基于ANSYS/FLOTRAN的喷头流道压力损失的有限元分析

ANSYS / FLOT RAN 是基于有限元技术的CFD 软件, 是求解二维、三维流体流动和传热问题的强有力的工具。通过使用大型有限元分析软件ANSYS / FLOTRAN, 激活标准K -ε湍流模型, 对不同工作压力下的安装不同型式稳流器的中压摇臂式喷头内流场进行数值模拟分析, 得到摇臂式喷头内流场的速度矢量图及压力等值线图。此分析直观地反映了摇臂式喷头内流场的压力变化, 并且, 通过比较分析, 可得到一定工作压力下压力损失值最小的摇臂式喷头, 即最佳结构摇臂式喷头, 为摇臂式喷头的优化设计提供了理论参考。     

缓倾斜薄矿体连续开采的采场稳定性数值模拟

介绍了ＲＦＰＡ′９８数值模拟计算软件的特点和计算方法,并结合湘西金矿深部无间连续开采技术研究课题,建立了采场数值模拟计算模型,分析了采场的稳定性,通过计算,准确模拟了采场回采过程中的应力分布情况,为优化采场结构参数和指导采场地压控制提供了可靠的理论依据。     

辐流式沉淀池液固两相流力学特性二维数值模拟

采用两相流混合模型和Realizable k-ε湍流模型,对辐流式沉淀池液固两相流力学特性进行二维数值模拟.采用有限体积法离散微分方程;速度与压力耦合求解使用了压力隐式算子分裂(Pressure-Implicit with Splitting of Operators,PISO)算法.通过模拟获得了速度场、紊动能和污泥质量浓度等参量在空间的分布规律,并根据模拟结果分析讨论了挡板距离与挡板长度对流场和污泥沉淀特性的影响.模拟结果在一定程度上反映了沉淀池内部水力参数的变化规律,表明所采用模型是研究辐流式沉淀池液固两相力学特性的一种有效方法.     

不同喷嘴结构下高压脉冲水射流的数值模拟

为进一步优化喷嘴结构,应用流体仿真软件Fluent对喷嘴中高压气体驱动的水柱进行数值模拟.在数值模拟方法中应用SST k-ω湍流模型与VOF模型,研究了直喷嘴、锥形渐扩喷嘴和锥形渐缩喷嘴结构下的管内外气/液分布与水射流的流体力学特性.模拟结果表明:直喷嘴水射流在初期有最高的射流速度,且在模拟计算城内平均速度最高;锥形渐...     

旋转式造粒喷头内流场分析

提出了旋转式造粒喷头流体力学计算模型,利用数值求解的方法计算了在稳定工作时,喷头内熔融尿素速度、压力分布规律,自由液面形状变化规律.分析了喷头结构参数、工作参数对喷头内熔融尿素流场的影响,为进一步改进熔融尿素造粒喷头结构设计提供了理论数据和仿真软件.     

用数值模拟方法进行脱硫塔的优化设计

基于多相流数值模拟,进行了湿法脱硫喷淋塔的优化设计研究,气相湍流由标准模型描述,喷淋液滴由确定颗粒轨道模型描述,通过对流场和温度场模拟计算得到优化设计结果是烟气入口向下倾斜15°,喷嘴采用高低位布置,在喷雾区加装环形导流分布器,可使脱硫塔流场右侧湍流强度明显增加,左侧烟气贴壁流动有所改善,脱硫塔内流场分布更加合理,塔出口温度低于优化前温度,增加气液传质、传热,提高脱硫效率。     

双载体催化转换器流场和压力损失分析

用CFD软件FLUENT对载体间隙不同的3种催化转换器的速度场、压力场进行了三维稳态流动数值模拟。模拟结果显示:载体之间的间隙对催化转换器的气流分布有很大影响;对于同一长度的载体,载体间隙增大,催化转化器内的速度分布趋向不均匀,压力损失会稍微增大。     

