吸入室直径对液气射流泵流场特性影响的数值模拟

为了全面分析液气射流泵内部结构对液气射流泵吸气性能的影响,以提高液气射流泵整体吸气性能。利用Fluent软件对不同吸入室直径下液气射流泵内部流场进行了三维数值模拟,获得了液气射流泵内部压力场和速度场分布以及轴心静压曲线,并拟合出压力比、流量比、效率与不同吸入室直径的关系曲线。对比分析表明,吸入室直径的大小会对液气射流泵内部压力、速度及吸气效率产生很大影响。射流泵其他结构一定时,吸入室直径大小存在最优值或者最优范围,使得液气射流泵的吸气性能最佳。     

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。     

射流曝气器最优喉嘴距的试验研究

实施强制氧化是石灰石/石膏湿法脱硫系统中有效防止其结垢和堵塞的关键。为研究重庆某环保公司的脱硫系统的需氧量,本文采用射流曝气的方法,通过自行设计加工喉嘴距可调的射流曝气器,试验研究了喉嘴距及射流曝气器出口围压对其吸气量大小的影响规律。结果表明:随着围压的增加,进气口风速依次递减,同时最优喉嘴距也随之改变,并得出了射流曝气器在不同出口围压条件下最优喉嘴距的范围为1.5~1.8倍喷嘴直径,且在此条件下,其吸气量完全满足浆液要求。     

水射流冲击力的影响因素仿真分析

在不破坏低刚度工件材料的前提条件下,该文研究了射流压力、靶距及喷嘴出口直径对水射流冲击力的影响。结果表明:其他相关因素确定时,射流冲击力随着射流压力的增加而增大;随着靶距的增大先增大后减小;其比值约为喷嘴出口直径的平方比。     

宽范围面积比下液气射流泵性能试验

结合液气射流泵的工作特点,介绍了其不同的应用场合时对泵具有不同的性能要求。以喉管/喷嘴面积比m为主要研究参数,在喉管长度固定情况下,对15种面积比(1.1025～110.25)单级液气射流泵工作性能进行了试验研究,结果显示面积比大小具有一定范围使泵正常工作,小面积比的液气射流泵可以得到较大的压力比,大面积比情况下可以得到较大的液气比。对于本文试验中给定的供水离心泵扬程大小和液气射流泵模型,以液气射流泵效率最高为衡量,存在最优面积比使泵效率最高,且该值与Cunningham经验公式变换后的计算值一致,同时试验得到小面积比情况下(m<4.41)合适的工作水压力值。试验结果为液气射流泵的工业应用提供依据。     

带气环旋喷射流流场特征及喷嘴结构正交优化研究

为提高二/三重管法旋喷射流切割土体效率,采用Mixture多相流模型和RNG κ-ε湍流模型,开展了淹没环境下带气环旋喷射流流动模拟研究,获得了射流速度、气液两相体积分布、靶体作用压力等流场特征,并基于L₁₆(4⁵)正交试验设计及误差分析方法,获得了旋喷射流喷嘴关键结构参数对射流速度及其作用靶体压力的影响敏感程度与影响规律。结果表明：带气环旋喷射流能量衰减慢且集中在轴心区域,射流等速核心段长,冲击破坏土体性能好;喷嘴结构参数对射流冲击性能的影响敏感次序为：射流喷嘴出口直径>收敛角>气体喷嘴直径>气液喷嘴间距>射流喷嘴长径比;射流轴心速度及其作用靶体压力随出口直径和气体喷嘴直径的增大呈先快速增加后缓慢增加趋势,随收敛角、长径比、气液喷嘴间距的增大呈先增加后降低趋势。基于此,考虑旋喷射流设备性能,给出了最优结构参数为：射流喷嘴出口直径2.0 mm,收敛角12°或18°,长径比1,气体喷嘴直径0.9 mm,气液喷嘴间距5 mm。     

圆锥形喷嘴结构参数设计研究

为了获取圆锥形喷嘴结构参数与其工作性能的作用规律,建立了喷嘴内部流场的数值仿真模型.通过仿真研究获取了喷嘴结构参数与喷嘴内部射流特性的作用规律.仿真结果表明:喷嘴的收缩角α和长径比cp决定了喷嘴射流的最大出口速度和喷嘴出口射流速度在径向的变化幅值.随着α的增加,喷嘴射流的最大出口速度先增大后减小.当α较小时,喷嘴出口射流速度在径向基本保持不变.当α较大时,喷嘴出口射流速度在径向变化明显.随着cp的增加,喷嘴射流的最大出口速度先增大后减小.当cp较小时,喷嘴出口射流速度在径向变化明显.当cp较大时,喷嘴出口射流速度在径向基本保持不变.圆锥形喷嘴的最优结构参数为α=40°,cp=3.对不同α的喷嘴性能进行了实验测试,实验结果表明:当α =40°时,喷嘴产生的射流出口速度最大.     

