新型分流气体对冲排气消声器气流特性仿真

气流速度是影响内燃机排气消声器综合性能的一项重要参数.基于分流气体对冲原理笔者提出一种降低内部气流速度的新型结构排气消声器,并使用计算流体动力学(CFD)的方法对其气流特性进行分析.首先建立了该新型消声器的仿真模型,然后对新型分流气体对冲排气消声器在设定入口流速下的流场进行了模拟,分析了其内部气体的流动特性和压力分布特性,并在自制的消声器试验台上进行了试验验证,同时对消声器的声学性能也进行了数值模拟.结果表明:新型分流气体对冲排气消声器能有效地降低其内部气流流速,进而降低再生噪声和排气背压,且其声学性能良好,充分证明了新型分流气体对冲排气消声器原理的正确性.     

椭圆管矩形翅片清洗影响因素的数值分析与优化

对电站空冷凝汽器椭圆管矩形翅片空气侧进行了液固两相流清洗的数值模拟,分析了清洗流速、固相颗粒粒径、固相体积分数对壁面平均剪切应力及流动阻力的影响。确定最优清洗流速、固相颗粒粒径、固相体积分数的组合形式。结果表明:随着清洗流速、固相颗粒粒径、固相体积分数的增加,壁面平均剪切应力和流动阻力均持续增大并呈单调增加趋势;综合考虑清洗效果和节水节能,采用正交试验法分析确定清洗椭圆管矩形翅片的最优组合为入口流速14m/s,固相颗粒粒径0.4mm,固相体积分数0.06。结果为椭圆管矩形翅片的优化清洗提供理论基础。     

惯性分离器内气固两相流雷诺应力数值模拟

对循环流化床中气田惯性分离过程进行了详细的数值研究。湍流模型采用雷诺应力模型,研究对象为U型分离器内的气一固两相流动。为了真实描述固体颗粒与分离器壁面之间的碰撞过程,固体颗粒模拟采用颗粒轨道模型,引入壁面粗糙度的影响,同时考虑了固体颗粒在湍流中的扩散作用和颗粒之间的相互碰撞。模拟计算了不同入口速度、分离器挡板数目对颗粒分离效率和流体压降的影响,计算结果不仅给出了分离器内的气-固两相流动结构特性,而且给出了分离器效率、压降与入口主流速度和分离器结构参数的关系。     

导流管喷动床内液固两相流动特性研究

为了探究不同参数对液固导流管喷动床内颗粒流动行为的影响,本文基于欧拉-欧拉双流体模型结合颗粒动理学对喷动床内液固两相的流动特性进行数值模拟。本文在导流管喷动床的底部引入辅助入口,通过改变颗粒粒径和液体粘度,得到了颗粒轴向速度、颗粒浓度、颗粒拟温度、静压力、动压力等参数的变化规律。模拟结果显示,在一定范围内增大颗粒粒径和液体粘度,颗粒的轴向速度减小,颗粒拟温度显著升高,喷动床内的静压力增加,液体动压力减小,床层膨胀高度明显增大。但当液体粘度增加到一定值后,喷泉区不再明显,并且出现了颗粒回流的现象。因此,综合考虑颗粒粒径和液体粘度,可以显著减小颗粒的堆积,提高喷动效率,使颗粒流化更加充分。     

颗粒粒径对流态化两相流动影响的数值计算研究

固体颗粒直径对流态化两相流动的状态有着显著的影响。利用FLUNT作为数值计算工具采用欧拉双流体模型对微米级别细颗粒的气固流态化两相流动进行数值模拟分析,研究颗粒粒径参考Geldart的颗粒分类选取500、50、5μm以及0.4μm颗粒粒径进行流化床内流态化流动的数值模拟。数值计算结果揭示出了不同颗粒直径下的流态化特点,为细颗粒的流态化研究提供了一些参考。     

