对置撞击流速度分布的模拟研究

为了加深对撞击流技术的认识，并对应用撞击流技术的各个过程进行指导，构造了计算撞击流流场分布的简化模型，并根据这一简化模型编制的程序，用所计算的结果对撞击流流场内速度的分布进行了分析与讨论。分析发现：撞击流区域内的流场可分为三个区域——入口区、漩涡区和出口区；撞击流的最大径向速度随喷嘴尺寸及入口流速的增大而增大，随喷嘴间距的增大而减小，最大径向速度对应的径向距离随喷嘴间距及喷嘴尺寸的增大都有一个最大值。     

撞击流反应器内气固两相流动的数值模拟

采用标准k-ε湍流模型和颗粒轨道模型模拟了水平撞击流反应器内的气相流场和颗粒运动,实验采用压力计和PV4A光纤速度测量仪测量了整体压力损失和颗粒沿喷嘴轴线的速度变化,模拟得到的规律和实验结果基本吻合。通过模拟还得到了单侧颗粒进料时的颗粒运动特征、颗粒的最大渗透深度和平均飞行时间等信息。结果表明,撞击区域集中在2～3倍喷嘴直径范围之内,气流场的速度和压力呈对称分布,颗粒进入反向气流后速度急剧衰减,最大渗透深度约为喷嘴直径的2倍,颗粒的平均飞行时间在0.7 s～1.8 s之间。随着喷嘴气流速度的增加,颗粒物料更容易被气流带走。     

粘性圆柱射流撞击理论研究

撞击式喷嘴在液体火箭发动机中得到广泛的应用,目前对射流撞击形成液膜的理论分析还仅限于无粘或低粘性流体。从流体力学基本方程入手,引入粘性力和撞击过程中的能量损失对现有模型进行修正,得到了粘性圆柱射流撞击形成液膜的理论模型,并对撞击角、射流速度及粘性系数等参数对液膜形状、厚度及速度的影响进行了分析。配制了不同粘度的甘油水溶液进行射流撞击实验,以验证理论模型的正确性。     

超高压微射流撞击壁面流动特性仿真研究

研究了超高压微射流撞击壁面动力特性优化控制问题,使微射流能最大限度地保持高压能量。为此提出一种集微射流、超高压技术和撞击流三者优势于一体的制备微乳液的新方法,针对超高压下微射流撞击壁面的流场基础研究数据缺乏的问题,分别用三种湍流模型:标准k-ε模型、RNG k-ε模型、Realizable模型对三个截面进行了计算,进行分析比较优缺点以及对超高压微射流撞击壁面流场的适用程度。仿真结果表明,高速射流的撞击会产生巨大破碎作用。通过对喷嘴出口到壁面的速度和动压的结果分析,最佳的距离能获得最大的碰撞能量,有效地解决了喷嘴出口到壁面距离的优化,以便得到更好的粉碎效果,为射流撞击动力学的研究提供了依据。     

带横流及旋流射流冲击换热的数值与实验研究

为了获得良好的数值模拟方法预测带横流、旋流冲击射流的流动换热特点,采用SST湍流模型对带横流、旋流冲击射流的流动换热特性进行了三维数值研究,并利用热电偶温度测试装置对冲击靶面局部换热系数分布进行了实验研究和验证.研究结果表明:横流使得靶面换热效果明显降低;横向出流使得靶面换热系数分布均匀化,尤其是在高雷诺数下更为明显.计算结果与实验特征是基本吻合的,所用的数值模拟方法能较为成功的预测带横流、旋流冲击射流的流动换热特性.     

有冲击的受限通道内流场的数值仿真

采用数值模拟的方法对简化后的涡轮叶片冷气通道进行了数值模拟,着重研究端壁对有错排射流冲击的冷气通道的影响.结果表明:通道内的横流把射流推向下游并阻止其冲击到靶面,横流作用对通道下游流场有很大影响;射流的冲击反卷和诱导作用在射流两侧形成方向相反的漩涡,漩涡把靶面部分高速区卷到左右侧壁,甚至达到射流孔板附近,产生较大的速度梯度;上游横流作用使射流下游形成低速区,随着横流的发展低速区逐渐减小,并向射流孔板方向偏移.     