火电厂SCR烟气脱硝装置的模拟优化

火电厂选择性催化还原法(SCR)反应器内的气流分布及还原剂的浓度分布直接影响其脱硝效果,以某660 MW火电机组SCR装置为研究对象,采用计算流体动力学软件STAR-CCM+对其进行一体化的模型建立、网格划分和模拟计算等工作,为了验证模拟结果,搭建了一个1∶12的物理模型进行冷态模拟实验,结果表明数值模拟结果与冷态实验结果吻合较好。针对原模型设计方案存在的问题,通过调整烟道内部导流装置,达到SCR系统烟气气流速度场、氨气浓度场均匀性分布的要求,得出的优化结果结论可以为类似SCR装置提供参考。     

掘进工作面前方力学场动态耦合演化规律

以登槽煤矿为试验矿井,采用现场试验和数值模拟方法对掘进工作面前方力学场进行动态观测分析和模拟,获得了力学场的分布规律,揭示了不同力学场之间耦合演化控制机理。结果显示:分步匀速掘进的煤层巷道前方瓦斯压力呈现典型的三带特征,循环向前推移,瓦斯压力场对地应力场具有一致的动态耦合响应特征;卸压区瓦斯压力场响应滞后地应力场1~2 m,压力升高带和原始压力带基本一致;工作面前方的地应力峰值随工作面推进呈波浪式向前移动,且峰值应力逐渐增大至临界值;瓦斯压力分布受地应力大小、煤体结构和掘进速度影响。     

入流速度对车用催化转换器流动特性的影响

用CFD软件FLUENT对三种不同入流速度下的催化转换器的速度场、压力场进行了三维稳态流动数值模拟,模拟结果显示:对于同一催化转换器,入口流速越大,催化转换器气流分布越不均匀,其压力损失越大。     

Dynamic Characteristics of the Jet Force on the Flapper of the Pilot Stage in a Flapper Nozzle Servo Valve Under the Flow-Solid Interaction

Nowadays, more and more attention has been paid to improve the performance of the nozzle flapper servo valve. As a core part of nozzle flapper servo valve, the armature assembly is affected by electromagnetic force, jet force and feedback force at the same time. Due to the complex structure of the pilot stage flow field and the high jet pressure, the prediction of the jet force has always been difficult in modeling the transient motion of the servo valve. Whereupon, a numerical simulation method based on the flow-solid interaction(FSI) is applied to observe the variation of the jet force when the flapper is moving. Different parameters are employed to seek a suitable numerical simulation model which can balance the accuracy and computational cost. By comparing with the experiment results, the effectiveness of numerical simulation method in predicting the variation of the jet force and cavitation is verified. By this numerical simulation model, the distribution of flow field and the force on the flapper predicted by the moving and fixed flapper are compared. The results show that more dynamic details are achieved by the transient simulation. By analyzing the numerical simulation results of different inlet pressures and flapper vibration frequencies, the relationship between the movement of the flapper, the flow field distribution, the jet force and the inlet pressure is established, which provides a theoretical basis for the subsequent modeling of the armature assembly.     

循环流化床烟气脱硫塔进口流场模拟及优化

为了改进循环流化床脱硫塔因下部装有的弯管加文丘里管式入口结构所造成的底部区域不均匀气流场,采用RNGκ-ε湍流模型对脱硫塔的气流场进行了模拟计算,讨论了这种进口结构对脱硫塔流场的影响机理,并对该进口结构进行了优化.结果表明:RNGκ-ε模型对于该流场具有较好的模拟效果,在弯管和文丘里管综合作用下,脱硫塔内中下部的气流场分布不均,而返料口对脱硫塔的气流场影响很小.通过对比3种入口结构的优化方式,发现采用改进导流叶片的方式优化效果较好,可成功均布脱硫塔气流场,造成的床层压损也很小.     

含气率对导叶式离心泵内部流动的影响

为研究含气率对导叶式离心泵输送气液两相时内部流动的影响,基于延迟分离涡DDES(Delayed Detached-Eddy Simulation)湍流模型及Mixture多相流模型对导叶式离心泵进行非定常数值模拟,得到不同含气率下,模型泵内气相分布、压力分布、流线分布以及所选监测点压力脉动情况,并将数值模拟的外特性曲线与试验进行对比分析。结果表明:气相主要在导叶靠近蜗壳出口的流道、蜗壳靠近叶轮前盖板一侧以及出口段靠近隔舌一侧聚集;导叶出口处压力从靠近隔舌处沿顺时针方向逐渐减小;蜗壳隔舌至第Ⅰ断面内及出口段靠近隔舌侧均出现了回流区;蜗壳壁面从P₁点顺时针方向沿蜗壳至出口段静压值逐渐减小;随着含气率的增大,叶轮进口处低压区面积增大,导叶内压力降低;蜗壳出口段多个面积较小的回流区转变为几个面积较大的回流区;同一监测点静压值逐渐减小,隔舌处静压值受含气率的影响最大。     

