多相混输泵首级动叶轮轮毂到轮缘气相分布研究

为进一步探究流量和转速对多相混输泵内气相分布规律的影响,基于时均N-S方程和Simple算法,利用FLUENT软件对不同流量和转速下入口含气率为30%时混输泵内三维流态进行仿真。结果表明:流量对首级动叶轮不同截面轮毂处气相分布影响均较大;在进口和出口截面,随着流量的增加含气率增大;在较高转速(2 500、2 950 r/min)时,首级动叶轮不同截面从轮毂到轮缘的含气率变化较大;在不同流量和转速下,首级动叶轮轮缘附近的含气率变化均较大。研究结果可为混输泵性能优化和提高气液输送能力提供参考。     

潜油离心泵旋转速度对流道内瞬态气液两相流场影响

为研究变频调速运行时,潜油离心泵输送气液两相流时泵内部流动特性,以Q10潜油离心泵的叶轮为研究对象,采用欧拉-欧拉非匀相流、非定常N-S方程和标准κ-ε湍流模型,对潜油离心泵叶轮内气液两相流动进行了瞬态仿真计算。结果表明:流道内的气相随着叶轮旋转而分布不均匀,叶轮内气相聚集范围均表现为自前缘处向尾缘处出口延伸,气相聚集浓度自前缘进口处向尾缘出口递减;当叶轮转速增加,气相在流道内周期性聚集扩散的周期缩短,且叶轮内气相浓度减小,气袋的体积变小,也容易分离破碎成小气袋;流道内整体流速增大,进出口压差增大;叶片两侧压差与叶轮转速成正比,同时叶片表面波动频率也随之增大。     

转速对多相混输泵内流场分布规律的影响

为深入探究转速对混输泵内部流动以及相态分布规律的影响,基于欧拉-欧拉方法的两相流模型和标准的κ-ε湍流模型,利用Fluent软件对不同转速的三级轴流螺旋式油气混输泵在设计工况下且入口含气率为30%的条件下进行数值计算。结果表明:转速对混输泵首级动叶轮内含气率分布的影响较大,并且对不同叶高处叶片压力面和吸力面的影响趋势不同;转速对含气率影响最明显的位置是在叶片吸力面0.9倍叶高处;随着转速的增加,旋涡在静叶轮内的演变规律较明显。研究结果可为混输泵的水力设计和安全稳定运行提供参考。     

液相黏度对油气混输泵内气液两相分布规律的影响

为揭示液相黏度对混输泵内气液两相的分布规律的影响机制,以三级油气混输泵为研究对象,选取油、气两相作为运输介质。基于ANSYS Fluent软件对泵内两相流态进行数值模拟,分析和总结不同液相黏度下气液两相分布规律。结果表明:液相黏度越小对油气混输泵内气相体积分布影响越大;随着液相黏度的增大,沿着泵流向方向的气相体积分数脉动减小;随着液相黏度的变化,泵内液相分布与气相分布位置刚好相反,并且当介质为重质油时,在泵内0.9倍叶高处叶轮出口开始出现液相聚集现象;液相黏度的增加对于油气混输泵内气相分布的均匀性具有改善作用。研究结果可为油气混输泵的结构优化和性能改善提供参考。     

新型混输泵球阀内气液两相流动的数值模拟

为了研究新型混输泵球阀内气液两相流动规律,建立了球阀内流场的三维模型,利用CFD软件,对阀内气液两相流动进行了数值模拟。在球阀开启高度为0.005 m时,对含气率分别为20%、40%、60%、80%4种工况的模拟结果进行了分析,得到了不同含气率下的速度场、压力场及气液两相相态分布,探讨了含气率对球阀内气液两相流动的影响规律。结果表明:阀隙处流速较大,压力梯度大,阀座倒角下端易气蚀;含气率对阀内流速大小影响较小,但对流态有影响。气体主要分布在阀球壁附近,远离球壁气体介质减少;当含气量逐渐增大时,气液两相的相界面处波动较大。研究结果揭示了阀内气液两相流动的规律,为内压缩混输泵气液单向阀相界面演化及失稳机制的研究提供参考。     

气液两相同轴式超声喷嘴内流场数值模拟研究

为了提高超声喷嘴的雾化效率,以同轴射流的气液混合两相为介质,结合气泡雾化和超声雾化的优势,建立气液两相同轴式超声喷嘴内流场数值模型,研究不同含气率下内部流场云图和气相分布情况。结果得到:喷嘴流体速度呈层状分布,在喷嘴出口附近出现涡旋,在涡旋交界处流体速度达到最大,越靠近谐振腔内部速度越小;在喷嘴内部气泡呈块状分布,随着流体流动,渐渐地开始聚集;考虑到喷嘴内部流体的湍流扰动效果,确定气相工质体积为20%～30%较为合适;进口含气率越大,Y轴方向上的含气率越大,喷嘴X轴线方向上含气率略高于近壁面处,在X轴和壁面之间的含气率最少。     

