喷嘴临界截面直径对喷射器性能影响实验研究

依据索科洛夫等学者提出的经验公式对喷射器进行优化设计,搭建了用于测量喷射器性能的实验台,以CO2为工质,分别研究当工作流体压力在8.0~9.6MPa、引射流体压力在2.4~2.8MPa以及工作流体温度在70~90℃时,喷嘴临界截面直径对喷射系数的变化规律。实验结果表明：当喷射器背压为3.9MPa、工作流体温度为90℃、引射流体压力为2.4MPa、工作流体压力在8.0~9.6MPa时,喷射器的喷射系数随喷嘴临界截面直径的增大而减小;当喷射器背压为3.9MPa、工作流体温度为90℃、工作流体压力为10.0MPa、引射流体压力在2.4~2.8MPa时,喷射器的喷射系数也随喷嘴临界截面直径的增大而减小;且喷射系数理论值与实验值吻合度较好,误差在±3.75%范围内。当喷射器工作流体压力为10.0MPa、引射流体压力为2.7MPa、喷射器背压为3.9MPa、工作流体温度在70~90℃时,喷射系数随着喷嘴临界截面直径的增大而逐渐减小。另外,在保持喷射器的基本工作参数不变时,工作流体压力及引射流体压力的提高对喷射器喷射系数均有提升作用。     

喷嘴临界截面直径对喷射器性能影响实验研究

依据索科洛夫等学者提出的经验公式对喷射器进行优化设计,搭建了用于测量喷射器性能的实验台,以CO_2为工质,分别研究当工作流体压力在8.0～9.6 MPa、引射流体压力在2.4～2.8 MPa以及工作流体温度在70～90℃时,喷嘴临界截面直径对喷射系数的变化规律。实验结果表明:当喷射器背压为3.9 MPa、工作流体温度为90℃、引射流体压力为2.4 MPa、工作流体压力在8.0～9.6 MPa时,喷射器的喷射系数随喷嘴临界截面直径的增大而减小;当喷射器背压为3.9 MPa、工作流体温度为90℃、工作流体压力为10.0 MPa、引射流体压力在2.4～2.8 MPa时,喷射器的喷射系数也随喷嘴临界截面直径的增大而减小;且喷射系数理论值与实验值吻合度较好,误差在±3.75%范围内。当喷射器工作流体压力为10.0 MPa、引射流体压力为2.7 MPa、喷射器背压为3.9 MPa、工作流体温度在70～90℃时,喷射系数随着喷嘴临界截面直径的增大而逐渐减小。另外,在保持喷射器的基本工作参数不变时,工作流体压力及引射流体压力的提高对喷射器喷射系数均有提升作用。     

喷嘴可调式蒸汽喷射器的性能计算

基于气体动力学函数法,建立了的喷嘴可调式蒸汽喷射器的变工况性能计算模型。应用该模型得到了喷射器压缩蒸汽压力变化时,不同喷嘴喉口面积下喷射器性能的变化规律,为研究喷嘴可调式喷射器的变工况性能提供依据。结果表明:减小喷嘴喉口面积,喷射器的最佳工作点具有较高的喷射系数,同时该点的压缩蒸汽压力、压缩蒸汽温度较低;喷射器压缩蒸汽流量随喷嘴喉口面积减小而降低。     

波瓣形喷嘴对蒸汽喷射式制冷性能影响的实验研究

在能源紧缺的今天,蒸汽喷射式制冷作为一种节能的制冷方法而备受关注。针对蒸汽喷射式制冷系统设计了四种波瓣形喷嘴,在不同工况条件下研究波瓣形喷嘴对蒸汽喷射器性能的影响。在工作蒸汽温度分别为110、120、130℃和引射蒸汽温度为5、10、15℃的工况条件下,对四种波瓣形喷嘴进行性能实验研究。结果表明:六波瓣形喷嘴相对其他喷嘴具有更高的COP。在工作蒸汽温度为110℃和引射蒸汽温度为15℃的条件下,六波瓣形喷嘴的COP达到最大值0.698。在工作蒸汽温度为130℃和引射蒸汽温度为15℃的条件下,六波瓣形喷嘴的临界冷凝压力达到最大值3.674 kPa。     