螺旋流对环形射流泵性能影响的数值模拟

为了提高环形射流泵的输送效率,本文提出了一种利用导叶结构形成螺旋流的螺旋流环形射流泵。利用数值模拟的方法研究不同工作压力下的螺旋流环形射流泵和原型泵的速度、压力和湍动能分布计算结果,来分析螺旋流对环形射流泵的性能影响。数值模拟结果表明：在工作压力为130 kPa时,螺旋流使环形射流泵的流量比增加了43.1%,压力比降低了22.8%。螺旋流降低了环形射流泵喉管内的静压,更容易引起空化。螺旋流使得环形射流泵的效率在工作压力低于160 kPa时大于原型泵。螺旋流环形射流泵内具有更大的湍动能分布区域。随着工作压力升高,两种结构的环形射流泵湍动能分布差别减小。导叶阻力对螺旋流环形射流泵的效率有着重要的影响。     

射流曝气机内部流动三维数值模拟与关键结构参数分析

为了探究射流曝气机关键结构对其引射气体性能的影响规律,利用Fluent软件,采用控制变量的方法对不同喉嘴距、喉管长径比以及面积比下的射流曝气机内部流动进行了三维数值模拟,得到了射流曝气机内部压力、流速以及湍动能的仿真结果。通过对比分析可知,喉嘴距、喉管长径比、面积比等都对射流曝气机引射性能有一定的影响。在设计的结构尺寸范围内,当喉嘴距为1.5D、喉管长径比为4、面积比为4.84时引射系数最大,曝气机引射气体性能最好。研究结果可为新型射流曝气机的设计提供理论和实际参考。     

深海环境下射流性能仿真

建立适用于深海作业的高压射流喷嘴的流体动力学仿真模型,对深海环境下喷嘴射流的内、外部流场性能进行数值仿真分析,得到5MPa、10MPa和15MPa三种典型围压环境下喷嘴内部射流压力和速度的变化规律及射流离开喷嘴后的压力和速度变化规律,并与非淹没状态下射流的性能进行对比研究。研究结果表明:通过数值仿真可以获得深海环境下喷嘴射流的工作性能,仿真结果与理论计算结果吻合;随着海水围压的增加,喷嘴射流出口的最大速度相应下降;当喷嘴射流出口喷射速度一定时,深海围压的大小对射流性能基本没有影响;不同围压下的射流形成的等速核外形和靶距基本相同,深海最优作业喷距为3~5倍喷嘴出口直径;与非淹没环境相比,淹没状态下射流沿轴向速度衰减梯度变化迅速,其等速核长度缩短约40%。     

复合材料水润滑艉轴承结构设计研究

基于ANSYS CFX流固耦合数值计算方法,对水润滑复合材料艉轴承的润滑性能及结构设计开展研究,阐述了不同水槽结构、间隙比、长径比、直径等对轴承承载力以及水膜压力、轴承变形量、最小水膜厚度、轴承摩擦因数的影响规律。并利用水润滑轴承试验台研究了不同水槽结构对轴承启动摩擦转矩、转变速度以及摩擦因数的影响。研究表明,轴承摩擦因数、水膜最大压强、轴承最大变形随水槽数增多而增大;轴承承载力、最小水膜厚度随间隙比增大而减小,随长径比增大而增大。总结了直径为100~500 mm、长径比为2~3、间隙比为0.1%~0.2%的水润滑艉轴承承载力的变化规律,为水润滑艉轴承设计提供一定的理论依据。     

内混式喷嘴雾化特性的试验与仿真研究

利用马尔文测雾仪对内混式喷嘴在不同工况下的雾化特性进行试验研究。根据试验结果,分析气压、水压以及气液比等因素对液滴粒径及均匀性的影响。利用Fluent软件对内混式喷嘴进行数值模拟,研究喷嘴混合段以及外流场的粒径变化。结果表明:随着气压、气液比的增加,喷嘴的雾化粒径减小,且气压为主要影响因素;内混式喷嘴内部粒径先增大后减小,在喷嘴出口处锐减,外流场中粒径沿轴向方向逐渐增大;将喷嘴出口处模拟粒径与实验结果对比,粒径大小及其变化趋势吻合较好。     

水力喷射径向水平井射流钻头优选试验研究

射流钻头的破岩性能对井眼深度和大小有重要影响。本文对径向水平井常用的2种射流钻头——多孔喷嘴和混合射流喷嘴采用室内试验的方法对它们的破岩规律和破岩性能进行了分析和对比。结果表明,冲击时间、喷嘴压降、喷距和围压对2种喷嘴破碎效果的规律基本相同,混合射流喷嘴的最优喷距不明显,多孔喷嘴的最优喷距为5～6倍喷嘴当量直径,多孔喷嘴的破岩性能要优于混合射流喷嘴,同时混合射流喷嘴在破碎孔径大小方面优于多孔喷嘴。本文可以为水力喷射径向水平井射流钻头的选择提供试验依据。     

Maximum suction lift of water jet pumps

This paper describes an experimental study on water jet pumps with different diameters and nozzle-to-throat area ratios. The results revealed that the area ratio was an important parameter to characterize the maximum suction lift of the jet pumps, while their diameters had a negligible effect. All jet pumps reached the cavitation regime at a suction lift of about 8 mH₂O. In the non-cavitating region, it was found that the higher the area ratio, the higher the maximum suction lift for the same motive pressure head. However, the lower the area ratio, the higher the resistance to enter the cavitation regime. A dimensionless correlation was obtained for the non-cavitating region to describe the maximum suction lift as a function of a modified Thoma number and the area ratio. Curve fitting of experimental data also provided a dimensionless correlation to predict the onset of cavitation. Finally, applications of the results are presented.     