基于DPM模型的离心泵非定常固液两相流及磨损计算

运用离散相模型（ DPM）结合半经验的磨损模型,模拟计算离心泵内非定常固液两相流动,探索固相颗粒运动以及对泵材料磨损的规律。计算中将液相视为连续介质,求解欧拉坐标系下的流体控制方程;把固体颗粒相视为离散介质,在拉格朗日坐标系下求解颗粒运动方程,采用迭代计算方法实现固液两相耦合。选取常用的IS型离心泵作为研究对象,清水作为连续相,石英沙粒作为离散相,粒径为0.05-0.2 mm,泵进口颗粒体积率为0.5%-3%。计算得到了离心泵内固液两相流场特性,得到了泵内固体颗粒群的运动轨迹和材料磨损率分布等有价值的结果。     

基于DPM模型的离心泵非定常固液两相流及磨损计算（英文）

运用离散相模型(DPM)结合半经验的磨损模型,模拟计算离心泵内非定常固液两相流动,探索固相颗粒运动以及对泵材料磨损的规律。计算中将液相视为连续介质,求解欧拉坐标系下的流体控制方程;把固体颗粒相视为离散介质,在拉格朗日坐标系下求解颗粒运动方程,采用迭代计算方法实现固液两相耦合。选取常用的IS型离心泵作为研究对象,清水作为连续相,石英沙粒作为离散相,粒径为0.05-0.2 mm,泵进口颗粒体积率为0.5%-3%。计算得到了离心泵内固液两相流场特性,得到了泵内固体颗粒群的运动轨迹和材料磨损率分布等有价值的结果。     

轴向间隙对多相混输泵内流特性及压力载荷的影响

多相混输泵是一种综合了轴流泵和压缩机两种性能的新型增压设备,其动静叶轮之间存在的动静干涉作用,会降低混输泵的稳定性,造成振动.针对此问题,利用ANSYS CFX软件,基于SSTκ-ω湍流模型,当进口含气率为8％时,对多相混输泵在不同轴向间隙下进行定常数值模拟,重点分析在设计工况下轴向间隙对混输泵内部流动和静叶轮叶片压力载荷的影响.结果如下:在设计流量下,轴向间隙的增加可以使静叶轮内气相分布更均匀,减小静叶轮内湍动能较大的区域,而不同轴向间隙对动叶轮内气相和湍动能分布影响较小;在静叶轮叶片进口处,吸力面压力值随轴向间隙的增大而减小,且沿流线方向,存在轴向间隙时吸力面压力值变化较无轴向间隙时波动更大;此外,轴向间隙对叶片压力面压力值变化影响较小,且从轮毂到轮缘,压力面压力值变化受轴向间隙的影响逐渐减小.研究结果可为提高多相混输泵水力性能提供参考.     

出口角对离心泵内固液两相流动影响

采用欧拉多相流模型、标准k-ε湍流模型与SIMPLEC算法,应用计算流体力学软件Fluent,对3台不同叶片出口安放角的离心泵内的固液两相湍流进行了数值模拟,分析了叶片出口安放角对泵内部固液两相流场的影响.计算结果表明:在叶轮流道内,固体颗粒的相对运动方向比液相更偏向叶片压力面,大叶片出口角叶轮内两相速度的夹角较大.通过对比不同叶轮内压力分布及固体颗粒体积浓度分布,得出以下结论:大出口安放角的叶轮压力面附近聚集了更多的颗粒,导致大量颗粒与叶片尾部的压力面相撞;叶片出口安放角增大使得叶轮出口压力增大.     

铝液微气泡精炼的模拟试验研究

利用气泡计测量的方法研究了熔池内气泡数量、大小和分布及其影响因素，对气液两相区宏观和微观结构进行了研究。测定了在不同喷枪转速和供气量条件下的气泡直径和气体容量。结果表明，气泡频率和含气率在喷头附近分布很高，在其它部位分布是均匀的。在一定供气量条件下，气泡直径随喷枪转速增加而减小。     

水口结构对连铸GCr15钢二冷区温度场的影响研究

以连铸GCr15钢二冷区钢液凝固过程为研究对象,基于有限体积法建立铸坯流场和温度场三维模型,分析不同水口结构对连铸GCr15钢二冷区温度场分布规律的影响。结果表明,与直通水口对比,旋转水口能增强结晶器内旋涡流动,二冷区出口凝固率较大。增加侧出口数目,铸坯温度降低速率加快。但钢液结晶会释放大量潜热,坯壳增长速度没有温度下降速度快。     