波瓣形喷嘴对蒸汽喷射制冷性能影响的实验研究

在能源紧缺的今天,蒸汽喷射制冷作为一种节能的制冷方法而备受关注。针对蒸汽喷射制冷系统设计了四种波瓣形喷嘴,在不同工况条件研究波瓣形喷嘴对蒸汽喷射器性能的影响。在工作蒸汽温度分别为110、120、130℃,引射蒸汽温度为5、10、15℃的工况条件下,对四种波瓣形喷嘴进行性能实验研究。实验研究结果表明：六波瓣喷嘴相对其他喷嘴具有更高的COP。在工作蒸汽温度为110℃和引射蒸汽温度为15℃的条件下,六波瓣喷嘴的COP达到最大值0.698。在工作蒸汽温度为130℃和引射蒸汽温度为15℃的条件下,六波瓣喷嘴的临界冷凝压力达到最大值3.674kPa。     

喷嘴几何参数对渐缩形喷孔喷嘴流动特性影响研究

利用混合多相流空穴模型,进行了渐缩形喷孔喷嘴内三维气液两相流数值模拟,详细研究了喷孔几何参数对其内部流动特性的影响规律,并与圆柱形喷孔喷嘴进行了对比分析。结果表明,在一定变化范围内,喷孔直径、喷孔轴线与针阀轴线夹角(喷孔倾角)及喷孔入口圆角半径,对渐缩形喷孔喷嘴内的空化效应、喷孔出口平均流速、流量系数及喷孔质量流量的影响呈现出其对圆柱形喷孔喷嘴相似的影响规律;但相同条件下,当喷孔入口直径相同时,渐缩形喷孔喷嘴内的空化效应要弱于圆柱形喷孔喷嘴,喷孔出口平均流速和流量系数要高于圆柱形喷孔喷嘴,喷嘴质量流量要低于圆柱形喷孔喷嘴。     

低污染燃烧室预混喷嘴结构性能的数值研究

以某燃气轮机SAC(单环腔)燃烧室为原型,设计、研究了一种适用于甲烷燃料的低污染燃烧室,对燃烧室单喷嘴模型进行了数值模拟研究。就燃料喷孔位置、旋流器旋流数、叶片数目对流场和温度场进行了定性的分析。结果表明:(1)设计的喷嘴结构能形成明显的中心回流区和角回流区;(2)在有限预混长度情况下,燃料孔的位置对燃料空气预混效果有较大影响;(3)旋流器旋流数及叶片数目对燃烧室冷态流场有较大影响,且旋流数设计过大会导致回火现象,旋流数过低也会对燃料空气预混的均匀性产生一定影响;(4)结构优化后的喷嘴经计算得到NO_x排放量为7.01×10~(-6)(15%O_2浓度),CO为4.687×10~(-6)(15%O_2浓度),相比传统燃烧室降低了约80%,为形成与环境友好的燃烧室设计技术做了理论探索前期的研究工作。     

蒸汽喷射器流动参数与性能的数值分析

通过二维流动数值计算，分析了以水蒸气为工质的喷射器内工作流体压力、引射流体压力及出口压力对喷射系数的影响；探讨了各工作参数变化对喷射系数产生影响的原因，以及激波产生的条件、激波的位置、强度，产生引射流体雍塞的条件等。结果表明：喷射器存在临界的出口压力pd，当喷射器出口压力大于pd时，喷射器的喷射系数随出口压力升高而降低；当喷射器出口压力小于pd时，喷射器的喷射系数将保持不变。在计算模拟的制冷工况范围内，工作流体压力升高，引起喷射系数降低，pd升高；而引射流体压力升高时，喷射系数与pd都升高。     

太阳能喷射式制冷系统喷射器性能的三维数值模拟

利用FLUENT软件对太阳能喷射式制冷系统中的喷射器进行三维数值模拟,从影响喷射器性能的主要工作参数和喷射器的主要尺寸、结构等方面进行了数值计算。从数值模拟的研究中得出：流线型结构的喷射器能减弱混合过程中的回流现象;在超过某一值时继续增加工作流体的压力对喷射器性能没有改善;喷嘴出口和扩压管入口存在一定的距离会提高喷射器的性能;收缩段采用流线型的喷射器性能很接近四段都采用流线型的喷射器的性能,并且都能提高喷射器的性能。     

