蒸汽喷射器混合室两相流动的数值模拟

应用适用于跨声速流动的湿蒸汽两相流模型对蒸汽喷射器内流体的流动进行了数值模拟研究。重点研究了蒸汽喷射器混合室内流体的流动过程,并比较了采用湿蒸汽模型和理想气体模型计算结果差异。研究结果表明,湿蒸汽模型中,蒸汽喷射器引射系数略高于理想气体模型的,混合室内喷嘴出口和引射蒸汽入口附近激波产生的局部高压明显小于理想气体模型的,工作蒸汽速度、温度的降低也要比理想气体模型的小。     

新型旋流引射喷嘴数值模拟及结构优化

提出并设计了一种应用于喷雾冷却塔的新型旋流引射喷嘴,利用Fluent软件对喷嘴内部流场进行两相流数值模拟,并实验测量了不同压力下的进水流量和引射空气流量,实验数据与模拟结果具有较高的吻合度,最大相对误差低于10%,验证了数值模拟的准确性。随后利用该方法得到了不同结构参数下喷嘴内部流场的仿真值,重点研究了旋流片螺旋升角、混合管直径和长度以及扩散管长度对喷嘴空气引射性能与流动特性的影响规律,从而对喷嘴结构进行优化。模拟结果表明:为使喷嘴取得最佳的引射性能,同时保证较大的出口速度,旋流片螺旋升角的最优取值范围为35°—45°,混合管直径为2.5—3倍喉嘴直径d,混合管长度为(4.5—7)d,扩散管长度为(1.5—4.5)d。     

CO_2二元混合物压缩/引射制冷循环性能研究

引入CO_2混合物以及利用压缩/引射制冷循环,能有效提高其系统循环效率。建立了两相流引射器系统,采用均相流的索科洛夫理论、Eames等理论及热力学方法中两相流引射器模型进行分析,通过与文献中的实验结果对比,确定热力学方法在两相流引射器的设计计算中较为接近实际。基于热力学方法对CO_2/R32(质量比40/60)、CO_2/R41(质量比20/80)两类二元非共沸混合工质压缩/引射制冷循环系统的效率进行分析,发现带引射器比不带引射器时效率分别提高了30%和20%,而且通过引入混合物改善物性后的系统效率可以比纯工质CO_2系统效率提高50%以上,同时证明了CO_2/R32的效果要好于CO_2/R41。     

蒸汽引射器CFD辅助结构研究

运用计算流体力学数值模拟方法,对蒸汽引射器的喷嘴距、混合室长度和喉管长度这3个轴向尺寸对喷射系数的影响规律进行了数值模拟.结果表明,随3个轴向尺寸的增大,喷射系数先逐渐增大再逐渐下降,其最佳值与索科洛夫经验公式算出的结果有较大的差异,表明索科洛夫经验公式算出的轴向尺寸有较大的优化空间.     

导向管液固喷动床的数值模拟研究

本文以液-固两相流理论为基础,用颗粒动力学理论描述颗粒与颗粒间的碰撞,用标准湍流方程模拟液相和颗粒相的湍动,并且考虑液-固两相的相互作用,旨在探索一种工程设计和放大的新方法。对比颗粒循环速率和密相区真实液相流速的模拟结果与实验值,结果吻合较好。     

引射喷嘴流量系数的计算方法

引　言引射雾化喷嘴是在螺旋导水芯雾化喷嘴基础上发展起来的一种新型的二次雾化型喷嘴 .由于它雾化效果好 ,目前被广泛应用于煤炭、冶金、化工行业 .引射喷嘴的结构如图 1所示 ,它是由带引射风罩的喷嘴外壳与双头 (三头 )螺旋导水芯组成 .导水芯有直通孔 ,当压力水通过导水芯时 ,形成三股(四股 )水流 .其中两股 (三股 )沿螺旋沟槽螺旋前进 ,另一股沿中心直线前进 ,三股 (四股 )水在喷嘴出口处汇合 .在出口处形成实心圆锥形水雾 ,这是水的第一次雾化 .当水雾以一定锥角经过喷嘴引射罩时 ,形成密封区 ,水雾将喷嘴出口后的空气带走 ,形成负压 …     

不同几何尺寸蒸汽喷射器的三维模拟研究

蒸汽喷射器是利用高压流体(称工作流体)抽吸低压流体(称引射流体)以提高引射流体压力的设备.采用FLUENT数值模拟来分析蒸汽喷射器内部流场变化,在其他结构条件喷嘴不变化的情况下,分别对结构参数(喷嘴直径比和渐缩段长度)对蒸汽喷射器性能的影响进行了数值模拟.研究表明:当喷嘴直径比(喷嘴出口直径与喷嘴喉部直径之比)为2时、...     

