基于合成射流的无阀压电泵性能

提出了一种可以实现连续出流的大流量无阀压电泵,该泵基于合成射流原理,其输出流量大于泵腔体积变化量.为了分析微泵流动特性及内部流场,建立其三维模型并采用CFX软件进行数值模拟.结果表明:泵腔高度、进口直径和出口直径是影响该泵性能的3个主要因素;进出口间距和泵腔直径对流量的影响较小;在一定速度范围内,对空气和水2种介质的计算结果进行了分析,发现在较小速度范围内2种介质的计算结果相差较大,在较大速度范围内二者相差较小.进口直径为2 mm,出口直径为1 mm,泵腔高度为3 mm,频率f=100 Hz,喷口最大雷诺数Re=750时,流量为24 m L/s,容积变形量为1.12.     

固—液两相撞击射流流场特征数值模拟

通过数值模拟的方法,采用RNG k-ε湍流模型,分析了喷嘴距离为60 mm、喷嘴直径为1 mm、介质为水、出口速度为100 r/s的固一液两相撞击射流流场的压力、速度、颗粒运动轨迹等流动特征。利用离散相模型模拟了颗粒运动的特点,并且得出了以下的规律:射流区内速度与压力负线性相关;颗粒离轴线越远速度越小。     

喷嘴偏心距对射流泵性能影响的数值模拟

对射流泵内部流动进行了数值模拟,计算了射流泵在不同喷嘴偏心距下的性能参数,分析了射流泵喷嘴轴线偏离泵体轴线的偏心距对其性能和流场的影响.结果表明:喷嘴偏心距对射流泵大流量比工况的性能有较大的影响,而对小流量比工况影响较小,可忽略不计;随着偏心距的增加,射流泵效率最高点下降并向流量比小的方向移动.在工程应用中,射流泵同轴度精度要求可以定为12级以上.     

高压无气喷涂扇形喷嘴内部流场数值模拟

采用Fluent软件提供的Lamina层流模型对相同出口结构、不同入口结构的扇形喷嘴内部流场进行数值模拟,并分析比较了不同入口结构流体的压力梯度及速度变化情况,以及出口射流速度及流量大小。研究结果表明:入口结构变化越剧烈,流场的压力梯度和速度变化越大,结构变化越平缓,压力和速度变化越平缓;出口圆柱段对射流速度的影响不大;平行形入口结构的射流速度最大,平顶形与锥形入口结构次之;新设计的具有平缓收缩功能的维多辛斯基腔体的出口速度最大,且出口流量远大于其余3种腔体,平行形入口结构流量最小。     

水力喷砂射孔喷嘴的数值模拟及试验研究

针对收缩型喷嘴内部结构长径比(直线段长度与直径的比值)严重影响出口射流的冲蚀性能这一关键问题,研究了喷嘴内部射流加速机理,得出长径比是影响喷嘴出口射流速度的最主要因素之一;针对工程中5吋套管常用喷嘴结构,选取不同喷嘴直径和直线段长度,利用FLUENT软件计算了35组模型(直线段长度为6~12 mm,直径为4~6 mm),结果表明:射流速度最大时喷嘴长径比存在一个最佳值,本次计算射流出口速度最大时长径比为1.8;实验室按照数值计算模型加工35个不同长径比喷嘴,利用粒子图像测速系统(PIV)进行非接触式试验,分析实验结果,揭示了长径比对喷嘴出口射流性能的影响规律,验证5吋套管常用喷嘴(总长度为17 mm、收缩角30°)出口射流最大时对应的长径比1.8,试验结果与数值模拟一致.     

基于Fluent自振脉冲射流腔体结构参数的数值优化

自激振荡脉冲射流可以有效提高深部煤岩破蚀效率.为设计破蚀煤岩效率较高的自激振荡脉冲射流发生装置,基于流体力学基本原理,利用Fluent软件对自激振荡脉冲射流进行数值模拟,分析不同的腔体结构对脉冲射流峰值速度的影响.采用大涡模型(LES)进行计算,通过数值模拟发现,自激振荡脉冲射流速度云图和压力云图符合涡旋碰撞理论和脉冲射流发生原理.在特定的参数(腔长L=4.5mm,腔径D=8mm,下碰撞壁收敛角α=120°,上下喷嘴直径分别为d_1=1mm,d_2=1.1mm)下,自激振荡脉冲射流峰值速度最大,为231.21m/s,相比于入口速度提高了92.68%,脉冲射流冲蚀效果较好.     

