基于计算流体力学模拟的蒸汽喷射器结构优化

蒸汽喷射器的设计分析通常采用气体动力学或一维理论方法,但这些方法常常得不到最佳的几何结构。本文应用计算流体力学方法对用于余热回收的蒸汽喷射器的内部流场进行数值模拟,并分析了喷嘴喉部直径、混合室入口直径、等截面段直径、喷嘴出口到混合室入口的距离和等截面段长度对喷射系数的影响,然后采用5水平5因素的正交分析法对喷射器进行了多结构参数的变化分析。结果表明,通过正交分析法得到的喷射器结构参数组合能够实现较优的性能。     

基于Fluent和Workbench的蒸汽喷射器流场分析和结构参数优化

针对蒸汽喷射器传统一维设计理论和以试验或者FLUENT为基础进行单因素改变分析的不足,利用CFD软件FLUENT对蒸汽喷射器内部流场进行了数值模拟计算,并采用Workbench中的Design Exploration功能对喷射器的性能进行研究,综合考虑了工作参数和各结构参数对喷射器性能的影响,以蒸汽喷射器的工作参数和结构参数为输入变量,以喷射系数最大为目标进行优化求解。结果表明:经Workbench优化后的蒸汽喷射器的喷射系数相对于理论计算结果提高了46.26%,优化后的结构参数满足设计要求,该方法不仅提高了蒸汽喷射器设计的准确性和喷射能力,而且提高了设计效率。     

喷水减温阀离心喷嘴雾化性能的优化研究

为了探索喷水减温阀喷嘴结构参数变化对其雾化效果的影响,优化喷嘴结构参数,根据Fluent软件VOF模块对喷水减温调节阀的离心喷嘴进行气-液两相仿真分析。以喷嘴出口直径、旋流槽倾斜角、旋流室收缩角作为优化因素,以雾化锥角、流量系数作为雾化性能的评价指标,进行正交实验设计。基于响应面法建立雾化锥角和流量系数的代理模型,再运用粒子群优化算法对代理模型进行寻优,得到一个最优结构参数。结果表明:当出口直径为2.55 mm,旋流槽角度为40°,旋流室角度为110°时,雾化性能得到最优,雾化锥角比原模型增大17.7％,流量系数增大32.53％,为喷嘴的设计提供了一个新的方案。     

多喷嘴气—液两相喷射过程的试验

近年来国内外学者在气—液喷射技术方面开展了大量的工作,但这些研究采用的工作蒸汽主要是干饱和蒸汽和过热蒸汽,关于湿蒸汽的研究较少,然而在实际工业中,相当一部分低压蒸汽是具有一定干度的湿蒸汽。为此,设计以湿蒸汽为工作蒸汽试验台,采用一种多喷嘴结构的汽液喷射器作为试验元件,对气—液两相喷射过程进行试验研究,得到不同蒸汽干度下,喷射器内的压力变化及蒸汽压力和低温水温度对喷射器内气、液两相混合均匀程度的影响。结果表明,蒸汽干度未明显影响混合室内的压力分布规律;水喷嘴出口处压力和混合室圆柱段入口处压力均在某蒸汽压力时达到极小值,且该蒸汽压力值大于喷射器的最佳蒸汽压力;提高蒸汽压力或增大低温水温度有助于混合室内气、液两相流体混合均匀。     

结构参数对大气喷射器性能影响的数值模拟研究

针对旅客列车真空集便系统中的核心部件之一——大气喷射器,借助CFD软件Fluent,研究了大气喷射器在使用过程中,喷嘴入口长度及锥角、喷嘴喉部长、喷嘴出口长度及直径、扩张管出入口长度及直径、扩张管喉长度对大气喷射器工作性能的影响,为此类大气喷射器结构参数的设计及优化提供了理论依据和指导方向。     

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。     

气体喷射压缩器变工况特性的理论研究

利用气体喷射压缩器几何结构参数、混合室动量方程、流动连续性方程、质量守恒方程以及气体动力函数等，补充推导出了工作压力变化对喷射系数、温度比变化对喷射系数的影响关系式，并以某一蒸汽喷射压缩器为实例，通过计算补充提供了工作压力、引射压力、工作温度、引射温度单因素变化时的变工况特性曲线，对于进一步掌握这些因素变化对气体喷射压缩器运行性能的影响规律以及对气体喷射压缩器的合理运行与调整很有意义。     