气液两相流摆动特性实验的数值模拟

为了给鼓泡塔反应器设计提供依据,运用计算流体力学(CFD)软件模拟了鼓泡塔气液两相流动态行为。采用双欧拉法对鼓泡塔矩形反应器内不同曝气量下气液两相流的摆动特性进行了模拟考察,液相采用标准κ-ε紊流模型,气相采用分散相零方程模型,分析了网格尺寸、时间步长以及相间作用力对模拟结果的影响,模拟的曝气量为42.5~237 m L/s。结果表明,当相间作用力仅考虑阻力时,气液两相流呈现周期性摆动规律;随着气流量的增加,气泡羽流的摆动幅度和频率增大,同时液体的气含率也在增加;模拟的气液两相流摆动频率数据与实验值吻合较好,两者的相对误差为7.2%~12.9%。     

基于群体平衡原理的蒸汽发生器汽液两相流动与沸腾数值模拟

基于相似原理建立了耦合四叶梅花形支撑板的蒸汽发生器“单元管”三维物理模型。采用考虑汽泡聚合与破碎效应的MUSIG （multiple-size-group）模型描述二次侧汽泡尺度分布和水力特性,热相变模型计算二次侧汽液两相沸腾相变过程,对大亚湾蒸汽发生器汽液两相流动与沸腾过程进行数值研究。模拟结果表明,支撑板位置处汽、液相流速均急剧升高,产生射流,在离开支撑板孔口时迅速形成回流。两相邻支撑板间出现明显的汽泡由小到大的周期性变化过程,冷、热端沿程汽泡最大直径缓慢减小。二次侧平均传热系数与Rohsenow经验关联式的计算结果吻合较好。     

两级低压引射器的结构设计与数值分析

引射器是目前家用燃气热水器、壁挂炉中燃烧器的重要组成部件,承担着两种以上介质相互引射及其混合的关键任务。首先对燃气燃烧器用的两级引射器进行了结构设计和优化,并对设计出的两种两级引射器进行了二维、稳态的数值模拟,探究了两级引射器内燃气和空气进行动量及质量交换的混合过程,采用质量引射系数和出口甲烷质量分数标准差系数来分别表征引射器的引射性能和混合性能,研究了引射器结构参数和运行参数对引射器性能的影响。研究表明,两种两级引射器均可以引射超过化学当量比的空气,第一级引射器混合段的长度存在最优值使引射器质量引射系数达到最大,当引射器其他参数相同时,优化后的两级引射器在不同背压下引射性能均有提升,在不同背压下混合性能有所降低,背压越高引射性能提升程度越大,混合性能降低程度越小。     

环管反应器内传热过程的数值模拟

为了对环管反应器内传热规律进行研究,在Euler-Euler双流体动量传递模型和环管反应器聚合传质模型的基础上,考虑了环管反应器内传热过程,建立了环管反应器传热数学模型,对工业烯烃聚合环管反应器内流动、传热和传质及聚合反应过程进行了研究。反应器内浆液温度的模拟值与工业现场值吻合,说明所建立的环管反应器传热数学模型是有效的。模拟结果表明,环管反应器温度与物料浓度存在不均匀分布。在上升段,温度分布呈中心对称,在弯管段不再呈中心对称,下降段的温度因弯管段的不均匀分布而不再呈中心对称分布;随着浆液入口速度或入口固体颗粒相体积分数的增加,环管反应器上升直管段,弯管段以及下降直管段温度降低;管壁冷却水温度不同,对环管反应器内冷却能力也不同,在反应器内相同的释放热量情况下,冷却水温度越低,对反应器内物料的冷却能力就越强。     

F1型浮阀塔板两相流场的CFD模拟

利用FLUNENT软件采用欧拉(Euler)两相流模型模拟计算了FI型浮阀塔板在阀片全开状态时的气液两相流流场.模拟选用清液层高度作为衡量非稳态流场收敛判别标准,模拟的结果和实验测得的数据二者吻合较好,证明CFD方法是一种很有效的辅助浮阀塔板设计的手段.     

碳酸钙分解两相流的数值模拟

<正>以悬浮预热和窑外分解技术为核心的新型干法水泥生产技术是70年代以来发展起来的新工艺,目前世界各国水泥工业都在重点发展和普遍应用.窑外分解技术的关键是分解炉.图1是F.J.mith公司开发的喷腾式分解炉,E.KolyfetiS等人用准一维无滑移模型数值研究了燃烧及碳酸钙分解过程.根据实际问题,本文运用反应流的基本方程及SIMPLE方法初步研究了稳定轴对称型分解炉中碳酸钙颗粒在恒温气流中分解的两相流,计算区域如图2所示.颗粒运动采用无滑移模型,这主要是因为炉内的CaCO_3.粉体的平均粒径很小,颗粒的速度及温度在几毫秒中就能与气体达到平衡.本文将这种方法用于研究窑外分解炉.至于炉内的煤粉燃烧过程,由于更为复杂,将会待于进一步研究.     