水压轴向柱塞泵配流盘预升压角

为了调查流量特性,以水压轴向柱塞泵为研究对象,在考虑预升压角的作用和关键摩擦副泄漏的前提下,建立了泵实际输出流量的数学模型,对配流盘的结构参数进行了设计计算.运用PumpLinx软件对不同预升压角下泵的流场进行了数值模拟,对泵的流量特性进行了分析.研究结果表明:水压轴向柱塞泵在排水过程中,会产生流量倒灌现象,使得单个柱塞腔内的压力和流量以及泵的输出流量产生脉动.增大预升压角可以增长柱塞腔内部流体的预压缩时间,减小柱塞腔内部和泵出口的压力差,从而减少柱塞腔的流量倒灌量,降低柱塞腔内的压力和流量脉动.适当增大预升压角有利于提高泵的流量特性,预升压角取20°时,泵的流量特性最佳.但预升压角超过20°时,预升压区和预卸压区流量倒灌的叠加会导致泵出口的流量脉动增大.     

压力油雾化喷嘴内流动特性的研究

通过分析压力油雾化喷嘴的结构特点,对不同结构参数的喷嘴进行了三维流动数值模拟研究.结果表明:在偏转角度一定时,随着喷嘴出口直径φ的增大,喷嘴中心轴线上的速度逐渐减小,喷雾的能量损失逐渐增加,同时当直径增大到一定程度后喷嘴中心轴线处开始出现回流现象,回流速度随直径增大而增大;喷嘴出口直径为定值时,油雾出口速度随偏转角度θ的增大先逐渐增大又逐渐减小,在θ=60°时喷雾效果最佳.     

腔径比对亥姆赫兹自振射流性能影响

为了提高亥姆赫兹式自振射流的工作能力,采用大涡模拟对自振射流流动特性进行研究,通过实验测试喷嘴出口压力脉动验证了数值模拟的准确性.对4种腔径比的自振喷嘴模型在3种雷诺数下的瞬态流场进行模拟,分析Q准则数下拟序结构涡的运动特性,揭示轴心速度衰减及出口断面速度分布与射流集束性及腔室能量耗散的关系,比较分析振荡幅值对射流脉冲性能的影响.结论表明,大涡模拟可以准确预测自激振荡射流瞬态流场及流动特性,亥姆赫兹腔使均匀来流变得紊乱,涡尺度增大,腔室内能量耗散增大,且腔径比对自振射流影响较大.     

旋流泵变转速性能及无叶腔流场实验研究

为研究旋流泵变转速相似定律换算、内部流场变化和外特性与内部流动的关联,研制32WB8 12型旋流泵试验样机.通过型式及变转速外特性试验,得出泵扬程、功率、效率和临界汽蚀余量曲线变化规律;用5孔球形探针对无叶腔流场进行测量,得到变转速流场5个测点静压、绝对速度、圆周速度、径向速度和轴向速度变化规律,证明轴向旋涡运动为主流,存在回流运动;通过对实验数据进行分析,解释了外特性参数与内部流动参数之间的联系和变化规律,阐明旋流泵抽吸及扬程形成原理;验证流量、扬程和轴功率满足相似理论比例定律,汽蚀余量不满足汽蚀相似定律,且其曲线呈与离心泵等相反的趋势.     

喷射成形空心射流流场模拟

为了提高喷射成形雾化质量,将圆柱形空心射流技术应用于喷射成形雾化过程中,针对出流口前方空心流场的结构进行了数值模拟,分别模拟了不同入口速度和不同出流工艺下空心射流流场的分布情况,并进行了实验验证.单相模拟结果表明,增大入口液体速度,可使回流区增大并且产生更低的负压,有利于金属液的出流;两相流模拟结果表明,采用中部空芯与大气连通能产生较好的空心射流,当空芯通入0.02MPa气流时,会使射流空心部分增大,这一结论与水流的实验结果基本一致.     

曝气沉砂池集气罩内气流形态的数值模拟

采用标准k-ε双方程湍流模型，对莱污水厂曝气沉砂池集气罩内的三维湍流气流进行了数值模拟。研究了排风口位置及高度等几何边界参数对速度场的影响，并通过对不同形式流场流动特性的分析，得出了一些有益的结论，作为集气罩通风设计、方案优化的参考．     

Effect of gas compressibility on the characteristics of a synthetic jet flow

Numerical simulations are performed to investigate the effects of gas compressibility on the synthetic jet flow. A slot synthetic jet and a circular orifice synthetic jet are simulated assuming 2D and axis-symmetric behavior. The velocity of orifice, frequency response and the compressibility are studied through simulation. The numerical results are validated against existing experimental and analytical data, and good agreement are obtained. Gas compressibility effects on the synthetic jet flow are discussed. In conclusion, for the two kinds of different synthetic jets studied in this paper, the critical values of Mach number are 0.082 and 0.033.     

