环形喷管水下气体射流夹断过程

对水下竖直环形喷管出口气体射流现象进行了研究,采用高速摄影仪记录了水下气体射流发展过程,并通过MATLAB编程处理图片的方式,对夹断的判定、夹断的位置和频率做了探讨,对环形喷管射流的特性进行了分析。结果表明：环形喷管水下气体射流呈现出持续射流和集中夹断两种阶段;在本文工况下,水下气体射流离喷口越近,夹断次数越多,离喷口越远,夹断次数越少;对于本文所有喷管,其动量射流段发生夹断的频率都随气体流量增加而减小;水下气体射流的回击现象并不是气体反向倒流撞击喷管端面形成的,而是夹断发生后,后续喷入的气体在轴向受阻,进而横向扩张的结果;对于环缝大小一定的喷管,气体流量越大,射流穿透深度越大。     

异种气体射流冲击浸没液体的强化传热过程

用异种气体射流冲击浸没液体中的微电子元件是强化散热的有效方法。本文采用电化学方法测定了液固传质系数,并与传热方法相结合,分离了射流扰动强化对流传热和冷却剂气化产生界面温降强化传热的两种不同效应。     

气体泄压喷管的计算

<正> 据美国化学工程杂志介绍,有一个比直观估计更加精确,可用来估算释放气体或蒸汽压力至大气的泄压喷管直径的公式。为了防止容器压力突然增加,及时将容器内压力降低,通常贮槽与减压阀或安全隔膜间的喷管不能过细,否则泄压时间太长,甚至可能出现设备损坏或更坏的事情。任何容器在压力超过28磅/平方英寸(绝对压力)或13磅平方英寸(表压)时,将在“节气状态”(Choking Condifions)之下泄压至大气,最后直到容器压力变为28     

环形超声速喷管内天然气流场特性

依据角动量守恒原理设计了一种用于天然气脱水的环形超声速喷管,建立了相应的物理和数学模型,并采用RNG κ-ε湍流模型对喷管内天然气流场特性进行了数值计算.结果表明,天然气进入环形超声速喷管后发生膨胀降温,在喷管出口处马赫数可达1.85,温度低达-70℃,天然气经旋流叶片产生旋流,离心加速度最大可达640 000g,在低...     

微喷管氢气非预混射流火焰燃烧特性

采用考虑详细化学反应机理的数值计算,对空气伴流中微圆管氢气非预混射流火焰进行了研究。不同流速下火焰OH基元分布数值计算与实验结果吻合较好。结果表明:当微圆管内径保持不变时,随着燃料速度减小,火焰最高温度逐渐降低。当燃料速度接近熄灭极限速度时,火焰最高温度开始急剧下降;微圆管氢气非预混射流火焰存在最小流速对应的熄灭极限;随着管壁材料热导率降低,火焰中心轴线上的最高温度逐渐升高,喷口处壁面温度也升高;管壁材料热导率对火焰熄灭极限速度影响不显著。     

微喷管氢气非预混射流火焰燃烧特性

采用考虑详细化学反应机理的数值计算,对空气伴流中微圆管氢气非预混射流火焰进行了研究。不同流速下火焰OH基元分布数值计算与实验结果吻合较好。结果表明：当微圆管内径保持不变时,随着燃料速度减小,火焰最高温度逐渐降低。当燃料速度接近熄灭极限速度时,火焰最高温度开始急剧下降;微圆管氢气非预混射流火焰存在最小流速对应的熄灭极限;随着管壁材料热导率降低,火焰中心轴线上的最高温度逐渐升高,喷口处壁面温度也升高;管壁材料热导率对火焰熄灭极限速度影响不显著。     