曳力模型对流态化两相流动数值计算影响的研究

颗粒间曳力模型对于流态化两相流动数值模拟有着重要的影响。本文利用FLUENT作为数值计算工具,采用欧拉双流体模型对微米级别(粒径5 um)的细颗粒在不同曳力模型下的气固流态化两相流动进行数值模拟对比分析,并采用优选的曳力模型对粒径500 um和50 um的颗粒进行流态化流动的数值模拟。模拟结果表明Gidaspow曳力模型在所研究的范围框架下有着更加良好的表现,更加符合实际情况。     

挖掘机用复杂结构排气消声器的CFD仿真研究

建立了某挖掘机用复杂结构排气消声器的仿真模型,并利用CFD技术对消声器某入口流速下的流场进行了仿真,分析了该消声器内部气体的流动特性及压力分布特性,通过追踪消声器内部气体的踪迹发现内部的漩涡产生了较大噪声及压力损失,随着入口气体流速的增大,消声器出入口压力及总体压力损失都呈类 似于抛物线的规律变化.研究了试验和仿真环境中,不同工况下消声器的压力损失,各种工况中,误差率在最低速时仅为5.5%,最高速时达到了20.5%,说明入口流速对于仿真结果有很大的影响.研究表明CFD方法研究消声器压力损失的有效性.     

煤粉粒径对密相气力输送流型影响的数值模拟

针对目前密相气力输送数值模拟过程中所存在的关键问题,提出了一种描述固相内部相互作用对颗粒运动影响的数学模型,采用该模型能够对稠密气固两相流动(乃至颗粒发生大量沉积的情况)进行数值模拟.新模型在离散颗粒模型的基础上,通过描述颗粒所在局部空间的固相浓度及颗粒群运动特征所建立,使其既能够模拟悬浮流动的稀相颗粒运动,又能模拟管内出现堆积情况的密相气固两相流.利用所建立的数学模型对高压密相煤粉气力输送的颗粒流动过程进行了数值模拟.模拟结果显示,随着颗粒粒径增大,粉体密相气力输送流型从沉积层流变化为沙丘流,进而演变成栓塞流的演变过程,并结合实验验证了典型的栓塞流、沙丘流等流型特征;并且平均栓塞长度随着粒径的增大而减小,而随着粉体粒径的增大,输送管道中固相容积份额则整体上呈增大趋势.     

电除尘器内部流动特性的数值模拟

针对电除尘器内部流场运动规律,采用基于有限元法的COMSOL软件对电除尘器三维模型进行数值模拟,分析了主流速度和电流体动力学(EHD)流对电除尘器内部流场的影响。通过泊松方程与电流连续性方程耦合模拟电晕放电,采用稳态不可压缩Navier-Stokes方程和标准k-?湍流模型求解气流流动,运用流体流动粒子追踪模块模拟粒子运动轨迹。结果表明:随着通道入口流速的增大,二次EHD流影响逐渐减小,主流流速达到1 m/s时,EHD流影响消失,主流速度占据主导地位;对于1μm粒径的粒子,随着入口流速从0.3 m/s提升到1 m/s,收集效率由48%降低到15%;有无EHD流对于粒径小于10μm粒子收集效率的影响可忽略不计。     

入口旋流角对排气扩压段气动性能影响的数值研究

为了研究入口气流旋流角对带支撑结构轴流排气扩压段气动性能的影响,以某型燃气轮机排气扩压段为研究对象,采用数值计算的方法,对单独排气段模型及排气段和涡轮末级动叶耦合模型分别进行数值模拟。采用总压保持系数和静压恢复系数作为衡量排气扩压段气动性能的主要参数。排气段单独模拟的结果显示,当旋流角从0°变化至-32°,总压保持系数下降4%,且在-20°以后开始呈现突然的快速下降趋势;而静压恢复系数先上升后降低,在-16°时达到最大值。另外,通过耦合模型与单独排气段模型的数值计算对比,发现当排气段入口旋流角和质量流量相同时,计算结果较为一致。以上结果说明,入口旋流角是影响排气扩压段流动性能的关键因素之一,进行排气段结构设计时要充分考虑旋流角对内部流动的影响。而且,单独排气段数值模拟在相同质量流量和旋流角度条件下,可近似达到耦合模拟的精度,提高设计效率。     