柱形流化床传热特性的数值模拟

对Shedid等搭建的圆柱体流化床采用欧拉?欧拉法进行三维数值模拟,考察了颗粒球形度、表观进气速度和床料初始堆积高度对流化床内垂直加热壁面与流动床料之间对流传热特性的影响,采用有效导热系数分别计算气相和固相的对流传热系数。结果表明,随表观进气速度增大,流化床内颗粒物料湍流运动加剧,加热壁面平均温度和流体平均温度下降,壁面流体间传热平均温度差减小,壁面流体间对流传热系数增大;随初始床料高度增加,流化床内颗粒与加热壁面的接触面积增大,导致固相平均对流传热系数增大。     

考虑温度相变气液喷射器喷射性能瞬态模拟

针对以往稳态法和未考虑温度相变研究气液喷射器性能的缺陷,利用CFD软件,导入受温度影响的UDF相变程序,进行欧拉法瞬态气液喷射器性能影响的数值模拟,得到随时间变化的混合管入口中心固定点湍动能、湍流耗散率和喷射器的引射比、加热系数及含气率,数值模拟与实验结果吻合较好。结果表明:气液喷射器两相流体气化、液化效果及喷射性能,不仅取决于冷热流体的冷热量,还与喷射器运行时间密切相关。对于文中所述气液喷射器,当t10 000 s时,喷射性能参数不稳定,不能进行正常喷射;当10 000 st40 000 s时,湍动能及湍流耗散率趋于稳定,瞬态且有气液相变参与的引射比及加热系数符合实际周期相变化规律;当t=40 000 s时,湍流耗散率达到最低值,液化效果最强,喷射器喷射效果最好;当t40 000 s时,湍流耗散率增加,喷射性能有所降低。     

环管反应器内液固两相流的数值模拟

为了对环管反应器内液固两相的流动形态进行研究,建立了以颗粒动力学为基础的Euler-Euler双流体模型.在浆液流速远大于自由沉降速度的情况下,模拟了不同浆液入口速度时的环管反应器上升段压力降,同时对管道内液固两相流中的一些重要参数进行了数值研究:在入口液固两相体积分布均匀的情况下,环管反应器上升段、弯管段以及下降段液固两相体积分布和液固两相速度均不一样,在弯管段由于离心力存在而引起管道内二次流,使得固相颗粒甩向弯管的外侧壁,引起固相体积分数在弯管外侧壁明显增大,管道内固体颗粒相分布不均.在浆液速度v =3 m·s-1时,液相和固相的速度有一定的速度差,随着入口速度增大,速度差变小;当浆液速度v =7 m·s-1时,固体颗粒相速度分布与液相速度基本相同,两者之间的滑移速度可以忽略.计算结果与传统经验公式的比较表明模型能有效地描述环管反应器内压力降和反应器内浆液流动形态.     

液-汽喷射器吸入段机械加压提高引射性能

通过对液-汽两相喷射器吸入段进行机械加压,探讨了系统的引射性能的变化。实验结果表明,通过对喷射器吸入段进行机械加压能够提高系统的引射性能,且工作水温度越高,机械加压后引射性能提高越明显。当工作水温度≥75 ℃时,机械加压方式吸入蒸汽流量是加压前的3.80～5.35倍,工作水的升温幅度比传统方式提高了1.3～5.5 ℃,单位工作水流量吸收的热量提高了2803～5051 kJ/kg。此外,与传统方式相比,吸入段机械加压方式节约的蒸汽费用是所耗电费的20倍,提高了系统的经济效益。     

通气强化气隙式膜蒸馏质量传递数值模拟

采用计算流体动力学(CFD)方法对通气强化气隙式膜蒸馏(AGMD)过程进行了数值模拟,并探讨了强化过程的传质机理。利用FLUENT软件结合流体体积函数(VOF)模型,以通气强化过程膜管内的气液两相流体为研究对象,设定氯化钠溶液为分离介质,氮气为强化介质进行模型建立与模拟分析。结果表明:渗透通量模拟数据与实验数据基本吻合;通气可增大渗透通量(J)与传质系数(k),降低浓度极化率(CPC),有利于膜蒸馏过程;浓度分布模拟结果可用于预测局部浓度极化程度;由拟合出的通气强化过程传质系数关联式的形式,可知过渡扩散-泊肃叶流传质机理比过渡扩散传质机理更接近于通气强化膜蒸馏真实传质过程。基于气体在多孔介质中的传质理论,通过合理建模并设定模拟参数,可研究通气强化传质过程的影响因素(文中为气含率)对强化效果的影响,该方法也可推广应用于研究多影响因素的膜蒸馏强化传质过程。