油泥清洗器内液固两相流的数值模拟研究

油泥清洗器的作用是将油水固三相充分混合,由于浮油浆含量较少,且搅拌器内主要是罐底的固体泥沙和水的混合过程,所以将研究物系简化为水和固体泥沙的两相体系。本文采用Fluent中的欧拉两相流模型对油泥清洗器内的液-固混合情况及流场分布进行数值模拟研究,得到了油泥清洗器内液固两相流的速度云图及流场分布。模拟结果表明:油泥清洗器最底层的搅拌叶片周围的两相流动最均匀,液固两相的混合效果较好。     

螺旋离心泵内固液两相流的数值模拟

以螺旋离心泵为对象,利用欧拉k-ε数学模型对其内部三维流动进行数值模拟,计算了颗粒直径相同和浓度不同、颗粒直径不同和浓度相同以及同一流体中含有两种不同直径颗粒等三种状况下螺旋离心泵的液固两相流场,比较了颗粒直径和浓度对计算结果的影响,分析了浓度、速度、压力等流动参数在泵内的分布规律及相互影响,为改善叶轮的性能和进一步深入研究泵内的液固两相流动机理提供了一定的参考.     

有限空间液—液气射流及射流泵数值模拟

根据液气两相双流体模型，提出了按各相流动密度分摊压力，以及在气泡粒径未知情况下，表述相间作用力的表达式，在此基础上提出了有限空间液－液气射流及射流泵流场数值模拟计算方法。     

双层组合叶轮的搅拌槽对液固两相流的数值模拟

采用液固两相流的方法进行数值模拟,运用Fluent软件,利用多重参考系法(MRF)、Eulerian多相流模型、RNG k-ε湍流模型进行仿真,分析双层搅拌桨在立式搅拌槽不同工况下槽内的流场流动及搅拌功率特性。结果表明:不同组合叶轮对流场宏观流动特性影响显著,当上下层叶轮结构不同时,混合液的湍动能增强,循环流动增强,混合效果提高,故选择双层上斜下直搅拌桨作为最优桨型。在此基础上分析搅拌功率,转速大搅拌功率大;粒径增大,搅拌功率先减小后增大;颗粒体积分数对搅拌功率影响不明显,对比模拟值与实验值的最大误差为15%。     

搅拌浸出槽固液两相流场的数值模拟

运用Fluent对石煤提钒搅拌浸出槽进行流场模拟,用GAMBIT建立流场实体模型,采用k-ε湍流模型、欧拉一欧拉多相流模型、以及多重参考系法处理搅拌桨区。对搅拌槽在直桨式和旋桨式两种桨型下的流场以及装有挡板或导流筒后的流场情况进行了比较研究,结果表明在同等条件下旋桨式搅拌桨搅拌效果较好,轴向速度比直桨式搅拌桨平均高出120%,在搅拌槽中设置挡板和循环筒有利于改善流场速度分布,从而加强混合效果,但挡板的改善效果更为显著。     

射流式离心泵气液两相流数值分析

射流式离心泵是一种特殊的流体机械,采用射流器与离心泵组合的方式设计,以牺牲一部分效率来提高离心泵抗空化性能,增大吸程。基于CFD技术,针对射流式离心泵进行了定常气液两相流数值求解。设定进口处气体的容积含气率分别为5%,10%,15%和20%,气泡直径为0.1 mm,在单相计算收敛后数值模拟了气液两相全流场。结果表明:当含气率0.05时,泵性能不会发生较明显的变化;喷嘴到叶轮进口20～90 mm之间液相速度大于气相速度,气液两相速度差为1～2 m/s;在喷嘴到叶轮进口90～150 mm之间时气相速度大于液相速度,两相最大速度差为4 m/s。     

