Kenics型静态混合器流动阻力的实验研究

本文分析了ｋｅｎｉｃｓ型静态混合器的工作原理，分别以空气和水为实验介质，测定了静态混合器中的流动阻力，得出了单相流体流动摩擦系数ｆ与雷诺数的关联式（测量范围Ｒｅ＝７１１──１５４７７）──７５４７７）以及气──液两相流体流动阻力的计算方法（适用范围：气相雷诺数ＲｅＧ＝７１１──４７４６，液相雷诺数ＲｅＤ＝１２８９──１５４７７），和文献中所报道的结果基本相。文中还分析了静态混合元件对流动阻力的影响。     

Kenics型静态混合器流动阻力的实验研究

本文分析了Ｋｅｎｉｃｓ型静态混合器的工作原理，分别以空气和水为实验介质，测定了静态混合器中的流动阻力，得出了单相流体流动摩擦系数ｆ与雷诺数的关联式以及气－液两相充体流动阻力的计算方法。和文献中所报道的结果基本相同。文中还分析了静态混合元件对流动阻力的影响。     

石棉的流态化选矿研究

本文提出了用流态化方法来分选石棉,并认为石棉的流态化选矿是根据石棉纤维和脉石之间的干涉沉降速度的差异进行的。在相同的空隙度时,干涉沉降速度小的纤维随上升流体进入溢流产品中,而干涉沉降速度大的脉石则逆上升流体向下排入尾矿。根据这一分选原理,本文提出了石棉流态化选矿的物理模型,并依据流体力学的原理,建立了物料和流体在分选管内各个区域中运动的数学解析式。通过求解流体的运动方程,得到了无限长圆柱体的沉降末速方程,再借助于试验建立了石棉纤维的自由沉降末速方程。通过试验本文还研究了纤维和脉石颗粒的空隙度指数n值和分选等问题。分选试验不但验证了本文提出的流态化分选原理,而且分选的较好结果还表明用流态化分选石棉是今后石棉选矿的发展方向之一。本文的理论分析和试验结果还得出了三点新的结论:(1)粗细均匀和质量均匀的圆柱形纤维在作自由沉降时,无论初始时它以何种形式在静水中下沉,最后总是取其受流体阻力最大的方向——即平行于水面的形式稳定地下沉。(2)长径比1/d≥15的圆柱纤维在作自由沉降时,由于流体从柱体两边的绕流阻力对纤维沉降末速的影响远远大于它从柱体两端的绕流的影响,所以纤维的长度不再影响它的沉降末速,决定纤维自由沉降末速大小的因素是纤维的直径、密度和流体的粘度、密度。本文所建立的圆柱纤维的自由沉降末速方程适合于计算雷诺数Re=1～17.601,长径比1/d≥15时各种材料的圆柱纤维在各种流体中的自由沉降末速。(3)圆柱纤维在自由沉降时是以水平状态下沉,在干涉沉降时由于纤维间的相互碰撞而倾斜下沉。基于纤维在流体中倾斜下沉时所受到的流体阻力小于水平下沉时的阻力,所以纤维的干涉沉降速度大于其自由沉降末速,它们的空隙度指数为负值。     

90°弯管阻力系数的实验与数值模拟研究

利用试验和数值模拟方法,对通风空调中低雷诺数90°弯管阻力力系数进行了研究,分析了管道中的压力分布和速度分布,探讨了空气通过局部构件产生阻力损失的变化规律和机理,测量了局部构件对上下游管段的影响长度,找出了对单个局部构件阻力损失机理和变化规律。     

90°弯管阻力系数的实验与数值模拟研究

利用试验和数值模拟方法,对通风空调中低雷诺数90°弯管阻力力系数进行了研究,分析了管道中的压力分布和速度分布,探讨了空气通过局部构件产生阻力损失的变化规律和机理,测量了局部构件对上下游管段的影响长度,找出了对单个局部构件阻力损失机理和变化规律.     

纤维聚结分离过程流场的数值模拟研究

对纤维聚结分离流场进行了数值模拟研究。结果表明,纤维聚结分离器的压力场由前到后呈现缓慢降低的分布,随着厚度的增加压力变小;聚结模块压降随着流速、厚度的增加而线性增加,随着孔隙率的减小而增加;纤维聚结分离器的速度场呈现对称式分布,流体在流进纤维层时明显加速,最大速度出现在纤维的间隙中,在纤维间隙中速度呈现“M”形分布。     

椭圆断面厚壁螺旋管强化传热与流体阻力研究

对椭圆断面厚壁螺旋管进行了强化传热和流体阻力实验研究.结果表明,螺旋管的平均传热系数较光管有大幅度提高,最大为原来的2.2倍,其准则方程式为Nu=0 197Re0 625Pr0.4(104＜Re＜3.72×104)在雷诺数较低时,螺旋管的传热效果较好,流体阻力也较小,随着雷诺数的增大,流体阻力迅速增大.螺旋管强化传热和最佳工作区域在Re＜2×104范围内     