结晶釜直径对SAS成粒过程影响的CFD研究

为探讨结晶釜直径对SAS(超临界抗溶剂法)过程的影响规律,并确定适宜的结晶釜直径,本文采用计算流体力学(CFD)方法,选用Realizableκ-ε湍动模型对SAS喷射过程建立模型。结晶釜高度为L=190 mm,考察了直径分别为40 mm、30 mm、20 rnm和15 mm时釜内流体迹线、溶剂浓度分布、有效扩散因子分布及湍动强度分布变化规律,尤其是喷嘴出口附近溶液射流区内的流场变化状况。结果表明,随着结晶釜直径的减小,釜内漩涡区逐渐向釜顶缩小,有利于避免釜内颗粒间碰撞造成的粘结;釜内溶剂浓度逐渐减小,而有效扩散因子分布及湍动强度的绝对值逐渐增大但分布范围逐渐向釜顶缩小:喷嘴出口附近溶液射流区内的有效扩散因子与湍动强度逐渐增大,有利于提高成核速率而减小颗粒粒径。较小直径的结晶釜,还会降低流体在釜内的停留时间,减少颗粒生长时间而利于减小颗粒粒径,因此选择小直径结晶釜对SAS过程有利。本文通过CFD模拟研究,揭示了SAS结晶釜直径对SAS成粒过程的影响规律,对SAS结晶釜的优化设计具有一定的理论指导。     

单颗粒旋转对气体湍流变动影响分析

基于Realize k-ε湍流模型对圆球绕流进行数值模拟分析。改变颗粒雷诺数和旋转速度系数,获得单颗粒旋转作用所引起的气体湍流变动规律:颗粒旋转速度系数越大,颗粒对尾迹区的湍流削弱作用越大,尾迹涡流区湍动能越小,气体湍流变动相应越小;单颗粒旋转湍流变动与颗粒雷诺数、颗粒旋转速度系数呈二次多项式。     

平孔喷嘴内柱塞流判定模拟分析

平孔喷嘴作为被广泛应用的雾化设备之一,其内部流型对雾化效果具有至关重要的影响。而目前对喷嘴内流型的判定方法还并不统一。本文建立了喷嘴内流型变化判定方法的数学模型,并利用模型喷嘴长度与直径比(L/d)、喷嘴入口倒角半径与直径比(r/d)和操作压力对流型的影响规律进行了模拟分析。结果表明:L/d对喷嘴内流型有一定的影响,L/d越大,越不易发生柱塞流;r/d对喷嘴内空穴区的强度影响显著,r/d越大,空化强度越低,越不易发生柱塞流,但喷嘴r/d大于0.05时,柱塞流依然可以发生;喷射压力对喷嘴内流型变化以及流量系数影响显著,流量系数与喷嘴内流型有一定的对应关系。应用本文的研究成果,可以通过合理地设计喷嘴结构和操作条件,使得喷嘴内流型始终处于空穴流区间,以达到强化雾化效果的目的。     

气相剪切旋转填料床流场特性的数值模拟

气相剪切旋转填料床是化工领域中一类新型高效的传质过程强化设备,适用于受气相阻力控制的吸收、精馏等过程。本文以计算流体力学方法(CFD)对该设备内气相流场进行了模拟研究,分析了气量为140 m~3/h、转速为1200 rpm时床内气相压力、速度和湍动能的分布情况,计算使用RSM湍流模型和SIMPLEC算法,填料部分用Porous Media模型。结果表明,GPS-RPB内压降主要来自旋转填料区;流场以旋流为主,切向速度远大于径向速度,沿径向的变化规律与实验值基本一致;扰流翅片可明显增强气相湍流,湍动能高于分层式填料旋转床。     