Y型喷嘴性能的数值分析

利用F luen t软件模拟气流式雾化喷嘴的喷雾,计算了不同的入口条件下,喷嘴喷雾的液体雾化粒径;讨论了不同的液体和气体压力以及它们的比值对喷雾效果的影响;模拟结果与实验数值吻合很好。分析结果表明,液体压力的增大不利于雾化,而随着气体压力的增大雾化效果改善显著,但是气液压力比满足一定的匹配数值才能保证良好的雾化效果。     

前缘改形对风力机翼型气动性能影响的数值研究

基于翼型参数化方法对翼型S809进行4类不同的前缘修改,分别为前缘压力面加厚、前缘吸力面加厚、前缘上弯和前缘下弯,采用翼型设计分析软件Xfoil和商用CFD(Computational Fluid Dynamics)软件FLUENT分别对翼型气动参数和翼型周围流场进行计算。结果表明:翼型气动特性与流场特性受翼型压力面外形变化影响较小;在研究范围内,翼型吸力面加厚使得翼型在失速区升力系数增加,阻力系数减小;翼型前缘上弯使得翼型在大攻角工况下升力系数减小,阻力系数增大,且使翼型提前失速;在一定范围内翼型前缘下弯,使得翼型升力系数增大,阻力系数减小,且延迟失速。     

上游V形肋对气膜冷却性能影响的数值模拟研究

利用数值模拟的方法研究气膜孔上游布置V形肋对气膜冷却绝热效率的影响,分析了5种肋片高度对气膜冷却流动和冷却性能的影响规律。研究表明:上游布置V形肋会使主流产生一对与肾形涡旋转方向相反的涡。该主流涡抑制了肾形涡的膨胀,使得冷却空气的流动分离减小并更贴近壁面,同时加强了冷却空气的展向扩散;在本文研究的工况中,气膜孔上游布置h=0.3 Dh的V形肋时,冷却空气的展向分布最均匀;上游布置V形肋还会使气膜冷却的总压损失系数增加,且随着肋高h的增加总压损失系数进一步增加;此外,上游布置V形肋能改善气膜孔下游底面的冷却性能,且冷却效率随h的增加先增大后减小,在h=0.3 Dh时达到最大值。     

基于CFD数值模拟下的蒸汽喷射器性能预测

建立了蒸汽喷射器热力学模型,并验证了该模型性能及结构计算的可靠性。并针对实际情况中,对该模型进行了动态模拟。结果显示：当工作流体的温度升高时,工质流体的质量流量都会增加,引射系数存在峰值,峰值所对应温度为热力学模型设定温度值;当引射流体的温度升高时,其质量流量也会随之增大,而工作流体的质量流量则较稳定,因此引射流体温度与压力的升高可以改善喷射器的性能;当背压升高时,在一定压力范围内,工质流体的质量流量都趋于稳定,而当背压超过热力学模型设定背压值时,引射流体的质量流量便随背压的升高而急剧下降,喷射器性能严重恶化,故认为该压力值为喷射器的临界背压。本文研究结果对喷射器的设计计算具有一定的指导作用。 关键词：蒸汽喷射器;热力学模型;数值模拟;引射系数     

喷嘴结构对涡流管性能的影响

采用FLUENT数值模拟方法,对不同喷嘴流道数涡流管进行三维数值模拟,得到喷嘴流道数目对涡流管制冷效应、制热效应及分离效应的影响规律,并对3流道渐缩型喷嘴、直线型喷嘴和阿基米德型喷嘴涡流管的性能、压力场及速度场进行模拟分析。结果表明:3流道喷嘴涡流管具有最佳能量分离性能;当模拟入口总压为3 MPa、冷端出口静压为2.5 MPa时,涡流管制冷效应随冷流率的增大而减小,制热效应及分离效应随冷流率的增加呈现先增加后减小趋势;相比直线型喷嘴和阿基米德型喷嘴,渐缩型喷嘴涡流管能量分离效果最佳;配有渐缩型喷嘴涡流管能获得更大的压力、切向速度和轴向速度。     