均匀流场中串列双圆柱水动力特性的数值实验研究

采用计算流体软件CFX-5中Large-eddy simulation(LES)模型计算了二维不可压缩均匀流中孤立圆柱及串列双圆柱的水动力特性.使用非结构化网格六面体单元和有限体积法对二维N-S方程进行求解.数值实验着重研究了高雷诺数时串列双圆柱在不同间距比时的压力分布、阻力、升力及St数随Re数的变化趋势.稳态力及St数的数值计算结果与实验结果吻合较好.     

两种典型肋条形状大涡模拟

在长距离输气管道中最主要的能量损失形式是湍流阻力。为了研究肋条形状对湍流情况下流过肋条的流体介质的影响规律,采用CFD软件,在雷诺数为5 300的条件下,对间隔三角形肋条和刀刃形肋条两种典型肋条进行大涡模拟,通过分析壁面阻力和流场,得出减阻效果更好的肋条形状,并找出不同形状肋条影响流场的原因。结果表明,与间隔三角形肋条相比,刀刃形肋条受到的壁面阻力更小,近壁区速度梯度更小,产生的二次涡使流场更加稳定,具有更好的减阻效果。     

聚丙烯酰胺在气力输送系统中的流动特性

以聚丙烯酰胺为研究对象,在气力输送系统上分别以不同的输送压力、输送风量,研究了不同管段压损比与雷诺数的关系。结果表明:在水平管段中,压损比较小,且受雷诺数影响不大;在垂直管段中,压损比约为20~40,可以近似地认为总压力损失等于聚丙烯酰胺流动产生的压损;在弯管段中,当雷诺数较小时,其压损比变化与水平管段相似,而当雷诺数较大时,其压损比变化与垂直管段相似。     

流体绕流椭圆管束流阻特性的数值模拟

利用ANSYSFLOTRAN模块，对流体绕流顺排椭圆管束流动特性进行了数值模拟。讨论横向节距及管束排数的变化对阻力特性的影响，给出了阻力系数随横向节距和管束排数变化的分布规律。模拟结果与实验结果对比表明，流体绕流顺排椭圆管束的流动阻力模拟值与实验值相对误差在8％以内，随雷诺数的增大呈下降趋势分布，小节距排列方式其流动阻力明显小于大节距排列。随管束排数的增加，阻力系数迅速下降，当管束排数大于8后，则不再有明显变化。     

内置分段式弹簧换热管内流场的数值模拟

针对内置弹簧换热管在强化传热过程中产生较大阻力的问题,提出了一种插入分段式弹簧的方法,并通过Fluent软件对内置不同长度的弹簧换热管某一截面处的流动特性进行数值模拟,分别取每段弹簧的长度分别为50 mm、100 mm、150 mm、200 mm,得到了在内置不同长度弹簧的换热管内某一截面处的速度场;然后分别取不同丝径和圈径的分段式弹簧,对换热管内某一截面的流体径向速度场进行数值模拟,研究弹簧的丝径与圈径对强化传热的影响.结果表明:在换热管两端插入分段式弹簧使得管内流体径向速度提高了2~3倍,加快了管内壁区域流体的流动,使得边界层变薄,不仅加强了边界层流体的扰动,而且一定程度上降低了流体流动的阻力,从而提高了换热效率.在雷诺数相同时,内置分段式弹簧换热管相对于光管Nu数提高了2~4倍;随着丝径和圈径的增大,强化传热效率得到提高而流动阻力随着相应增加.     

扰流子折流杆换热器的开发研究(Ⅰ)——油- 水系统中试研究

在壳程为低粘度流体水,管程为高粘度油品的操作情 况下对扰流子折流杆换热 器和折流杆换热器进行了传热性能和阻力性能的对比实验研究,并对实验结果和数据进行了分析和关联。对不同长度的扰流子所得到的结果进行了对比,并通过准数关联得出最佳扰流子长度下管程对流传热系数的数学模型。结果表明,在雷诺数为１０２ ～１０３（ 通常高粘度流体在管内的流动状态为层流） ,随着雷诺数的增加,管程加入扰流子后在大部分区域阻力增加的百分率几乎维持恒定值,而管程对流传热系数和换热器的总传热系数增加的幅度却明显提高。说明当管程为高粘度流体时,在管内加入较长的扰流子来强化传热效果较好     

