转炉氧枪超音速射流特性的数值模拟研究

运用Fluent模拟计算软件,并与工业实验相结合,对150 t提钒转炉用氧枪所产生的超音速氧气射流特性进行综合研究.通过对数值模拟与实验数据的分析,研究了马赫数、设计流量对氧枪射流长度、径向速度、动压分布及湍动能分布的影响,以此优选氧枪的设计参数,并将该优选氧枪应用于实际提钒转炉的冶炼过程中.工业实验结果表明:马赫数2...     

80 t转炉四孔氧枪数值模拟优化研究

建立了氧枪射流和转炉熔池相互作用的三维两相流数值计算模型,分别模拟计算了国内某钢厂新旧氧枪的作用效果,对比分析了新旧氧枪的射流特性、对钢液冲击效果和钢液流场分布,最终发现新氧枪对钢液的作用效果优于旧氧枪.通过实践应用发现新氧枪的平均一倒终点w（P）为0.029％,低于旧氧枪的0.037％,能够满足转炉出钢对磷含量的要求.     

三孔聚合射流氧枪的数值模拟

为了研究多孔聚合射流的射流特性,以某钢厂120 t转炉为例,设计了三孔聚合射流氧枪喷头,并用计算流体动力学中的FLUENT软件对其进行数值计算。通过使用低密度的氢气和氦气作为保护气,分析了多孔聚合射流的射流特性。结果表明,在保护气的存在下,主氧射流速度衰减减慢,改善了氧枪射流的品质,保护气的密度越低,保护效果越好。     

转炉炼钢用集束氧枪的模拟研究

利用Fluent软件分别对炼钢超音速氧枪和集束氧枪射流流场的速度进行了模拟,研究发现集束氧枪较超音速氧枪气流沿中心轴线的速度衰减显著下降.通过结果对比,论证了集束射流氧枪的优越性,并且在安阳钢铁公司第二炼钢厂35 t转炉进行了使用并对其使用效果进行了分析.试验结果表明,集束射流氧枪成功的解决了35 t转炉炼钢磷高的问题...     

基于数值模拟的110t复吹转炉氧枪优化研究

针对优化前后种顶吹氧枪参数及枪位特点,结合VOF多相流模型对转炉复吹熔池流场进行了三相流模拟,并将模拟结果进行对比分析,以确定最佳顶吹氧枪结构方案。模拟结果表明,优化后氧枪对转炉熔池冲击与搅拌效果明显优于原氧枪,但其加速了钢渣截面处炉衬侵蚀程度。工业试验结果表明,转炉平均供氧时间缩短1.5 min,吨钢氧耗降低1.33 m3/t(标准),终点压枪时冷却水温满足安全生产要求,因此优化后氧枪结构可为转炉冶炼提供了良好的动力学条件。     

水基纳米流体流动与换热数值模拟

采用两步法制备体积分数φ为0.001%、0.01%、0.1%的Al_2O_3-H_2O纳米流体,运用热力学相关式进行计算,并采用Lattice Boltzmann方法模拟圆管内Al_2O_3-H_2O纳米流体的流动与换热,研究分析不同纳米粒子体积分数和粒径对纳米流体平均Nu数的影响。结果表明,不同体积分数的Al_2O_3-H_2O纳米流体,随着纳米颗粒的运动,边界层发生变化,其流动特性和换热特性也受到影响,对于相同位置的纳米流体,当体积浓度为0.9%、0.5%、0.1%时,平均Nu数分别为21、17.8、16,随着纳米颗粒体积分数越大,其平均Nu数越大,即换热强度越大。当纳米颗粒为20 nm,Re数为1000、3000、5000、7000、9000时,平均Nu数分别为11.5、14.5、18、20、21.5,随着Re数的增加,纳米流体的强化换热效果越好。     

70 t转炉氧枪结构参数优化研究

以70 t转炉4孔氧枪为原型,对其喷孔间距进行优化设计。基于fluent数值模拟,对多组不同喷孔间距的氧枪建模计算,分析喷孔间距增加后氧气射流融合程度的变化,和不同距离处动压及有效冲击面积变化规律。结果表明：喷孔间距由小增大时,各喷孔射流由完全融合状态逐渐转变为独立状态;同一距离下,随着喷孔间距增加,射流最大动压先减小后增大,有效冲击面积先增大后减小,当喷孔间距70 mm,枪位1.8 m时有效冲击面积最大。     