叶顶间隙对渣浆泵内部流场影响研究

采用工程上普遍采用的k-ε双方程湍流模型和SIMPLE算法,对渣浆泵内部流场进行数值模拟,分别计算了渣浆泵在8种不同叶顶间隙的进口初始固相介质工况下的内部流场,分析比较了不同工况下叶轮及蜗壳内的压力和速度分布,得出了叶顶间隙对泵内部流场的影响规律。     

卧式搅拌釜气液两相流场的参数化研究

基于Fluent软件,采用SST k-ω湍流模型、欧拉-欧拉两相流模型和多重参考系法对卧式搅拌釜气液两相流场进行数值模拟,并采用示踪剂法研究釜内混合过程.结果表明:增大转速或气体流量有利于气相分布更均匀并加快液相的混合.当搅拌转速超过93 r/min时,相对功率消耗基本不变.上叶轮倾斜角的变化对气相分布的影响很小.当倾...     

RH真空精炼系统气液两相循环流动的均相流模型

提出一种修正的均相流模型，即在模型的含气率守恒方程中引入气相水平滑移速度，该速度只存在于喷嘴附近的区域，其物理作用是将气体导入流体中．计算实践表明，修正的均相流模型能够解决侧吹装置中的气液两相流动问题．同水模型的实验观察比较表明，该模型模拟的气相分布特征同水模型观察结果符合较好．     

旋转型磁性流体行波泵仿真研究

以旋转型磁性流体行波泵为研究对象,理论分析了旋转磁场作用下磁性流体特性和压强的关系。通过磁场和力场解耦计算分析旋转磁场作用下磁性流体的运动特性、磁场特性以及与压强的关系。用实验验证分析计算的科学性和合理性。在旋转磁场的作用下,磁性流体行波泵内填充磁性流体后,外加磁场对磁性流体在泵腔内的分布产生影响,同时由于磁性流体内磁性颗粒的存在对外加磁场也会产生影响;磁性流体在泵腔内会产生流动的现象;随着磁场的不断增强,磁性流体的流量也不断增加。     

铸锭底部强制冷却的超声波除气效果

研究了铸锭底部强制冷却情况下，超声波对金属铸锭的除气效果，同时也考察了铸锭底部强制冷却对超声波处理的铸锭组织细化的影响，分析了超声波除气效果的原因。研究结果表明。采用超声波振动处理与铸锭底部强制冷却相结合的方法，可显著地降低铸锭内的含气量；随着超声处理时间的增加，铸锭的细化率急剧增加。     

超音速气雾化中导液管突出长度对气体流场的影响

利用计算流体动力学Fluent软件模拟导液管突出长度对超音速气雾化喷嘴气体流场的影响以及对流场中心线上压强、速度和温度等的影响规律.结果表明:气流场中存在一系列膨胀波及压缩波,并随着导液管突出长度的增加,马赫碟的强度逐渐增加;随着突出长度逐渐变大,抽吸压力逐渐减小,成为负压;滞点和马赫碟的出现对气流速度和温度有较大的影响;导液管顶端径向分布的静压强存在一个压强梯度,并且随着导液管突出长度的增加而减小.     

稀土电解槽流场的数值模拟

采用雷诺应力模型(RSM)对上插式阴极结构稀土熔盐电解槽内部流场进行模拟研究,得到电解槽内部含气率和流场分布规律。计算结果表明:电解产生的气体主要集中在阳极内表面附近,且在电解槽上端靠近阳极处,含气率达到最大值;阳极内表面附近的最大上升流速为0.9 m/s;电解槽底部大部分区域电解质的流动速度均小于0.01 m/s,基本上属于流动死区;在底吹气体搅拌模型下,电解槽底部出现逆时针涡流,该区域电解质的流动速度较未通气体时的相比增加10倍以上,这能够在一定程度上改善电解槽底部的流动性,减轻底部"结瘤"现象。     

含气率对钛合金TC4混气电解加工特性的影响

针对钛合金TC4材料在不同含气率下的混气电解加工特性,设计了一种可调节含气率的气液混合装置,利用钛合金TC4台阶面毛坯进行对比实验,研究含气率对钛合金TC4混气电解加工的整平能力、加工表面质量及杂散腐蚀的影响。结果表明:相比于常规电解加工技术,混气电解加工可显著提高钛合金TC4的加工整平比,大幅减少杂散腐蚀,且含气率越大,整平比越高,杂散腐蚀程度越低;但含气率的增大会使材料去除率下降,且混气电解加工钛合金TC4的表面质量低于常规电解加工。