洞塞对表面活性剂减阻管流阻力特性的影响

为探究单洞塞对表面活性剂减阻水溶液管流阻力特性的影响,采用不同孔径比和长径比的洞塞 以及不同浓度减阻剂水溶液,实验测试了不同工况下的局部阻力损失和沿程阻力损失并与纯水的相应结果进 行比对。研究结果表明：随着减阻水溶液浓度的增大,洞塞的局部阻力系数的拐点向后平移,减阻雷诺数范 围越大,局部阻力减阻持续的雷诺数范围越宽。在洞塞直径对管直径比一定的条件下,洞塞长度对管直径比 较小时,局部阻力较大;而洞塞长度对管直径比较大时,局部阻力较小。在长径比一定的条件下,局部阻力 随洞塞孔径比的增大而减小,且在洞塞下游,减阻水溶液再次形成具有稳定减阻效果的流动所需要的再发展 距离随着洞塞孔径比而减小。     

喷射式浮选机充气搅拌装置内流体阻力分析

煤用喷射式浮选机充气搅拌装置内流体运动复杂,直接影响浮选机的设计及实际生产过程。研究其流动规律及损失可提高分选效果。采用流体动力学方法分析了其中的流场状态及能量损失的组成,利用测试手段在6m^3浮选机内进行阻力测试,得知充气搅拌装置内能量包括循环泵加压循环量所提供的能量,吸入气体得到的能量,损失包括两种流体混合时能量损失、经喷嘴时能量损失、气体经吸气管能量损失、气液流经喉管内的能量损失等等,并得出充气搅拌装置阻力损失的表达式。分析及试验表明,长喉管的充气搅拌装置的阻力损失比短喉管的阻力损失要大。     

卵石透水河床渗流阻力研究

大多数卵石河床阻力研究分析了卵石粒径或相对粗糙度对阻力系数的影响,而忽略了对卵石透水层本身的阻力研究。本文用玻璃球在矩形水槽中铺设不同层数的透水层模拟卵石河床,测量了不同渗流量通过玻璃球透水层产生的水头损失及相应透水层的孔隙率;以Ergun方程的无量纲形式,分析了水流通过玻璃球透水层的阻力系数变化规律。实验表明,考虑边壁影响的Ergun方程能很好的描述水槽中不同厚度透水层阻力系数随雷诺数变化的关系。     

低雷诺数涡轮叶栅损失的实验与数值模拟研究

发动机涡轮部件在高空低速飞行条件下工作雷诺数降低，其损失显著增大、效率显著降低。本研究的目的是应用实验分析与数值模拟相结合的方法，深入认识高空低雷诺数条件下涡轮流动损失的特征和规律，数值计算是基于Jameson中心差分格式和Runge-Kutta时间推进的方法求解N-S方程完成，实验是在西北工业大学低速涡轮平面叶栅实验风洞进行。研究表明，随着雷诺数降低，涡轮叶栅流动损失增大，当雷诺数小于40000之后，涡轮叶栅流动损失呈明显增大的趋势。数值计算结果表明在低雷诺数条件下，涡轮叶栅吸力面后部流动产生了分离，这是流动损失增大的主要原因。数值预测的结果与实验测量结果的趋势吻合得相当好。     

小细管流动阻力测试方法实验研究

提出了一种非定常、小流量的流动阻力测试方法，然后按照该方法建立了小细管流动阻力测试实验其测试过程的控制和实验数据的整理都由计算机完成，最后，通过单一管径的清水标定实验和不同管径流动特性对比实验验证了该方法的可行性和实验台的可靠性，实验结果表明，小细管流动阻力测试方法用于低雷诺数流动实验时具有较高的精度，适于高成本流体流动特性实验研究。     

渗流无量纲运动方程的分析

利用渗流流体力学理论研究流体的渗流问题．在渗流运动方程的基础上，利用无量纲参数写出渗流的无量纲运动方程，并对渗流的无量纲运动方程进行分析．通过分析与比较可知，渗透阻力项在渗流运动方程中起着主导作用，而粘性力项和惯性力项相对于渗透阻力项通常都是非常小的，一般可以忽略不计；许多实际渗流一般不是小雷诺数流动．     

气升式环流反应器的流体动力学模型

用空气-水体系,在下降管直径和上升管直径分别为0.03m和0.09m,反应器的总高度为1.3m的气升式环流反应器中对气含率和流体循环速度进行了实验研究,总结了液体速度和气含率随表观气速的变化规律;根据动量平衡原理和漂流通量模型建立了气升式环流反应器中液体循环速度和气含率间的理论关系式,给出了各局部阻力损失系数的计算方法,并对这些阻力损失系数和分布参数进行了计算,实验结果表明,气速小于0.065m*s-1时,气含率与下降管液体速度随气速的增加明显增加,在实验气速范围内,总阻力损失系数与气速无关,其值为3.75.模型计算表明,循环液速和气含率的预测值与实测值的平均相对误差分别为3.6%和0.29%.