上喷式喷射器内气液两相流的流体力学特征

喷射器作为气液混合装置,比传统接触混合器具有更高的混合强度和传质系数.计算流体力学(computational fluid dy-namics,CFD)模拟作为研究气液混合流的方法,有助于理解喷射器的流体力学和混合特征.它能提供详细的信息来量化操作条件对喷射器性能的影响.本文利用CFD模拟了上喷式喷射器内的气液两相流的流体力学特征.结果表明在较高的混合段长径比下,混合段入口处的压力较低.但是存在一个最大的压力降,此时混合段长径比约为4.0.在相同的喷嘴速度下,混合段入口处压力降最低,气体卷吸量最大.模拟中混合管与喷嘴面积比范围为1～16.无论是保持喷嘴直径不变还是混合管直径不变,混合段入口处的压力都随着D2M/D2N的增加而增加.但是对应的最大气体卷吸率发生在面积比为4.0.当喷射器的结构参数不变,混合段入口处的压力降和气体卷吸率随着喷嘴速度的增加而增大.     

高Schmidt数下喷射器内湍流混合的多尺度模拟模型建立

多尺度性是湍流混合的重要特征,本文建立了湍流下物料间的宏观混合和微观混合模型,利用计算流体力学软件Flu- ent6对喷嘴直径为2.5 mm、混合段直径为6 mm、混合段长度为90 mm的喷射器混合段物料的混合状况进行了模拟。对模型进行求解的过程中,进行了网格无关性验证,求解了k-ε方程、流动方程和所建立3个标量方程。求解模型中3个标量方程时,使用了Fluent中的user defined function(UDF)。最终获得了喷射器混合段内宏观混合和微观混合的详细信息,为喷射器的优化及放大设计提供了重要的依据。     

高Schmidt数下喷射器内湍流混合的多尺度模拟放大研究

本文从微观与宏观两个方面考察了喷射器的混合性能.利用CFD模拟软件Fluent 6.2求解了混合模型方程、流体流动方程及k-ε湍流模型方程,对不同结构、不同工况下的喷射器进行了考察,结果表明:1)在喷射器结构一定的情况下,喷嘴速度和引射流体速度比越大混合效果越好;2)在喷射器结构、喷嘴速度与引射流体速度比为定值的情况下,其绝对速度越小混合效果越好;3)在喷射器速度为定值的情况下,混合段直径与喷嘴直径比越小混合效果越好,二者之间存在着线性关系;4)在喷射器速度、混合段直径与喷嘴直径比为定值的情况下,其绝对直径越小混合效果越好,且二者之间存在着线性关系;5)在多数情况下,微观混合速度要慢于宏观混合,微观混合才是喷射器内混合过程的控制步骤.     

液-液喷射器不同进料方式下混合过程的CFD模拟

利用计算流体力学(CFD)软件CFX5对液-液喷射器混合段物料的混合性能进行了模拟,确定了工作流体和引射流体都平行于混合管轴线进料时物料完全混合所需的混合管长度,并分析了三种不同进料方式:(1)工作流体和引射流体都与混合段轴线平行进料;(2)工作流体与混合段轴线平行进料,引射流体与轴线成30°进料;(3)引射流体与混合段轴线平行进料,工作流体与轴线成30°,对混合管内混合过程的影响,结果表明,工作流体和引射流体都与混合段轴线平行进料时混合效果最好。     

反压气流温度及传热对隔离段激波串的影响

隔离段出口反压,气流温度和传热都影响激波串的位置,长度和隔离段的性能.采用实验方法和数值方法对均匀来流情况下具有不同隔离段长度的超燃冲压发动机燃烧室内流动进行了研究.分析了隔离段的下游反压前传模式和反压对隔离段激波串的影响;用数值方法研究了温度和传热对激波串及隔离段性能的影响.结果表明:隔离段越长,激波承受能力越强,极限反压越大;对超音速气流加入热量能够增加附面层厚度,减小气流马赫数.降低隔离段的抗反压能力;高温气流产生的激波串长度相对较长,因此需要更长的隔离段来防止发动机不启动.     