旋流分离器内三维两相流场的数值模拟

采用RNG k-ε湍流模型,对旋流分离器内三维两相流场作了数值模拟,给出了压力、速度、湍流动能和湍流耗散率等参数的分布。结果表明流体速度从中心沿径向逐渐增大,在旋流器壁面附近又逐渐降低,湍流动能、湍流强度以及湍流粘度均沿径向先增大然后逐渐减小,而湍动能耗散率的变化是沿径向先增大然后逐渐减小,在壁面附近急剧增大。同时对不同粒径颗粒的运动轨迹进行了计算和讨论。计算结果表明,粒径较大的颗粒大多进入到底流口,而粒径较小的颗粒大多进入到顶部溢流口。而粒径为100μm的固体颗粒100％进入底流,与从进口面不同点进入无关。     

超音速氧气射流对电弧炉熔池作用

论文利用Fluent 6.3,通过对某钢厂150t 电弧炉冶炼过程中不同供氧流量 下超音速氧气射流冲击熔池流场进行三维三相流数值模拟,研究电弧炉熔池在炉壁侧吹氧枪 作用下的流场分布及其变化情况,探讨超音速氧气射流对电弧炉熔池的作用。研究表明氧气 射流冲击熔池引发钢液渣液流动波动,流动速度（冲击动能）以波的形式由冲击点向熔池中 心传递。熔池的速度场分布呈现“周围高、中心低,表层高、底部低”的趋势;由于射流的作 用,熔池内部生成涡流。涡流中心是钢液循环的中心,对钢液循环流动速度场有重要作用。 随着供氧流量的增加,涡流中心越远离氧枪,且在熔池中越深;氧气射流在熔池表面生成的 冲击凹坑在渣层中间横截面的冲击面积S(m2)和供氧流量QO2(m3/h)成线性关系,可表示为： 2 0.0004 * 0.0932 。     

基于线列阵传感器的射流冲击试验含气率分布研究

射流冲击是一种气-液两相流现象,既可作为一种除盐水混合硼酸的有效方法,也可用于研究压水堆（PWR）的承压热冲击（PTS）事故现象。当液体射流撞击水面时,发生气体夹带现象,并产生气泡,气泡夹带对混合过程起到关键的影响作用。研究了不同射流高度和流速下的含气率分布,设计了一种新型三层可移动线列阵传感器（WMS）测量瞬时二维局部空隙率,具有较高的空间分辨率（3 mm）和极高的时间分辨率（2500 Hz）,基于线列阵传感器测量的原始数据,获得了射流冲击中气体夹带的含气率分布,对比分析了不同射流高度和流速下的平均含气率分布。     

导流式防风抑尘网的数值模拟

应用CFD模拟软件Fluent对开孔率为40%的新型防风网前后流场进行了模拟,考察了无导流板和单一角度、交错角度及渐进角度3种形式的导流板对防风网后物料堆表面速度、压力和湍动能变化的影响。模拟结果表明:导流板可使渗流风上扬,减弱了对料堆迎风面的冲击力,改善了抑尘效果;与其他导流板形式相比较,渐进角度式消除了网堆之间速度回流区的影响,具有更好的导流、整流作用,保证了网后流场的稳定性,抑尘效果明显提高。     

基于CFD方法的气动喷丸两相流场特性研究

为研究喷管内部结构及其产生的流场特性对气动喷丸效果的影响,基于计算流体动力学方法,建立了欧拉-拉格朗日两相流数值模型,研究了气动喷丸自由射流流场的动力特征,以及人口压力、喷管形状等因素对气固两相流场的影响.结果表明:受激波和膨胀波的影响,气体静压和速度在自由射流阶段发生震荡衰减;颗粒流在大气环境中呈散射状态;同一粒径颗粒速度离散分布;直径较大颗粒容易与喷管内壁面发生碰撞而导致速度突变;随入口压力的增大,气速变化不明显,颗粒速度大幅提高;与收缩型喷管相比,Lavel喷管内部气体膨胀更为充分,颗粒速度离散区间较小/,高速颗粒所占比例较高,喷丸强化效果更好.研究结果为气动喷丸Lavel喷管的结构设计和喷丸工艺参数的选择提供了新的方法.     

