减小,但其压力提升比、系统制热量及COP均增大;在不同蒸发或冷凝温度条件下,随压缩机转速增加,系统制热量有所增加,系统COP减小,但转速对引射器性能的影响很小;在模拟工况范围内,引射热泵系统COP始终高于传统热泵系统的COP,最高改善的幅度约为20.3%。研究结果为引射器在电动汽车热泵空调系统中的应用提供了参考。     

氢燃料电池引射器结构参数优化研究

针对影响氢燃料电池引射器性能的结构参数太多导致其难以优化的问题，以额定工况下氢燃料电池引射器为研究对象，提出一种基于两次正交试验设计的引射器结构参数优化方法。首先，建立CFD分析有限元模型，并进行试验验证，对影响引射系数的全部结构参数进行第1次正交试验，运用Fluent软件进行求解，通过极差分析确定各结构参数对引射系数影响的主次顺序；其次，对影响引射系数的主要结构参数进行第2次正交试验，应用极差分析法快速得到最优的结构参数；最后，对优化后的引射器进行模拟仿真，获得了最大的引射系数为2.455,并经试验验证了模拟结果的准确性。研究结果表明，经过两次正交试验设计，可以减少引射器结构优化的试验次数，提高燃料电池引射器的引射系数，为引射器结构参数的优化研究提供了参考，具有指导和借鉴意义。     

基于Fluent外混式气动雾化喷嘴改进与仿真研究

为了有效降低喷嘴气体能量的损耗，需要对气动雾化装置整体结构进行雾化速度和压力流场的仿真分析，通过改进局部设计来减少非必要的能量损失，以此来提高气体能量利用率，提升喷嘴雾化性能。为此，对外混式气动雾化装置的内外流场进行了数值研究。首先，对该气动雾化装置内部气相通道进行了数值模拟，找到了原设计中最大能量损失的原因；然后，根据流场的压力和速度分布规律，对壶体与喷嘴连接处的气相通道进行了局部结构改进，分析了装置改进前后内外流场的压力与速度变化情况；最后，通过模拟喷雾过程，对比了不同气压下原喷嘴和改进后的喷嘴内外流场的雾化特性，对喷嘴局部结构改进的合理性与改进后气动雾化装置性能的优越性进行了验证。研究结果表明：通过掏空雾化喷嘴主体和改变雾化喷嘴进气口形状的方式，可以有效改善气相通道的节流情况，减少气体能量的损失，缩短改进后的喷嘴气相通道内部高速气体路径，并且增加喷嘴气相出口附近的流场速度，最大增幅为11.49%;改进后的喷嘴雾化性能得到了提升，当气压在0.3 MPa附近时，其雾化效果最佳。     

蒸汽喷射器的CFD数值模拟

运用CFD软件Fluent对蒸汽喷射器内部流场进行模拟,分析了工作蒸汽压力、引射蒸汽压力和混合蒸汽压力的变化对喷射器的夹带率及其内部流场激波现象的影响,并针对某一具体算例给出了工作蒸汽压力、引射蒸汽压力和混合蒸汽压力的最佳选取范围,对工程实际具有一定的参考价值.     

液压油黏度与含气率对涡旋泵性能的影响

基于空化模型和动网格技术,建立了含轴向间隙的涡旋泵流体域模型,对其内部流场进行数值模拟,得到不同转角下涡旋泵工作腔内流体的压力、速度、气相体积分数和流量等参数,分析了不同液压油的温度、种类和气相质量分数等对涡旋泵内的压力脉动和空化的影响。结果表明：液压油中气体质量分数从3e^-5增加到1.2e^-4,导致泵的容积效率下降;液压油从32#到68#,动力黏度增加0.0315 Pa·s,涡旋泵的压力峰值增加11.93 MPa,容积效率增加2.7%;从38℃增加到44℃,液压油动力黏度减少0.011 Pa·s,涡旋泵的压力峰值降低5 MPa,容积效率下降1.1%。     

MED-TVC两级真空喷射泵模型分析及设计

提出了一种两级真空喷射泵模型,应用于低温多效蒸馏海水淡化系统中,可以有效提高系统真空度与运行效率。在喷射器结构设计中,提出前后两级喷射泵的关键尺寸比为1∶2,为验证这一结构并同时研究喷射泵内部复杂流场,使用计算流体力学(CFD)仿真软件对喷射泵进行了建模和性能分析,展现了其内部流场特征。为研究一次流压力变化对喷射泵性能的影响,将二次流压力与背压固定,一次流压力从550 k Pa增加到630 k Pa,发现喷射泵引射比是一个先上升后下降的过程,引射比最大值为0. 073。固定一次流压力600 k Pa,背压100 k Pa,两级喷射泵可实现接近5. 8 k Pa的高真空度,表明此结构可有效提升海水淡化的系统运行效率,降低能耗。     