质子交换膜燃料电池氢循环喷射器的组分输运与相变研究

采用计算流体力学技术,研究了质子交换膜燃料电池系统中用于阳极再循环的喷射器内组分输运、相变过程对喷射器内部流动动力学和喷射器性能的影响。建立了组分输运-相变模型,并通过仿真,将所提模型与干蒸汽模型做对比。结果表明,当电堆输出功率在40～70kW时,引入组分输运-相变模型后,喷射器内部压力、速度和温度分布受到显著影响,且模型预测精度显著提高,最大误差小于5%。     

喷嘴结构对液-液喷射器性能影响的CFD模拟

利用CFD的模拟方法研究了液-液喷射器中喷嘴结构的影响行为和优化选择问题,选择四种喷嘴出口形状,圆形、标准椭圆形、三角形和方形的喷嘴为考察对象,建立液-液喷射器三维模型,考察喷射器内部流体流动特性。模拟结果表明,相同工况下,喷嘴出口形状为椭圆形的喷射器其混合性能优于其他三种喷嘴结构的喷射器,达到完全混合所需时间最短。模拟结果可为喷射器的设计和性能优化提供一定参考。     

石化企业蒸汽动力系统的多周期运行优化

为了满足石化企业工艺过程对蒸汽和电力不断变化的需要,实现企业降低成本、节能降耗的目的,必须保证蒸汽动力系统在最优状态下运行。本文针对这一问题建立了综合考虑设备启停费用的蒸汽动力系统多周期最优运行的混合整数线性规划模型,并将锅炉和汽轮机的模型进行了合理的线性化。该模型既保证了系统运行优化求解精度,又避免了非线性模型求解困难的问题,利用通用建模工具GAMS建模求解,并通过实例证明了利用本文建立的模型,在较短的时间内得到了最优的计划调度方案,并且节省了大量的运行成本。     

升压汽水喷射器的理论模型及输出量的解耦控制

针对汽水喷射器内所产生的凝结和激波现象,使其升压过程和机理非常复杂,提出利用直接接触凝结理论建立升压汽水喷射器的理论模型,并对求解该模型的一些关键问题进行论述,如采用平均凝结换热系数计算相间质量传递及利用汽羽确定各相体积分数等.根据该理论模型给出升压式汽水喷射器出口温度和流量的调节方案,理论分析表明出口温度及流量的调节...     

液液喷射混合器最佳引射角度的CFD模拟

利用CFD模拟方法,研究了液液喷射混合器中引射流体进料角度的影响行为和优化选择问题。选择7种不同引射角度为考察对象,考察了喷射器内部流体的流动特性与掺混效果。结果表明:不恰当的引射角度将导致引射流体在喷嘴外围环隙的速度和流量分配不均,进而导致流场偏移;随着引射角度的增加,压力降、喷射系数、混合段流体速度和湍流耗散率呈现出先增大后减小的变化趋势;不同引射角度下流体达到混合完全所需要的距离相同,但是质量分数存在差别。综合分析,在7种引射角中,引射流体的最佳引射角度为60°,此条件下喷射器内混合段流体速度大,喷射系数高,混合效果好,同时对管壁的冲击力小。     

基于Lingo的MED-TVC系统优化设计

带蒸汽喷射器(TVC)的多效蒸发(MED)耦合系统,在水处理领域广泛应用。本文建立了并流MED-TVC系统的优化设计模型,并通过Lingo软件编程对其进行了求解,结果与多个大型商用装置操作数据对比证明了模型合理性。考虑到模型的通用性以及程序的可维护性,本文所建立的模型不仅能够适用于MED-TVC的等温差设计,而且可以适用于等面积设计。对不同的设计条件进行求解时,无需对模型进行调整,只需要对程序段简单的删改。此外本文还以四效为例,进行了案例分析,以造水比为目标函数对首末效温度,各效传热温差等系统操作变量进行了优化,以确定各效最优操作条件,并与文献进行了对比,由此表明本文所建立的方法对MED-TVC的工业设计具有一定的指导意义。     

基于两级采样的非结构化网格流场多激波特征可视化方法

激波特征可视化是流场可视化的重要内容.目前主流的激波特征提取方法是先采用正则马赫数检测激波,再设计过滤算法去除噪声.已有方法在计算正则马赫数时,并未区分压力梯度和密度梯度;在过滤噪声时,有效性依赖于数据集本身,适应性和准确性差.当流场中存在强度不同的多激波特征时,往往在过滤噪声的同时也滤掉了"弱激波",且即便对于单激波特征,也常出现激波面不连通甚至断裂现象.论述了基于压力梯度计算正则马赫数的必要性;利用激波物理特性,结合光线投射算法优势,提出了一种基于两级采样的多激波特征可视化方法;并针对拓扑复杂的3D非结构化网格数据,在GPU上设计实现了算法.实验表明,该方法能自动识别并过滤噪声,即便对包含多激波特征的复杂流场,也具有很好的适应性和准确性,过滤效果明显优于已有方法,且对较大规模非结构化网格数据,绘制性能可满足实时交互.     