新型喷嘴结构下蒸汽喷射式热泵性能的数值研究

运用CFD数值模拟方法对比研究了普通喷嘴和新型喷嘴结构对蒸汽喷射式热泵操作性能的影响,并分析了整流管长度和喷射系数之间的变化关系。结果表明,在相同的操作条件下,整流喷嘴结构能有效地提高喷射器的喷射系数。同时存在一最佳整流管长度,对应于最大喷射系数。这种喷嘴结构能有效改善由于工作流体压力降低而造成的设备操作性能恶化,提高蒸汽喷射泵运行的稳定性。     

进气方向对圆孔喷嘴流场影响的数值模拟

应用于金属板带材料生产的机组中,对于采用气体喷吹冷却／干燥的工艺段,除了关注冷却／干燥能力外,冷却／干燥的均匀性也是重要的研究课题。气体介质通过狭缝或圆孔喷嘴时,会在金属板带的宽度方向有不均匀的流动,这种流场的不均匀性,会导致板带材宽度方向温度或表面干燥度等特性的差异。文中使用商业CFD软件AnsysCFX,通过数值模拟的方法,对3种不同进气方式的圆孔阵列喷嘴风箱,在入口流量均为0．53m^3／s时的流场进行了计算,结果表明采用端部单侧进气,进气方向与喷嘴出口方向垂直的方案,各喷口的速度偏差值仅为0．33％,为3种方式中的最小;进气方向与喷嘴出口方向平行时的速度偏差值最大,达到33．68％。根据以上结果,推荐端部单侧进气且进气方向与喷嘴出口方向垂直的流线设计方案,作为气体喷射冷却或干燥装置的优选方案。     

可变喷嘴涡轮增压器喷嘴环叶片位置对柴油机性能的影响

针对普通废气涡轮增压器低速响应和高速功率不能同时兼顾的特点,对可变喷嘴涡轮增压器(VNT)进行了试验研究。通过试验分析了喷嘴环叶片位置对柴油机性能的影响,并得到了VNT的优化脉谱。同时进行了VNT的瞬态响应研究。研究结果表明:VNT通过改变涡轮喷嘴环面积可与柴油机各工况实现最佳匹配,燃油消耗率在全工况范围内明显改善,在高速低负荷时燃油消耗率降低最多,达到了10%;通过增加低速的进气量,VNT对柴油机低速高负荷工况性能有明显改善,扭矩约增加15N·m,油耗率降低2%,烟度从原机4.5 BSU降低到2.5 BSU;通过与原机外特性的对比,在中高速的NO_x和烟度排放与原机相差不大,在低速区NO_x增加约100×10~(-6),烟度降低2 BSU,在整个转速范围内油耗率降低2%～3%。     

喷嘴布局对加力燃烧室燃烧性能的影响

为研究喷嘴布局对加力燃烧室燃烧过程及主要燃烧性能参数的影响,选择了某典型加力燃烧室,设计了两种喷嘴布局及在两个典型状态点的供油策略。方案1的喷杆数量少,喷嘴布置得更集中,内区喷杆在状态点1不工作;方案2的喷杆数量多,喷嘴布置得更分散,所有喷杆在不同状态点均工作。此外,两种方案喷嘴对应的喷射区域存在明显差别。应用FLUENT模拟不同喷油条件下,加力燃烧室在两个状态点的燃烧情况。数值模拟结果表明：方案2使加力燃烧室内燃油分布得更均匀,改善了燃烧过程,提高了不同状态点的总温。相较于方案1,方案2使加力燃烧室在状态点1的总温升增加了49 K、燃烧效率提高了0.033,在状态点2的总温升增加了64 K、燃烧效率提高了0.041。然而,方案1在两个状态点的热态总压恢复系数较方案2分别高0.004和0.003。     

离心式喷嘴喷雾数值仿真研究

为了提高航空发动机喷嘴喷雾性能,利用多相流技术和雷诺应力湍流模型,对离心式喷嘴的副油路进行数值模拟,并将出口流量模拟结果与实验数据进行对比,两者结果吻合良好。模拟结果表明:对旋流槽等喷口附近区域进行网格细化可以得出与实际相符的流体对称分布仿真结果;92°锥角的喷嘴喷雾分布、雾化角优于90°锥角,改变喷嘴内部锥度可以改善其雾化特性。