气体射流冲击传热系数试验研究

气体射流冲击干燥是一种新的干燥方法。由喷嘴喷出的具有极高速度的气体直接冲击到需干燥物料的表面．因气流与物料表面之间产生非常薄的边界层，所以传热系数比一般热风传热要高出几倍乃至一个数量级。介绍了气体射流冲击原理与技术特点，通过研制的实验样机，利用集总热容法进行了不同风速下射流冲击传热系数的试验研究。实验表明，对流传热系数随风速的升高而提高。     

环形逆向射流流场结构特性的模拟研究

逆向射流是火焰稳定的重要技术手段,为探究环形逆向射流结构对煤粉逆喷式旋流燃烧器稳燃特性的影响,构建了不同尺寸圆形与环形射流管的逆向射流模型,以Fluent软件为计算平台,采用可实现的k-ε模型对流场结构进行模拟研究。通过计算不同流速比下各射流管的无量纲贯入深度变化,发现环形射流的贯入深度大于圆形射流,且随内径的增大而增大,其射流在环境流中的渗透能力增强,这有利于增加煤粉的逆向传播距离,增加停留时间,提高燃烧稳定性。与圆形射流不同,环形射流的贯入深度与流速比并不是单调的线性关系,在流速比7.5～12.5存在一个平缓的过渡段,表明在一定区间内,流速比的减少不会引起贯入深度的明显减小,对现有燃烧器的设计具有指导意义。通过计算不同流速比下各射流管的最大零流速半宽,发现环形射流在逆流中的最大零流速半宽大于圆形射流,并随射流管内径增大而增大,表明环形逆向射流在径向的扩展宽度更大,卷吸能力更强。环形逆向射流的最大零流速半宽随流速比呈线性增大,斜率随内径增大而增加,高流速比的环形逆向射流径向扩展能力强于低流速比的环形逆向射流。根据计算结果绘制分界流线,发现在较低速度比时,射流的分界流线与圆形射流相似;在较高速度比时,虽然射流的轴线速度在滞点减少为零,但轴线附近的一定区域,流体依然向下游传播渗透,经过一段距离后速度才降至零并转向,分界流线也变得不规则。环境逆流在轴向上对环形射流有一定程度的压缩和阻碍作用,使得射流在径向的扩展宽度增大,增强了射流的卷吸能力,有助于促进燃烧器内煤粉与助燃风的混合。通过研究不同射流管逆向射流轴线上轴向流速的沿程变化,发现环形射流轴线上的流速衰减较圆形射流更为平缓,表明其与环境流的掺混不如圆形射流强烈。随着内径不断减小,环形射流轴向速度峰值增大且位置提前,衰减速度增强,逐渐接近圆形射流中轴线上的衰减情况。     

射流混合器内气体湍流扩散过程的CFD数值模拟与实验研究

利用计算流体动力学CFD(Computational Fluid Dynamics)商业软件CFX4.4对二氧化碳与空气的射流混合过程进行数值模拟. 湍流模型采用标准k-e模型和RNG模型,模拟预测不同断面上的CO2浓度分布,并与实验结果进行比较. 结果表明,模拟预测值与实验结果基本吻合,也验证了CFD技术应用于混合扩散过程预测分析的可靠性;靠近空气一侧的CO2浓度普遍高于另一侧,当CO2平均浓度为6%时,距射流出口100 mm剖面上的浓度极差达到6%. 本研究中的气体混合湍流模型影响不明显. 采用标准k-e模型分别对两种进气方式的射流混合器内部速度场、浓度场进行模拟分析,发现T型射流混合器的混合均匀性比单边进气的射流混合器明显提高.     