基于异构平台的通量分裂格式性能研究

通量分裂是在方程组条件下实现迎风特性的主要手段,为了实现典型通量分裂格式在CPU/GPU异构平台的性能分析。在NVIDIA GTX1660super上,使用统一设备计算架构(CUDA)编程模型实现一维欧拉求解器;以激波管Riemann问题为算例,对矢通量分裂格式van leer、通量差分分裂格式Roe以及混合通量分裂AUSMPW+进行计算分析;数值结果表明,三种格式在异构计算体系能够得到合理且可用的计算结果;Roe格式激波分辨率最高且在CPU/GPU体系加速效果最好;Van Leer激波分辨率较低于Roe和AUSMPW+,计算效率高但其格式构造中存在大量判断分支,影响了加速性能;AUSMPW+格式激波分辨率与Roe相当,加速性能略好于Van Leer。     

高超声速进气道设计方法研究

针对超燃冲压发动机二维混压式前体/进气道采用斜激波压缩方法设计总压损失较大的问题,采用等熵压缩的方法对进气道下壁进行了流线化改进设计.利用计算流体力学软件Fluent,采用耦合隐式求解器,标准κ-ω湍流模型,对进气道流场进行数值模拟,分析比较了采用斜激波压缩方法和等熵压缩方法设计的两种进气道的设计点性能和非设计点性能.研究了燃烧室压力升高对进气道/隔离段流场和起动性能的影响.研究表明,与斜激波压缩进气道相比,采用等熵压缩方法设计的曲线上壁进气遭总压恢复系数、流量系数得到明显提高,但其冲压比与前者相比有所降低;进气道进入不起动后,其捕获流量和总压恢复系数急剧下降.     

基于OMP的Massive MIMO预编码

传统的全数字预编码器由于RF链的巨大硬件成本,使其不再适用于mmWave大规模MIMO系统,因此提出混合模拟/数字预编码以降低RF组件的硬件成本,同时实现类似性能到全数字预编码器。本文提出了一种OMP混合预编码算法。在该算法中,通过信道矩阵的奇异值分解获得最优全数字预编码矩阵。使用设计的初始矩阵作为RF预编码初始值,通过OMP思想更新RF矩阵,然后使用迭代改进来定义算法结束条件以改善混合预编码器的性能。仿真结果表明,OMP算法似乎提供很高的性能,并且接近最优的全数字预编码方案。能效分析结果表明采用混合预编码方案来保证频谱效率和能效更为合适。     

基于混合CatfishPSO-LSSVM 特征选择的入侵检测

入侵检测系统面临的主要问题是计算量大,特征选择被引入解决这一问题。针对现有方法的缺点,利用改进的粒子群算法来搜索最优特征子集,提出了一种基于混合CatfishPSO和最小二乘支持向量机的特征选择方法,利用混合的CatfishBPSO和CatfishPSO选择特征子集并同步对LSSVM的参数进行优化,最后建立了一个基于该特征选择方法的入侵检测模型。在KDD Cup 99数据集上进行的实验结果表明该模型的检测性能较高。     

炼油厂蒸汽动力系统优化调度策略研究

详细分析了当前炼油厂蒸汽动力系统实际运行计划调度中影响因素,针对这些因素,提出了相应的优化策略。建立了蒸汽动力系统多周期最优运行调度的混合整数线性模型(MILP),并开发了优化运营软件sPsOpti。应用实例证明了模型和软件的有效性和必要性,分析了运行费用与系统运行柔性的关系,提出了蒸汽动力系统运行的改进方向,为实际的运行起到了指导作用。     

一种基于混合决策树的调度知识获取算法*

提出了一种基于混合决策树的调度知识获取算法。将模拟退火算法融入遗传算法中,作为一种具有自适应变概率的变异操作,构成一种混合优化方法。利用这种混合方法求解在不同调度目标下制造系统的最优特征子集,同时确定控制决策树规模的最优参数;使用决策树评价混合方法中染色体编码的适应度,在得到不同调度目标下的最优特征子集和最优决策树参数后,生成调度知识。仿真实验结果表明,该算法在性能上优于其他算法。     

缩合反应喷射混合器的数值模拟与验证

采用Fluent软件数值模拟缩合反应制多胺系统的喷射混合器,根据不同几何尺寸喷射器内的速度、压力、组分浓度分布情况,提出优化的喷射器设计并中试装置验证,表明物料的混合效果良好,喷射器压力变化的实验值与模拟值几乎相符,本文所建模型可为工业规模的喷射混合器设计、放大提供依据和参考.     

基于切换机制的多模型自适应混合控制

针对多模型自适应混合控制的性能依赖系统参数估计误差大小的缺点,本文提出了基于切换机制的多模型自适应混合控制.首先对被控系统进行辨识,然后根据参数估计值进行判断.当参数估计值不在最优参数集内时,实行切换策略,重置参数估计值到最优参数集内,用以减小暂态误差,提高暂态性能;当参数估计值在最优参数集内时,实行混合控制,用以平滑过渡过程.文中给出了系统的稳定性和收敛性的证明,最后的仿真实验结果验证了所提出方法的可行性.