基于FLUENT的后混合磨料水射流喷嘴内流场的数值模拟

以后混合磨料水射流喷嘴为研究对象,基于多相流动的欧拉模型,应用FLUENT流体分析软件对几种典型后混合磨料喷嘴的内流场进行数值模拟和仿真,得到压力分布、速度分布、湍流能量分布.结果表明:喷嘴内由于涡旋的形成损耗了部分能量,使得射流出口速度和动能明显降低;存在一个最优圆柱长度使得磨料出口速度达到最大值,其长度为喷嘴出口直径的23～37倍时,磨料得到最高的出口速度;喷嘴内流体紊动能的分布主要集中在喷嘴近壁区和几何形状变化较大的区域.     

基于VB射流泵的核心零件选型设计

文中从射流泵的工作原理出发,利用Visual Basic软件,以生产射流泵的三大生产厂家的喷嘴和喉管作为依据,根据面积比和扩散管的扩散角,设计界面,实现可视化操作,方便设计人员进行射流泵的核心零件选型设计.     

对旋轴流风机叶顶间隙对其性能的影响

为了探究改变对旋轴流风机两级叶轮的叶顶间隙对其性能的影响，建立不同叶顶间隙下风机三维模型，利用Fluent进行数值模拟，并结合风机性能试验验证仿真的正确性。分析压升、效率、轴功率、湍流动能和叶顶泄漏涡随两级叶轮叶顶间隙的变化情况，结果表明：在相同流量下，压升、效率随间隙的增大而减小；与第一级叶轮相比，间隙对第二级叶轮的轴功率、湍流动能及泄漏涡影响更加显著；随间隙增大，叶顶泄漏涡的强度和影响区域越大。     

喷嘴宽度对偏转板射流阀射流效率影响的仿真分析

利用Pro/E和Fluent软件对不同λ₁(喷嘴宽度D₁与导流窗口最小宽度H₁的比值)的偏转板射流阀进行几何建模与流场仿真,得到不同λ₁ 下偏转板射流阀内部射流速度、压力云图和射流流场的速度、压力分布特征;通过分析仿真数据得到λ₁对供油流量Q_S、射流流量Q_J、射流流量效率η_J的影响规律。研究发现,喷嘴喷射出的部分油液由于受到V形导流斜面的作用沿着V形导流斜面反向运动,从而使喷向接收口的有效射流流量减小,同时在偏转板入口两侧出现漩涡和能量损失;随着λ₁增大,供油流量Q_S近似线性增大,而射流流量Q_J先增大后又减小;当λ₁=1时射流流量Q_J取得最大值12.5 kg/s,对应的射流流量效率η_J最大为77.6%。研究结果为偏转板射流伺服阀的效率提高及结构优化设计提供理论依据与参考。     

轴承结构参数对曲轴主轴承润滑性能的影响

针对曲轴主轴承润滑性能的影响因素研究,建立考虑轴颈直径、轴承宽径比和轴承间隙3种轴承结构参数的曲轴主轴承热弹性流体动力润滑模型,分析不同轴承结构参数下的主轴承最大油膜压力、最小油膜厚度、最高轴承温度和最大摩擦功率损失。计算结果表明：轴承结构参数对主轴承润滑性能有很大影响;当轴颈直径和轴承宽径比变大时,主轴承最大油膜压力会出现减小的情况,最小油膜厚度变大、最高轴承温度升高和摩擦功率损失增加;内燃机主轴承的轴承间隙会随着轴颈直径和轴承宽径比的不同而有不同影响,且轴承间隙对主轴承最高温度和最大摩擦功率损失的影响较为显著。     

膨胀比对活塞式膨胀机工作特性影响的研究

活塞式膨胀机在压缩空气储能领域具有广泛的应用,但是效率低,很大程度上限制了其发展。为改善活塞式膨胀机的工作性能,通过MATLAB建立活塞式膨胀机的仿真模型,通过实验方法验证仿真模型的准确性,以输出功率和效率作为性能指标对活塞式膨胀机进行研究,分析了进气压力、间隙容积、进气持续角对膨胀机输出特性的影响。结果表明：在恒定工况下,随着进气压力的增大,膨胀机的输出功率增大,但效率降低;在稳定的进气压力下,膨胀机存在最优间隙容积与进气持续角;活塞式膨胀机的效率随进气持续角的增大而降低,进气持续角越大膨胀机输出功率随转速的升高下降斜率增大;3 MPa的进气压力下,膨胀比为2.18时膨胀机的效率最佳,进气持续角为90°时膨胀机输出功率最优,在转速为570 r/min时输出功率达最大4.29 kW、效率达到19.6%。为可变膨胀比活塞式膨胀机的设计提供了理论依据。