水下管道向下泄漏的羽/射流特性

对水下管道向下泄漏的羽流特性进行了实验及理论研究。采用拉格朗日控制体积分法建立了向下运动的羽动力模型,并对羽流参数进行了模拟。模拟结果表明模型对羽流半径及长度的预测与实验结果基本相符,但在接近羽流终端时,对羽流半径的预测结果要高于实验值。实验及模拟结果还表明,向下泄漏时羽流的初始动量衰减很快,与向上泄漏时羽流相比,羽流长度很短。随着Froude数的增大,向上羽流的长度增长较大,而向下羽流的长度却增长缓慢。     

水下管道向下泄漏的羽/射流特性

对水下管道向下泄漏的羽流特性进行了实验及理论研究。采用拉格朗日控制体积分法建立了向下运动的羽动力模型,并对羽流参数进行了模拟。模拟结果表明模型对羽流半径及长度的预测与实验结果基本相符,但在接近羽流终端时,对羽流半径的预测结果要高于实验值。实验及模拟结果还表明,向下泄漏时羽流的初始动量衰减很快,与向上泄漏时羽流相比,羽流长度很短。随着Froude数的增大,向上羽流的长度增长较大,而向下羽流的长度却增长缓慢。     

液体中可压缩气体射流的瞬态特性

针对水下超声速气体射流实验装置,分别采用高速摄影对水下超声速气体射流的形态及发展过程进行了可视化观察分析,采用VOF方法建立了二维轴对称两相数值计算流模型,对实验工况进行数值模拟,得到详细的水下超声速射流流场结构。两者结合得以研究水下气体超声速射流的形态及发展过程。研究结果表明:超声速水下射流流场明显包含射流区、过渡区和羽流区3个不同特征区域,射流区内气相的胀鼓和回击现象导致了严重的振荡流模式。气液界面不稳定性引起射流局部颈缩,从而引起颈缩上游气相截面的扩张、收缩甚至断流。可观测的小幅度的颈缩导致上游的胀鼓现象;稍大幅度的颈缩导致上游的回击现象;大幅度的颈缩甚至导致射流中断,并在随后重建射流。     

液体中可压缩气体射流的瞬态特性

针对水下超声速气体射流实验装置,分别采用高速摄影对水下超声速气体射流的形态及发展过程进行了可视化观察分析,采用VOF方法建立了二维轴对称两相数值计算流模型,对实验工况进行数值模拟,得到详细的水下超声速射流流场结构。两者结合得以研究水下气体超声速射流的形态及发展过程。研究结果表明:超声速水下射流流场明显包含射流区、过渡区和羽流区3个不同特征区域,射流区内气相的胀鼓和回击现象导致了严重的振荡流模式。气液界面不稳定性引起射流局部颈缩,从而引起颈缩上游气相截面的扩张、收缩甚至断流。可观测的小幅度的颈缩导致上游的胀鼓现象;稍大幅度的颈缩导致上游的回击现象;大幅度的颈缩甚至导致射流中断,并在随后重建射流。     

用异种气体射流冲击浸没溶液中微小加热壁面的传热传质过程

本文研究了异种气体喷射冷却浸没液体中微小发热元件的传热特性,以及液体和壁面之间的传热与吹气速率、喷嘴到加热表面的距离、液相温度、热流率、溶液物性等等之间的关系。用异种气体冲击浸没R-113或乙醇中的加热壁面,其传热显著增加,在热流率不很高或液相温度较高时,加热壁面的温度可低于冷却介质的温度,实验结果表明,液体和壁面之间的传热不仅随气泡对液体的扰动而增加,而且随壁面附近液相向气相蒸发传质而增加。本文分析了其传热机理,提出了一种同时传热传质的模型解释这种系统中特殊的传热特性,用实验数据对对流传热系数h_(?)以及传质引起的传热进行了关联。     

气体射流不稳定性的建模和实验研究

基于图像处理技术和混沌理论,提出了一种气体射流图像的量化方法,用以反映气液混合性能。本文使用大津法来获得自适应阀值,并得到最佳的图像分割效果。混合性能（M）用以表征气体射流的空间分布,其定义为气体射流像素占比（W）与射流区域内的灰度标准差（N）之比。通过混合性能的非线性时间序列来表征射流喷射过程的不稳定变化,并得到了以下结果：在射流区制下,射流的稳定性随着修正弗鲁德数的增加而增加,证明了所提出方法的可靠性;其次,在同一工况中射流的稳定性与最大李雅普诺夫指数之间具有明显的线性关系,其线性相关系数为0.954,并构建了射流的稳定性与最大李雅普诺夫指数的线性关系模型。证明了最大李雅普诺夫指数不仅可以判断混合过程是否呈现混沌状态,而且其数值的大小反应了气体射流稳定性的强弱。     