Unsteady thermal flow analysis in a heat regenerator with spherical particles

Heat regenerator occupied by regenerative materials improves thermal efficiency of regenerative combustion system through the recovery of sensible heat of exhaust gases. By using one-dimensional two-phase fluid dynamics model, the unsteady thermal flow of regenerator with spherical particles, were numerically analysed to evaluate the heat transfer and pressure drop and to suggest the parameter for designing heat regenerator. It takes about 7 h for the steady state in the thermal flow of regenerator, where heat absorption of regenerative particle is concurrent with heat desorption. The regenerative particle experiences small temperature fluctuation below 10 K during the reversing process. The thermal flow in heat regenerator varies with inlet velocity of exhaust gas and air, configuration of regenerator and diameter of regenerative particle. As the gas velocity increases with decreasing the cross-sectional area of the regenerator, the heat transfer between gas and particle enhances and pressure losses increase. As particle diameter decreases, the air is preheated higher and the exhaust gases are cooled lower with the increase of pressure losses. At the same exhaust gases temperature at the regenerator outlet, the regenerator length need to be linearly increased with inlet Reynolds number of exhaust gases. It is confirmed that inlet Reynolds number of exhaust gases should be introduced as a regenerator design parameter. Copyright © 2002 John Wiley & Sons, Ltd.     

管流中沉降微粒团再悬浮控制因素分析

沉降微粒再悬浮受微粒团直径、气流速度、微粒团与壁面间的黏附状况以及管道情况等多种因素的作用,是柴油机排气微粒净化捕集及微粒采样过程中的一个重要现象.以管流中的柴油机排气沉降微粒为研究对象,利用建立的沉降微粒团再悬浮静态受力模型,对管流中沉降微粒团再悬浮的控制因素进行了分析.研究结果表明,微粒团黏附角、平均流速以及管径等因素对管流中沉降微粒团的再悬浮具有重要的影响.通过研究,得到了微粒团黏附角、平均流速以及管径等控制因素对管流中沉降微粒团再悬浮的影响规律.     

3D Flow in the Axial—Radial Exhaust Hood of a Steam Turbine

INTRODUCTIONEwhausthoodisaveryimportampartofasteamturbine,especiallytheewhausthoodofthelowpres-sure(LP)partofacondensingsteamturbine.TheffowinLPeallaustisconnectedwithrelativelyhighlossesandsiedcalltupstreaminfluencesonthelastturbinestageanddownstreaminfluencesonthecon-denser.Theflowinastandardtalal-radialLPex-hausthoodaccordingtoFig.1hasbeenstudiedex-perimentallyandtheoreticallyinsomem.delsI1]andexPerimentallyalsoinafullscaleturbineI2].Acompu-tationalmethodwaJsatfirstdevelopedforthei…     

进口结构对方形旋风分离器性能影响的数值研究

利用CFD模拟研究了一种具有双矩形进口的方形截面的旋风分离器内部的流动特点,其中气相模型采用了雷诺应力湍流模型（Reynolds stress model,RSM）,颗粒相采用随机轨道模型。计算结果与文献实验数据的对比表明模型具有可靠性。模拟结果表明：在分离器内部的排气管和分离器壁面间的区域为强旋湍流区,靠近分离器壁面和排气管壁面的区域旋流强度较弱;排气管下的分离器内出现了回流;进口结构影响分离器内的旋流分布特点和回流开始位置及湍动能的分布,从而影响了分离效率和阻力,其中倾斜双进口的方形分离器内旋转向下的气流运动区域更大,回流开始位置更低,因此其分离效果更好;进口结构影响分离器内局部湍动能的分布特点和大小,从而决定了分离器的阻力大小;倾斜双进口的方形分离器内的局部湍动能小于对应的垂直单、双进口分离器,因此其阻力系数最小。     