入口雷诺数对静压油腔承载性能的影响

基于实验和数值模拟方法,研究了入口雷诺数为840～2 449时静压油腔的承载性能.利用PIV粒子测速系统实验研究了入口雷诺数变化对油腔内部流场结构的影响,与数值模拟结果吻合良好;数值模拟了不同入口雷诺数时油腔上壁面压强和壁面剪应力的变化.结果表明:随着入口雷诺数的增大,涡的位置逐渐靠近封油边,涡的范围逐渐变大;涡心位置与入口雷诺数有函数关系;入口喷射导致油腔上壁面中心处压强出现峰值,峰值之后的压强呈恒定分布;上壁面剪应力在上壁面正对入口边缘处出现峰值会导致油膜破裂.     

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.     

管壳式换热器壳程特性的数值模拟研究

利用FLUENT软件对一管壳式换热器壳程流场进行了三维数值模拟,分析研究了折流板数目、进口流速和折流板缺口高度对换热器壳程压降、出口温度的影响,结果显示,随着折流板数目增加,壳程压降和出口温度逐渐增大：随着进口流速增大,壳程压降逐渐增大且趋势加快,而出口平均温度下降,但是温度下降不大;随着折流板缺口高度增大,壳程压降和出口平均温度逐渐减小,但是压降减小逐渐趋于缓和：相同的压降条件下,通过改变折流板数目提高出口温度比改变进口流速和折流板缺口高度更有效。     

中速磨煤机入口一次风量数值模拟

某燃煤电厂1#机组在调试期间,发现由于磨煤机入口风量测量值波动较大,导致一次风量自动调节装置不能正常投运.分析了磨煤机入口一次风量测量产生误差的原因,通过对磨煤机入口一次风道流场的数值模拟,找到了风道内的涡流区,并采用在风道内加装紊流栅的方法,对1#机组磨煤机一次风量测量装置进行了改造,并取得了良好的效果.     

表面介质阻挡放电等离子体流场PIV实验研究

为深入理解等离子体气动激励诱导射流形成的物理机制,采用微秒脉冲和正弦交变2种激励电源,在不同压力下进行了等离子体气动激励诱导空气流动的PIV实验研究,获得了表面介质阻挡放电（surface dielectric barrier discharge, SDBD）等离子体气动激励诱导流场。实验结果表明：微秒脉冲激励器放电均匀性优于正弦交变激励器放电;微秒脉冲SDBD诱导流场射流方向与正弦交变SDBD诱导流场射流方向相反,射流从植入电极指向暴露电极;11700Pa压力下微秒脉冲SDBD诱导射流流场具有双向性质,流场结构为∽型,并对SDBD体积力分布进行了分析。     

超高压纯水射流除锈机的数值模拟

利用气液两相混合模型,对超高压纯水射流除锈机真空工作腔内射流冲击区的流场进行了数值模拟.数值计算结果表明:靶距(清洗机喷嘴到除锈作业面的距离)的优化范围为7-15 mm;高速射流的打击力和剪切力随靶距的变化而变化,它们在靶距15 mm时到达峰值,该结论已被试验所证明;k-ω模型的稳定性和收敛性在所采用的紊流模型中是最好的,计算机时也最少,最经济.     

异形喷嘴内部流场的可视化研究

运用Fluent软件对圆形喷嘴、正三角形喷嘴和正方形喷嘴的内流场进行三维仿真模拟。仿真结果表明:喷嘴形状对喷嘴的内流场有较大影响,喷射速度呈现由几何中心向喷嘴壁面逐渐衰减的趋势;随着入口压力的增加,异形喷嘴轴心速度衰减比圆形喷嘴慢,正三角形喷嘴速度衰减最慢。