舱外服大循环量引射器优化设计与实验研究

为进一步提高舱外航天服供氧通风能力,对其引射器进行优化设计。采用一维气体动力学模型建立喷嘴控制方程;根据实验结果确定喷嘴等熵效率,设计缩放喷嘴;采用3D打印技术加工不同结构的引射器;利用氮气进行常压引射实验,研究挡板位置、喷嘴类型与喷嘴出口位置(Nozzle Exit Position,NXP)等结构参数对混合流量的影响,寻找最优的引射器结构。研究表明:挡板位置对引射器混合流量的影响与喷嘴类型相耦合。前移挡板,亚音速引射器混合流量可提高56.90%以上,而超音速引射器则降低12.08%以上。将渐缩喷嘴换为缩放喷嘴,混合流量可以提高1.81倍以上;对于挡板前移的亚音速引射器,则可提高36.90%以上。所有亚音速引射器均无法满足当前性能要求。然而,对于超音速引射器,对于所有的NXP,在典型工况下引射器循环量均可满足要求;存在最优的NXP使得混合流量最大。NXP为6 mm时,超音速引射器混合流量最大,为144.83 L/min(工作流绝对压力为0.503 MPa);在全工况下(工作流表压为0.30～0.55 MPa),混合流量可至少提高1.59倍。设计的最优引射器测试结果均满足性能要求。     

自激吸气式脉冲射流装置机理的试验和理论研究

为了揭示自激吸气式脉冲射流装置的脉冲产生机理，通过试验获取了装置典型测点压力、靶心冲击压力的时间变化过程和内部水气流动图像，分析了工作压力1.4～1.8 MPa和围压0～0.15 MPa下冲击压力的平均值、脉冲频率和脉冲效果，并结合水气两相流理论研究了装置内部的水气流动结构和水气流动过程。结果表明，围压不变和工作压力越高，冲击压力平均值越大，围压0.1 MPa时，增加幅度为51%；工作压力不变和围压越高，冲击压力平均值越小，工作压力1.8 MPa时，降低幅度为63%；不同工作压力和围压的冲击压力脉冲频率变化不大，在0.5～1.0 Hz之间，但工作压力越高或围压越低，脉冲效果越好；装置内部的碰撞体附近和射流核两侧为亚声速水气流动，下喷嘴入口为超声速水气流动；装置在内部负压区域形成了泡状水气涡团，吸气量、碰撞体测点压力和冲击压力的时间变化过程与典型时间水气涡团的旋转速度和气泡直径之间具有明显的相互影响关系。     

无人机燃料电池氢循环引射器设计及流动性能研究

氢燃料电池无人机发展迅速,但无人机结构紧凑气源容量有限,如何提高氢气利用率,进一步增强续航能力是一个亟待解决的问题。针对该问题,本文设计了引射循环系统,将排空的氢气进行回收利用,以提高氢气利用率。以典型的1.7 kW无人机燃料电池为例,采用计算流体力学方法设计了氢循环引射器,并进行性能分析,揭示了不同工况下内部流场特性。结果表明在二次流压力与出口压力压差为10 kPa时,一次流压力在300～700 kPa的范围内具有良好的引射性能。同时研究了关键结构参数喉嘴面积比(AR)和不同工况对引射性能的影响,研究表明,最佳AR随一次流压力变化而变化,统筹考虑本文选择AR=16,满足了不同工况下的全局最优引射性能,氢气利用率最高提升了30.3%,进一步延长了无人机的续航能力。     

基于COMSOL液压节流阀内部流场数值模拟研究

针对不同开度下U型节流阀内部流场的变化,基于软件COMSOL Multiphysics建立CFD数值计算模型,得到了节流阀内部流场的速度、压力分布等随着阀口开度变化的特性云图。研究结果表明：节流口处压力下降梯度较大,并出现局部低压区。阀内流体速度在经过阀口处急剧变化,阀口附近流速达到最大,并沿流体流动方向形成一个空心锥形高速射流区域。即流体出口端射流出射方向倾斜指向出口,另一过流面中流体出射方向指向阀座,并沿阀体壁面流动。此外,随着阀口开度减小,阀口处速度大小和阀口附近压力几乎不变,但是节流口流体出射方向角度变大。     

基于CFD的天然气管道直板清管器内流场分析

清管作业在天然气管道中应用的越来越广泛,清管就是利用清管器推走管道内的沉积物和管道碎片,其目的是把管道内的杂物清除干净。定期清管可以保持管道中的流动通畅,降低管道内部压降,提高管道的流动效率。本文基于CFD（计算流体动力学）方法并利用Gambit及Fluent相关软件研究模拟了天然气管道直板清管器内部流场,模拟结果可显示清管器内部的压力变化流场和速度流场,研究结果为直板清管器的进一步稳定运行提供了理论基础。     