Analysis of chamber effect on intermittent pulsation

A numerical study was conducted to seek an optimized dimension of jet chamber in the pulsating impinging flow.The flow and heat transfer effect of the pulsation flow through a jet chamber was investigated.The numerical results indicate that heat transfer effective enhances near the stagnation region for the intermittent pulsed flow with jet chamber compared to that without jet chamber.Simulations of the flow through a jet chamber show that the heat transfer rate on the impingement surface is highly dependent on the velocity at the position which is really close to target surface.Examination of the velocity field suggests that the velocity exists a maximum value as the axis distance increases.In addition,the velocity at the jet hole is enlarged by the jet chamber due to the entrainment effect,and the velocity is amplified even greater as the size of the jet chamber becomes bigger.Nevertheless,the velocity declines quickly while the flow axis distance is more than a certain range,leading to poor heat transfer.Thus,intermittent pulsed flow with jet chamber is suggested as a method of improving heat transfer by employing larger dimensions of jet chamber for appropriate jet-to-surface spacing.     

基于FLUENT的人工淹没射流喷嘴流场仿真

根据Fluent流体仿真软件和人工淹没射流喷嘴内流场的特点,基于流体力学基本理论,对人工淹没射流喷嘴进行了仿真研究。通过数值模拟计算,得到了人工淹没射流喷嘴的压力分布云图和速度分布矢量图和静压力分布图等。模拟结果表明,在人工淹没射流喷嘴的圆柱段存在速度最大值,射流在圆柱段出口处与周围的水产生了强烈的剪切作用,出现了流速不均匀和脉动现象,再加上圆柱段出口端明显的负压区,这些都为空化作用的产生提供了有利条件。     

连续超高压杀菌系统释压装置内流场的数值模拟与研究

根据实验数据,应用商用CFD软件Fluent对连续超高压杀菌系统释压装置内部流场的压力、速度等参数进行数值模拟研究.结果表明,在微孔道的入口附近,压力骤降并形成较大的压力梯度,速度变化与压力骤变明显对应;压力沿微孔道缓慢释放;在微孔道的出口附近,速度变化主要与流道结构以及固壁影响有关;复杂的固壁边界,引起流动的剧烈变化,增强剪切、撞击等作用,增强了料液的机械力杀菌作用.     

直接接触式湿烟气余热回收热质传递数值研究

在Fluent软件中,基于欧拉-拉格朗日方法和自定义函数(UDF),构建了三维稳态模型,并在离散相模型(DPM)基础上,耦合欧拉壁膜模型(EWF)对冷凝室内湿烟气与喷淋液滴及周围壁面间的凝结传热进行数值模拟研究。研究结果表明,DPM与EWF耦合可以更精确地模拟湿烟气在冷凝室内的凝结换热;入口烟气流速越大,冷凝室高度越低,则出口烟气温度和出口烟气水蒸气体积分数越高,烟气换热效率越低,且变化幅度逐渐减缓;冷凝室高度越高,则壁面湿烟气凝结量越大,但随着入口烟气流速增大,冷凝室高度对凝结换热的影响逐渐减弱,换热效率提高幅度也明显减小。     

柴油机螺旋进气道数字化设计参数分析

对柴油机螺旋进气道进行三维造型后,利用CFD三维流体软件进行模拟计算,并引入平均流量系数和平均涡流比2个无量纲物理量,验证计算模型与稳流试验结果的一致性。在模拟计算模型基础上,对进气道口中心距、气门室高度、气门锥角3个气道主要参数分别进行变参数计算。研究表明:3个气道主要参数都存在一个最佳值,可以使气道气体流动特性表现更好,同时也为具体的气道详细设计和进一步实验指明了趋势性方向,从而可缩短气道开发时间,节约开发费用。     

静电无阀微泵两种仿真模型的比较研究

为提高无阀微泵性能,分别采用全耦合模型(FCM)和预先定义泵膜位移的模型(PDM)对基于扩散/收缩单元的静电无阀微泵的动态特性进行计算仿真.对泵膜变形形状、泵膜中点位移、泵腔内压力以及进出口处流量等的变化历程进行比较.结果表明:PDM模型计算费用较低,但无法以较高精度近似泵膜变形的动态特性,进而导致错误的瞬态流场结果.要准确仿真微泵的动态特性,必须考虑电-结构-流场之间的相互作用.