喷射器的新计算方法

本文介绍一种计算喷射器的新方法。该方法的特点是,处在喷射过程中,所有能量损失(包括喷嘴、混合室和扩压段)是随着流动参数和几何参数的变化而变动。文中对喷射器流动特性进行了计算,所得到的计算值是与的测量值相当吻合。因此,该计算方法可作为喷射器设计的一个改进计算方法。     

几种异形喷嘴喷射的液气射流泵性能试验研究

液气射流泵常作为一种射流混合设备而广泛应用,为适应不同喷射需要以形成不同的两相混合特性,本文研究了几种异形喷嘴情况下液气射流泵的水力性能,并与当量面积圆形喷嘴喷射情况对比。固定喉管长度及内径不变,更换3种当量面积比的喷嘴进行性能试验,结果表明:对于吸入室形成一定的真空度,圆形喷嘴形式喷射与异形喷嘴喷射比较,需要的工作压力较低。异形喷嘴在较大面积比时,形成的液气射流泵最大气液比大于圆形喷嘴,从射流发散碎裂分析,异形喷嘴能减小喉管长度,本文结论为液气射流泵内气液混合的应用提供了新的射流方法。     

液环泵喷射器三维流场数值模拟分析

利用ANSYS CFX分软件及湍流模型,通过改变液环泵喷射器的结构参数,模拟其内部的三维流动探讨了结构参数对喷射器内部流场及性能的影响;重点分析了引射压力、喉嘴距和面积比对喷射器性能的影响;得到了喷射器性能(引射气量、喷射系数等)随喉嘴距、面积比的变化规律;模拟结果表明:几何参数的改变极大的影响着波系结构;在给定的设计工况下,存在一个最佳的面积比(约为10.15)及一个最优的喉嘴距(20mm)对应于最大的喷射系数,为喷射器的优化设计提供了依据。     

基于改进粒子群算法的数控加工参数优化研究

为优化数控加工参数,提高数控机床加工性能,研究改进粒子群算法的数控加工参数优化方法,设置最低生产成本以及最高生产率为数控加工参数的优化目标,利用协调系数将多目标优化问题转化为单目标优化问题建立目标函数,设置切削速度、进给量约束、切削进给力、切削功率、切削转矩约束、表面粗糙度要求为约束条件,采用惯性权重值适应性递减方法改进粒子群算法,令惯性权重随粒子群进化适应性提升,采用改进粒子群算法快速寻找数控加工参数目标函数最优值,实现数控加工参数优化.实例分析结果表明,该方法可有效优化数控加工参数,满足实际加工需求,优化后的实验数控机床加工性能佳.     

基于改进粒子群算法的数控加工参数优化研究

为优化数控加工参数,提高数控机床加工性能,研究改进粒子群算法的数控加工参数优化方法,设置最低生产成本以及最高生产率为数控加工参数的优化目标,利用协调系数将多目标优化问题转化为单目标优化问题建立目标函数,设置切削速度、进给量约束、切削进给力、切削功率、切削转矩约束、表面粗糙度要求为约束条件,采用惯性权重值适应性递减方法改进粒子群算法,令惯性权重随粒子群进化适应性提升,采用改进粒子群算法快速寻找数控加工参数目标函数最优值,实现数控加工参数优化.实例分析结果表明,该方法可有效优化数控加工参数,满足实际加工需求,优化后的实验数控机床加工性能佳.     

高温喷射器的近似计算及其应用

本文研究高温喷射器的近似理论计算问题;建立了常温气流及高温气流的两股流体的动量方程和能量方程。根据优化条件决定最佳面积比和混合室的压力值以及采用渐近法得到混合室的温度及引射系数。并讨论了喷射器端口阻力特性对喷射器性能的影响     

低压旋流喷嘴喷雾特性数值仿真及结果分析

为了提高旋流喷嘴在低压下的雾化效果,对影响低压旋流式喷嘴的5个因素:旋流室直径D、旋流室高度H、喷嘴出口直径d、喷嘴出口长度l和旋流室入口数量n进行了研究.以正交试验方案确定了数值模拟的16组喷嘴结构参数组合.用Gambit进行了非结构网格划分,入口边界设为压力入口,p0=0.3 MPa,用fluent 6.3进行了仿...     