基于FLUENT的工业洗涤设备用烘干机流场仿真分析

为了解决烘干机烘干效率低、能耗损失大、给使用客户带来高成本的问题,以工业洗涤设备烘干机为对象,采用仿真方法分析烘干机内部压力、速度和温度等流场参数对烘干效率和能耗的影响。建立了烘干机仿真分析模型,采用FLUENT软件对烘干机内部流场进行数值求解,并对仿真结果进行分析,通过分析烘干机内部压力场、速度场和温度场,判断烘干机结构设计的合理性及改进方向。最后,研究了不同进口速度和进口温度对烘干效率的影响规律。仿真分析结果表明：烘干机运行1.6 s后,内部压力分布均匀为1100 Pa,烘干机内部流场压力分布均匀合理;烘干机进口风速为20 m/s,温度设置为333 K时,流场内部风干效率高,内部流场的温度变化均匀,内部温度循环速度快,烘干机烘干效率高,能量损耗小。同时,烘干机在进风口处设有挡风板,挡风板上设有向内筒端面开口处内折弯的导流部的结构,能够使烘干机内部受热均匀、循环受热,对提高烘干效率和降低能耗起到重要作用。     

动力舱排烟管引射口外形结构优化研究

以某车辆动力舱热流场为研究对象,使用虚拟仿真技术对动力舱结构和内流场进行建模,计算车辆本身引射口的流场分布,通过改变引射口的长度和扩散角度改善舱内的温度环境。分别对比原长度和原角度与优化后长度和角度的流场分布云图,综合分析这些计算结果,获得合适的结构优化结果。最终实现降低舱内工作温度、优化舱内流场的目标,为车辆动力舱的设计奠定了一定的基础。     

燃气炉燃烧器流场仿真分析

运用Fluent软件，对燃烧器引射性能及两种不同炉头的燃烧器流场进行数值模拟分析，通过分析速度场、压力场、甲烷浓度分布，研究燃气在燃烧器作用下的流动情况，为优化燃气燃烧、改善运行能力奠定基础。     

基于工艺参数调整的抗拉强度提升试验研究

通过分析和测试在不同压铸参数条件下拉力数值的变化,采用正交试验确定最佳工艺参数。试验结果表明,滚轮拉力要达到新的图纸要求,满足客户要求,最佳压铸工艺参数为浇注温度680℃,压射速度2.5 m/s,铸造压力64 MPa,高速区间83～86 mm,模具温度150℃。     

质子交换膜燃料电池引射器结构参数优化

对PEMFC氢气引射器结构参数组合进行正交试验设计并仿真分析引射效果。采用Kriging代理模型作为参数优化预测模型，并基于拉定超立方检验预测精度良好。基于Kriging模型进行主效应分析，证明引射器结构参数与引射效果存在复杂非线性关系。基于多岛遗传算法(Multi-island Genetic Algorithm, MIGA),以最大二次回流质量流量为优化目标，完成目标优化设计，并通过贡献度分析确定尺寸参数权重排序。通过帕累托最优解得到最佳结构参数组合并仿真求出最大二次回流质量流量为0.0037 kg/s,最大引射比2.64,对比正交试验最优结果提高了8.8%。     

新型旋流喷射式真空泵及其工作特性的研究

针对喷射式真空泵工作过程存在吸入性能差、引射效率低等问题,提出了一种新型旋流喷嘴,进而得到新型旋流喷射式真空泵。该喷嘴在工作流体入口处采用切向入旋和顶部导向元件加旋,可以通过顶部导向元件来微调喷嘴的旋流引射强度;利用数值模拟分析了新型旋流喷射式真空泵内部的流场变化规律。相比于常用的自由射流,所提出的旋流喷嘴具有出口紊流程度高,卷吸能力更强的特点;旋流引射优于普通自由射流,并且随着工作流体压力的增大这种优势更明显。     

PEMFC 全功率变流量喷射器流场特性研究

针对质子交换膜燃料电池全功率氢循环对喷射器变流量的需求,提出并设计了不同嵌套方式的四喷嘴喷射器,以实现不同工况下变流量性能。为研究不同嵌套方式喷射器的流场特性及其循环性能,采用计算流体力学方法对喷射器进行建模和分析。结果表明,部分嵌套喷射器的内部流场比全嵌套喷射器的内部流场稳定;当二次流压力和背压不变时,一次流压力从6 bar(1 bar=100 kPa)增加到10 bar,部分嵌套喷射器引射比先上升后下降,在压力为7 bar时存在最大值;而全嵌套喷射器引射比是下降的趋势,通过与实验数据的比较,部分嵌套喷射器具有更优的性能;最后通过多喷嘴PWM逻辑控制,实现了170 kW燃料电池全功率变流量拟线性调控性能,满足燃料电池在变功率运行下的氢循环需求。     

超音速真空喷射器性能试验和数值研究

对超音速空气喷射器的性能进行了试验和数值研究,得到了喷射器的喷射器系数,并分析了不同进气参数下的喷射器内部压力场和马赫场。结果表明,喷射系数的计算值和试验值吻合的较好,偏差小于5%;随着进气压力逐渐下降,引射驱动力减小,喷射系数降低。此外,高压气体在工作喷嘴出口的膨胀程度随进气压力降低而逐渐减弱,激波链出现的位置和强度也随之变化;进气压力降低使得高压气体在工作喷嘴的膨胀越充分,达到的马赫数越大,但是当进气压力降低为0.01MPa时,混合室的主体段由超音速或音速流动转变为亚音速流动,在混合室出口未形成激波。