警用脉冲防暴水炮管外动力过程数值模拟

为研究脉冲防暴水炮发射后在管外的动力过程,在Open FOAM软件上利用LES和VOF相耦合的方法对脉冲防暴水炮气液两相流流动过程作数值模拟。对水炮发射过程及其在距端口1.5m范围内的压力分布和速度分布做了分析。用SAMPLE软件对流场数据进行了采样,得到了用其它手段难以获得的数据。模拟表明,液柱形状急剧变化,首先形成蘑菇形,接着被压缩成半球形,在球形内部压力的作用下,半球形液弹被压缩成弧形。压力的作用距离集中在距端口300mm范围内,并很快降到了0.4MPa以下,其间因为压力有一个二次突然释放的过程,造成了二次喷射现象。速度是一个急剧先增加后减小的过程。所采用的圆柱式喷嘴使压力和速度下降太快,不利于提高水炮射程,需要改用其它类型的喷嘴。     

三元催化转化器内部流场的数值模拟

随着计算机技术的发展,数值模拟已经成为研究三元催化转化器的重要手段。本文在考虑冷态流场分布及将尾气看作空气做湍流的基本假设下,运用数值模拟软件FLUENT,采用四面体混合型网格,选取k-￡模型、多孔介质模型和质量入口等边界条件,建立了三元催化转化器的物理与数学模型,对三元催化转化器内部流场进行了数值模拟研究,获得了其内部压力场、湍动能及速度场的分布状况。研究结果表明,在扩压管附近、收缩管内壁和衬垫外壁之间均形成涡流区;三元催化转化器出口处速度场急剧变化,造成能量较大损失,因此要注重三元催化转化器扩压管与收缩管锥角的设计。随后运用所建立的模型对不同扩压管与收缩管长度下的三元催化转化器内部流场进行模拟,得出该工况下最优的三元催化转化器尺寸为收缩管长21 mm,扩压管长33 mm,并验证该尺寸下三元催化转化器工作状态较优。     

一种新型下行管入口结构流体力学性能的数值模拟

提出了一种新型下行管入口结构,并采用计算流体力学对这种下行管入口结构的流体动力学进行数值模拟。对气固两相流采用双流体模型,其中采用颗粒动理学模型描述固相粘度和固相压力。模拟结果表明新型下行管入口区相对周围其它区域为负压区,气固初始接触区的流体被抽吸进入下行管。下行管入口段颗粒浓度在径向上的分布呈中心高、边壁低的分布,随着轴向位置的增加,颗粒逐渐向边壁方向扩散,使得颗粒浓度在径向上分布趋向均匀。气固初始接触区颗粒浓度相对较高。颗粒在下行管中运动历程可分为三个阶段：加速段、减速段和恒速段,这与气固并流接触入口结构的颗粒运动历程不同。     

基于CFD的绝缘子水冲洗临界水平偏转角研究

利用流体仿真软件fluent对绝缘子冲洗过程中存在的非轴心射流工况进行仿真模拟,分析了水射流以不同水平偏转角对绝缘子进行冲洗时的压力大小以及作用范围;通过Matlab对相同射流压力以及喷管直径在不同水平偏转角时所得到的打击力进行曲线拟合,从而找到在该压力下的临界水平偏转角,对不同压力下临界水平偏转角的大小进行了对比,并利用Matlab的cftool对不同压力和不同喷口直径下的临界水平偏转角度进行了多项式拟合,根据该多项式可以计算出压力在1MPa~4MPa,喷口直径在3mm~8mm任一工况下的临界偏转角度。结果表明:临界偏转角度随着入口压力的增大而减小,其变化率随喷口直径的增大而增大;当入口压力大小相同时,临界偏转角度随喷口直径的增大而减小,为绝缘子的实际清洗工作提供了一定的理论参考。     

海水淡化双级真空引射器的射流和混合特性研究

引射器是实现热法海水淡化系统高效节能的重要装置,该文通过三维数值模拟方法研究了双级引射器内部流动和传输特性,分析了引射和工作流体的混合与扩散过程,探讨了降低能耗的方法.研究结果表明,喷射器内速度最大值均在轴线处,流体在喷嘴与混合室内流线均匀,而在吸入室内产生一个或多个涡流.不同引射流体速度下,其混动迹线为不对称分布,随...