超声速气体浸没射流的数值计算和实验

从实验和数值计算两方面研究了超声速气体射流在水中的喷射过程.用高速摄影机拍摄了三维水下超声速气体射流的流场.针对实验工况,基于VOF方法,建立水下超声速气体射流的二维轴对称数值计算模型,并开展了相关数值模拟.成功模拟了射流初期气泡运动演化的复杂过程;分析了水下超声速气体欠膨胀射流的流场结构,包括流场的压力和速度等参数分布以及变化规律.数值结果与实验结果对比得知数值计算结果不仅与实验数据吻合较好,而且给出了实验中没有发现的激波、膨胀波等流场结构.     

环形分布器气体的流动及气流均布

采用激光多普勒技术测量了装有整流环的环形分布器中的流场 ,发现整流环外侧环形通道内存在大量循环气流 ,并呈变质量流动状态 ;整流环内侧环形通道中 ,循环流动基本消失 ,但仍存在较大的脉动速度 ,靠近内环射流孔处气体均匀径向流动为主。利用压力排管研究了整流环开孔率和开孔方式对均布效果的影响 ,发现通过调整整流环周向开孔率可以实现内环射流流量均布。在本实验范围内 ,整流环的使用可以降低环形分布器的能量损失。     

不凝气体对蒸汽射流冷凝的影响

对含不凝气体蒸汽射流在冷水中直接接触冷凝现象进行了实验研究,通过测量流场中的温度分布确定汽羽长度,进而推导其传热系数。实验使用直径为1.6 mm的圆形喷嘴,出口混合气体质量流量密度在100~330 kg·m^-2·s^-1之间,不凝气体的含量在0~15%之间,冷水温度在300~340 K之间。实验结果表明:不凝气体的加入,使喷嘴出口附近的温度下降减慢;汽羽长度随不凝气体含量的增加而变长,其受喷嘴出口质流密度和过冷度的影响规律与纯蒸汽射流一致;冷凝传热系数在0.7~2 MW·m^-2·K^-1之间,随过冷度的增大和不凝气体含量的增加而减小,受气体流量的影响较小。对实验数据进行拟合,获得了汽羽长度的关联式,并由此得到了冷凝传热系数关联式。     

气体射流作用下燃煤可吸入颗粒的团聚

在可吸入颗粒团聚室中引入气体射流,使团聚室内形成局部湍流强化颗粒碰撞. 团聚过程中以撞击式采样器和激光粒子计数器测量可吸入颗粒团聚前后质量与数量变化来评价颗粒的团聚效率. 研究结果表明,增大射流出口雷诺数和增大射流与主气流的气速比均能提高可吸入颗粒的清除效率. 射流对不同粒径颗粒的清除效率不同,粒径较小颗粒(<1.0 mm)的清除效率最高. 团聚室内气体相对湿度在40%~50%时,颗粒清除效率最高,团聚后颗粒质量中位径由2.83 mm增大到5.03 mm. 增大飞灰质量浓度,可吸入颗粒的质量清除效率与数量清除效率均降低.     

聚能装药逆向环形起爆射流形成的数值计算

用LS－DYNA程序对小长径比聚能装药逆向环形起爆时形成高速射流以及正向起爆时形成低速射流进行了三维数值模拟,计算结果与实验吻合,计算的逆向起爆形成射流头部速度为8．78km/s,而正向起爆形成的射流头部速度为4．86km/s。数值模拟证明：长径比聚能装药逆向环形起爆时形成高速金属射流是可行的。