用导轮减轻固液两相流对离心泵叶片的磨损研究

本文提出了一种新型泵结构,即在叶轮进口增设导轮＾＊,以减轻固液两相流以离心泵叶片的磨损,达到延长叶轮使用寿命、提高泵效率的目的;并通过试验,初步验证了其可行性。     

基于射流与两相流的射流曝气器研究

采用数值模拟的方法研究了射流器的射流及气液两相流动，并改变射流曝气器的长径比和喷嘴面积比，计算射流曝气器的两相流的气液流量比，分析了长径比和喷嘴面积比对射流曝气器流场和空气与液体流量比的影响以及喷嘴与混合管的相对位置对气蚀的影响，最后提出了新型射流曝气器主要结构的合适参数。     

有限空间液─液气射流及射流泵数值模拟

根据液气两相双流体模型，提出了按各相流动密度分摊压力，以及在气泡粒径未知情况下，表述相间作用力的表达式，在此基础上提出了有限空间液─液气射流及射流泵流场数值模拟计算方法。     

基于气固两相流的抛丸砂运动轨迹数值仿真

利用FLUENT软件中的稠密离散相模型（DDPM）,建立以空气为连续相、以抛丸砂为离散相的一个气固两相流数学模型,对抛丸砂在抛丸器内部流场中的运动进行数值仿真,分析了不同的定向套窗口方向下抛丸砂的运动轨迹,结论是改变定向套方向可以改变抛丸砂的出口速度和方向。通过FLUENT软件仿真模拟不同抛丸器几何结构下抛丸砂的运动轨迹,为抛丸器的优化设计、安装调试提供了理论参考依据。     

前混合磨料水射流喷嘴内液固两相流的数值模拟

首先定性分析出在一定压力下，磨粒在等直径、不同圆柱段长度的喷嘴出口处存在一个最大速度；然后运用大型CFD商业软件Fluent6．1．18对在一定压力下，其他结构一定而不同圆柱段长度的不锈钢喷嘴内液固两相流进行数值模拟，得到出口处磨粒速度最大的最佳长度的喷嘴，并对该喷嘴内液固两相流速度分布规律进行了分析，为前混合磨料水射流切割机制研究提出了有意义的途径。     

气固两相流风机磨损率的数值预测研究

利用数值模拟技术,基于雷诺应力湍流模型和Tabakoff and Grant的磨损模型,实现了叶轮磨损的可视化预测.揭示了不同粒径的颗粒对叶片不同的磨损方式以及叶轮各部分的磨损现象,并以此为理论基础,提出了有针对性的防磨措施,为工程实践提供有益的参考.     

中心给粉旋流燃烧器气固两相流动的数值模拟

电厂采用的煤粉燃烧技术应达到稳燃、低污染、防结渣及防高温腐蚀的要求。中国电厂燃用煤的煤质偏差,煤种多变。在燃用这些煤的时候,锅炉的稳燃能力较低。针对这些问题,提出中心给粉旋流煤粉燃烧技术。由于燃烧器的气固流动特性对燃烧器的性能有很大的影响,利用可实现的k-ε和Lagrangian随机轨道模型对中心给粉旋流燃烧器的气固两相流动进行数值模拟,并将计算结果和三维相位多普勒测速技术(Phase-Doppler anemometry,PDA)试验结果进行详细比较,计算值和试验值速度分布的趋势基本相同。计算和试验结果表明,在轴向方向产生了回流区,切向速度分布出现典型的Rankine涡结构,中心线附近区域的径向速度小。当颗粒的轴向速度衰减为0之后,颗粒的运动方向发生偏转,开始向后上方运动。颗粒迂回型运动轨迹延长了煤粉在回流区中的停留时间。     

多孔式射流钻头流场数值模拟研究

多孔式射流钻头是应用于径向水平井技术的一种新型射流钻头。本文建立了多孔式射流钻头流场计算模型,采用RNGk-ε湍流模型进行数值计算,分析了射流钻头内外不同区域的流场分布情况和局部流动特性。模拟计算结果表明:多孔式射流钻头有效扩大了井底冲击区,有利于扩大成孔直径;反向射流冲刷井壁,可以进一步扩大孔径,其反推力平衡了正向射流的反推力,有利于轨迹控制;反向射流的附壁作用,增大了喷嘴局部阻力系数。射流钻头入口及环空的压力和流量的数值模拟结果与试验测试结果一致。     