金属流体流动及换热特性的数值模拟

某型换热器,采用金属流体Na-K作为换热工质,冷却介质为氦气。为了进一步提高Na-K流体换热器的换热能力,针对该型Na-K流体换热器进行了数值模拟计算。本文采用ANSYS-Fluent软件对两种工况进行了数值模拟,两种工况分别是:以活塞面为氦气入口和以活塞面为氦气出口。计算结果表明,在两种不同的工况下,Na-K流体的温度变化有着近似一致的变化趋势,在以Na-K流体进口水平面为基准面,随着高度的增加,Na-K流体在进口管段的温度基本保持不变,随着高度继续增加,Na-K流体与氦气进行换热,温度下降,且沿着径向温降逐渐减小,与氦气腔体接触的位置温降最大。     

六缸柴油机冷却系统流动与传热的数值模拟研究

冷却水的流动与传热直接影响柴油机的冷却效率、高温零件的热负荷、整机的热量分配和能量利用。在冷却系统传热计算时，利用流固耦合的方法，较为准确地确定了缸体水套的传热边界条件。采用CFD商用软件STAR—CD对直列六缸柴油机的冷却系统的流动与传热进行三维数值模拟，给出了整机冷却水套内冷却液的流场、换热系数及压力场分布，为柴油机冷却水腔的优化设计提供了理论依据。     

聚合射流氧枪射流特性模拟研究

建立了聚合射流氧枪数学模型,基于CFD计算软件对有无伴随流的超音速氧气射流特征进行了模拟,以射流温度和密度计算云图阐明了火焰伴随聚合射流的基本原理,分析了不同伴随流条件下火焰伴随聚合射流核心区长度的变化规律。模拟结果表明:火焰伴随流氧枪射流核心区长度优于纯氧聚合射流,是传统超音速氧枪核心区长度的4倍左右,主氧周围甲烷和副氧反应所产生的高温低密度火焰能够保护主氧射流,使主氧射流形成高度聚合状态;随燃气伴随流热值的提高,聚合射流核心区长度增加;随甲烷燃气压力以及环境温度的升高,聚合射流核心区长度变长。     

Cu-H_2O纳米流体流动与强化换热的数值模拟研究

模拟纳米流体在三维管道中的流动和强化传热过程,运用数值计算方法研究纳米流体的流动特性和传热机理,探究不同纳米颗粒体积分数和不同纳米颗粒大小在不同雷诺数(Re)下对纳米流体的流动和传热特性的影响。基于DPM模型对纳米流体在圆管中的对流换热进行了数值模拟研究,研究结果表明,在一定范围内,每增加0.5%的体积分数,纳米流体的传热性能平均增强7.82%。随着纳米颗粒的减小,纳米流体的传热系数不断增加。     

换热器入口集流室中流体流动状况的数值模拟

本利用作提出了改进ＳＩＭＰＬＥ算法，在２维紊流条件下，以实际的换热器芯体作为入口集流室的阻力部件来定义出口条件，采用贴体正交曲线坐标网格，对３种典型的换热器入口集流室进行了流数值模拟，并进行了必要的实验验证，结果显示了流动的不均匀和不稳定性，为设计合理的换热器入口集流室的结构提供了方向。     

喷射策略对GCI大负荷拓展影响的数值模拟

针对重型发动机汽油压燃(GCI)燃烧模式,采用计算流体动力学(CFD)模拟的方法开展了喷射策略对GCI大负荷拓展影响的研究.在气道喷射结合缸内单次喷射策略下,通过优化EGR率、进气压力、喷射压力和喷射正时等燃烧边界条件,当喷油量为110 mg/cyc时,相对未优化工况,可以将平均指示压力(IMEP)从1.868 MPa...     