基于拟水平正交实验法的隧道除尘喷嘴设计

地铁隧道的清洁已经成为地铁维护的重要工作之一。为清除隧道壁粉尘,对除尘喷嘴的结构及其参数进行设计优化研究。采用数值模拟的方法,研究了不同结构喷嘴的气流速度衰减及壁面速度的影响规律。通过单因素和正交实验,对喷嘴的结构参数进行了优化。研究结果表明:普通的圆锥、鸭嘴及气刀喷嘴喷射距离较短,达不到除尘效果;改进后的气刀具有较好的壁面平均速度,相较于改进前增加了至少3倍;通过单因素及正交实验,得到喷嘴性能较好的结构参数,其壁面平均速度提升了20%。     

汽液喷射器的结构参数对喷射性能的影响

利用不同结构的汽液喷射器在不同工作蒸汽干度下测试喷射性能,建立含有蒸汽干度参数的性能方程。利用该性能方程分析各主要结构参数对汽液喷射器的喷射性能的影响,得到工作蒸汽干度对喷射性能影响的规律,以期指导实际应用。     

旋转磨料射流喷嘴叶轮参数优化设计

为增强旋转磨料射流在硬岩地层高效破岩效果,喷射破岩形成较大孔径径向水平井井眼,对喷嘴叶轮参数展开了优化设计。对径向水平井井下工况旋转磨料射流流场进行模拟,研究了叶轮扭转角、长度、直径、叶片厚度和叶片数量等参数对流场速度的影响。结果表明：叶轮扭转角度为影响流场旋流强度的主要因素;减小叶轮直径或增加叶片厚度会缩小流道的过流面积,增加射流的旋转强度,直径影响最大切向速度相差15.1%,厚度影响相差44.6%;叶片数量较多会降低射流冲击速度。在本文条件下,给出了建议性优化喷嘴叶轮结构参数：叶轮扭转角度为630°,长度为30 mm,直径为18 mm,叶片厚度为4 mm,叶片数量为3。所得结果可为径向井旋转磨料射流喷嘴优化设计提供依据。     

钻井液混合器中喷嘴的设计与数值模拟

针对动态压井钻井（DKD）技术所需求的混合处理量Qc、混合后需达到的浓度、压力比、喷射面积比等相关参数,设计了一种梅花形喷嘴结构。采用雷诺时均方程法,借助CFD平台,对喷嘴及混合腔内部的流场进行了数值模拟。研究了梅花形喷嘴结构对喷射混合能力的影响,结果表明,梅花形喷嘴独特的内部结构生成的多个旋转并向外扩张的喘射流能产生很好的混合效果。     

改进的粒子群优化算法及其工程应用

针对单目标粒子群优化算法局部搜索能力差,不能有效求解高维、复杂工程问题等缺点,提出了一种改进的粒子群优化算法,即单纯形粒子群优化方法的混合算法(SM PSO)。该混合算法,在继承粒子群优化算法原有优点的同时,不但可减少计算规模,且有效地增强了粒子群优化算法的局部搜索能力,提高了算法的鲁棒性能。文中采用30维经典测试函数及齿轮减速器优化问题作为算例,验证了该算法的优越性能。     

超音速喷射器内部流场及变工况CFD分析

针对超音速空气喷射器的性能进行了数值研究,得到了喷射器内部的压力场和流动特性,并计算了喷射器的变工况特性。分析表明,当喷射器工作背压小于临界背压时,混合室中的压力基本为定值,喷射系数不变,在混合室中或出口处出现激波链;当工作背压达到临界背压时,激波链收缩到混合室入口,混合室中的定压混合过程消失;当工作背压大于临界背压,在混合室的入口处产生强激波链,出现阻塞,喷射器系数减小。此外,随着工作流体压力的升高,对应的临界背压增大,当工作压力比较低时,激波链从混合室出口向混合室入口收缩的速度更快。