尾流导引墙对发动机工作影响的数值模拟研究

本文利用FLUENT软件,分别针对某型发动机,计算了无导引墙和不同位置导引墙的流场,分析了不同导引墙位置对发动机工作的影响。由计算结果可以得出,该型发动机在离地面1.9m时,尾流导引墙的最小距离取75m较为合理,此时发动机各工作参数受导引墙影响较小,且导引墙两侧及导引墙后基本无溢流。     

环形自激振荡射流泵内部流动特性的数值模拟

将环形射流泵和自激振荡射流的优势相结合提出了一种新型射流泵,通过数值模拟的方法研究了不同流量比工况下新型射流泵的性能和效率以及流场内部流动参数的规律变化。结果表明:不同的工况条件对新型射流泵的性能有着较大的影响,最大泵效相比于传统射流泵增大了2%左右,确定了较优工况条件为0.48≤q≤0.7;随着被吸流量的增大,流场中压力系数逐渐降低,压降增大的同时也造成了部分能量损失;两股射流在自激振荡腔室入口处的混合区范围有着明显变化,各截面动量修正系数逐渐趋于稳定,在出水管处射流基本混合均匀。     

基于CFD的淹没磨料射流的数值模拟与流动特性研究

针对淹没磨料射流的切割模拟实验，在分析其物理模型的基础上，建立了二维平面轴对称数学模型，利用商用软件PHOENICS，选用双流体模型和k-ε湍流模型，在无法直接测量流场参数的情况下，计算了实验室条件下模拟大水深水域环境淹没磨料射流的淹没流场，得到了淹没条件下液固两相射流流体的速度与压力分布规律，并与实验结果相比较，从理论上探寻了淹没磨料射流冲蚀效果与上述参数之间的关系及影响磨料射流在水下最佳冲蚀效果的因素，为进一步的实验提供理论依据和实际的预报作用。     

双腔室自振脉冲喷嘴空化射流数值模拟

以风琴管喷嘴为基础,串联一个谐振腔形成双腔室自激振荡脉冲喷嘴,利用Fluent对其流场进行数值模拟,分析射流靶距、二级谐振腔腔长比、腔径比的变化对空化射流流场的影响。结果表明：谐振腔尺寸过大或过小均会影响涡环结构的形成,进而影响空化效果。当谐振腔腔长比为0.77、腔径比为2.6时,谐振腔内涡环结构对称性好,轴向含气率高,射流速度较高,该结构利于清洗效率的提高。靶面滞止压力可对空化效果产生影响。当射流靶距较小时,在滞止压力的作用下二级谐振腔无涡环结构产生,轴向含气率较低。当靶距增加到18 mm时滞止压力产生的影响减小,轴向含气率明显提高,因此清洗靶距应至少为18 mm。但靶距的增加会降低射流到达靶面的动能,因此最佳靶距应取18 mm。     

沙尘环境模拟箱内颗粒流动与沉降的数值模拟

沙尘颗粒在摩擦表面的沉积是其影响摩擦性能的重要因素,而使用沙尘环境模拟装置是开展摩擦、磨损实验的主要手段。设计了一种沙尘环境模拟箱,其由沙箱、鼓风机、沙尘通道、隔板、沙尘沉降室及排风口等组成;运用DPM离散相模型对模拟箱内气-固两相流动进行分析,采用欧拉坐标系SST k-ε 湍流模型计算空气流动,采用拉格朗日随机轨道模型计算沙尘颗粒的流动和沉降。模拟结果表明：当其他条件相同时,风速越大,颗粒在沙尘沉降室内的绕流现象越明显;当气相入口速度相同时,通道隔板通孔直径越大,沉降室内沉积的颗粒质量也越大;而当隔板通孔直径一定时,沉积颗粒的质量受气相入口速度影响较大。制作了沙尘环境模拟箱,对仿真结果进行了实验验证。结果表明：沙尘沉降室内摩擦副所在区域的颗粒沉积量和颗粒质量百分比分布与仿真结果吻合较好,验证了自制沙尘环境模拟箱的可行性和有效性。