微油枪喷射过程的数值模拟研究

微油点火系统中柴油的雾化燃烧过程是微油点火过程中的关键技术之一,针对微油枪的柴油喷射雾化过程开展细致的研究是电厂降低成本、节能减排的必经之路。文中针对微油枪油气混合喷射过程建立了计算数学模型,以0#柴油为基础,对微油枪喷嘴的喷射雾化过程进行了计算模拟分析,研究了不同空气进气量、不同柴油喷射温度,不同喷嘴结构对燃油喷射雾化的影响。     

散热孔射流对机舱风速影响的数值模拟

采用计算流体力学模拟(CFD),研究某2 MW风电机组机舱附近的流动结构,分析机舱顶部散热器及其射流对机舱附近流动的影响,评估其对机舱风速仪位置处风速的影响。结果显示,风速仪的高度具有一定的最优区间;散热器及其射流对风速仪高度处的平均风速影响不大。在叶片典型位置处,散热器对风速仪高度处的风速有明显影响,散热射流一定程度上可削弱这种影响。     

喷雾引导型直喷汽油机燃油喷射对缸内流动特性影响的数值研究

为了深入研究喷雾引导型直喷汽油机燃油喷射对缸内流动特性的影响,利用STAR-CD软件数值模拟了1 500 r/min全负荷和5 500 r/min全负荷两个典型工况下发动机缸内的流动特性.对比分析了每一转速下,无喷射和有喷射时缸内的滚流率、湍流强度、点火区域的湍流强度以及关注切面的流场分布等.结果表明:在低转速全负荷工况下,燃油喷射过程对缸内流动有强烈的干涉作用,而高转速全负荷时该影响很小.另外,燃油喷射对高、低转速下缸内的平均湍能强度影响很小,而对点火区域的湍动能有很大提高.     

带平衡孔结构透平级内部流动的数值模拟

采用NEMECA商用软件包之Fine/TURBO求解三维定常的Navier Stokes方程组,对带围带汽封、隔板汽封和平衡孔结构的蒸汽透平高压级内部的复杂三维流动进行数值模拟,采用多区域结构化网格,并对透平级进行适当的几何简化处理,着重对平衡孔结构内部的流动进行分析。     

后喷射和正丁醇对柴油机碳烟影响的数值模拟

采用 CFD 计算程序耦合正庚烷-正丁醇-多环芳烃简化动力学模型,并结合多步现象学碳烟生成模型,研究了在将 NOx控制在2.0,g/(kW·h)情况下后喷射和含氧燃料正丁醇对碳烟生成过程和排放的影响．结果表明,后喷射提高燃烧后期温度、增强碳烟氧化和增强燃烧后期缸内充量运动,是其降低碳烟排放的主要原因;正丁醇降低碳烟排放主要是通过降低碳烟前驱物多环芳烃浓度和增强油气混合过程即降低当量比实现的．在后喷射基础上应用含氧燃料正丁醇,可以在 NOx排放保持不变的前提下大幅度将碳烟排放(0.032,g/(kW·h)降低至0.007,3,g/(kW·h)).因此采用多次喷射耦合 EGR 结合含氧燃料正丁醇,是降低柴油机排放的有效技术途径,可以显著改善柴油机碳烟排放．     

文氏管对旋流流动影响的数值模拟

为了研究文氏管结构对燃烧室流场特性的影响,对单级轴向旋流器/文氏管结构进行了三维数值模拟.结果表明:随着文氏管扩张角度的增大,回流区径向扩张强度增强,回流区直径增大;文氏管扩张角度和收缩比的变化会使火焰筒回流区内出现双涡、三涡和四涡结构,前后排列的涡旋分别相当于主涡和次涡,这种三涡和四涡结构在燃烧室的点火燃烧方面具有较大发展潜力;中央回流区长度和回流速度会随着文氏管收缩比的增大而逐渐增大;三涡和四涡结构相比双涡结构更稳定,使燃烧室负荷调节范围更大,有助于燃烧室性能的提高.     

压力对喷动流化床流动特性影响的数值模拟

建立了1台热输入0.1 MW的加压喷动流化床煤部分气化炉和相同尺寸的冷态模型试验装置,通过试验和数值模拟方法分析了压力对喷动流化床流动特性的影响.数值模拟采用了非稳态欧拉多相流模型,研究结果表明:随着工作压力增大,床内的中心喷动区和环形区的空隙率均相应减小;颗粒在较高工作压力下的轴向速度大于较低压力工况下的速度值;在压力为0.1～0.3 MPa时,模拟工况的流动状态与试验结果相符.