方形旋风分离器内颗粒分布特性的实验研究

应用三维颗粒动态分析仪（3D-PDA）对方形旋风分离器内的两相流场进行测试，得到了颗粒密度和粒径的分布，在1/2进口高度的截面上，正对着分离器进口的右前角处颗粒的粒径明显大于其他地方的颗粒。在分离器中部的截面上，颗粒粒径分布差别不大，但是在分离器的左前解附近颗粒密度稍微高一些，而在右前角附近的颗粒密度较低，颗粒密度分布的差别和脉动速度的分布正好相反。     

喷油器结构对喷雾特性影响计算分析

将喷油嘴内部空穴流动和喷雾计算耦合在一起,首先利用一维液力计算结果为边界进行了喷油嘴内部流动计算,然后将喷油嘴内部流动计算结果作为边界条件进行喷雾模拟,包括计算所得到喷孔出口处的速度、空穴、湍流动能等,通过此方法研究了喷油器结构参数,如控制腔进油孔、出油孔和控制腔容积、针阀弹簧预紧力、控制活塞直径对喷雾特性的影响规律,结果表明:控制腔进油孔、出油孔和控制活塞直径对喷雾特性影响较大。     

西部环境下内燃机活塞下区气流场数值研究

运用商用软件ANSYS,模拟了典型西部环境恶劣因素沙尘对活塞下区气流场的影响,分析了沙尘颗粒的速度、直径、浓度和密度对活塞下区气缸壁压力和气流速度的影响。研究表明：存在影响活塞下区气缸壁压力和气流速度场的临界沙尘颗粒直径和临界速度,较大的沙尘颗粒直径和速度是导致缸壁应力和变形增加的主要因素;沙尘颗粒的存在会使其周围的流场产生负压;随着沙尘颗粒的密度和浓度的增加,活塞下区气缸壁所受最大压力会相应增大,且气流入口处压力增加较快。     

烟气除湿喷淋塔出口液滴逃逸率研究

为了降低火电厂烟气含湿量,以新型的上喷淋上进气喷淋塔为研究对象,采用FLUENT模型模拟喷淋塔内两相流体的运动,并与实验验证,采用单变量分析方法研究烟气流速、喷淋液滴直径、喷淋速度、喷淋流量四种因素对出口液滴逃逸率的影响。研究表明：操作条件对出口液滴逃逸率的影响程度液滴直径>进气速度>喷淋流量>喷淋速度;出口液滴逃逸率随着进气速度的增长而线性增长,喷淋流量和喷淋速度则反之;在进气速度3.5 m/s下,当液滴直径小于1.00 mm时,逃逸率随液滴直径减小而迅速上升;当直径大于1.00 mm时,液滴逃逸率几乎为0.0%,不受喷淋流量影响。     

Parametric optimization and analysis of thermodynamic venting system in liquid hydrogen tank under microgravity

This paper used the lumped vapor model to simulate the self-pressurization and thermodynamic venting process in the cryogenic liquid hydrogen tank with 90% filling rate under microgravity. Based on the orthogonal experiment, twenty-five cases with different parameters were designed. Daily evaporation rate and cooling capacity utilization efficiency were proposed to evaluate the exhaust loss during the jet process and depressurization efficiency during depressurization process. The four parameters of spray bar including exhaust rate, diameter of inner tube of heat exchanger, nozzle length and number of nozzles were optimized and the weight of influence on the daily evaporation rate and cooling capacity utilization efficiency was analyzed. Results showed that nozzle length and number of nozzles played a key role in the daily evaporation rate and cooling capacity utilization efficiency, while diameter of inner tube of heat exchanger had little effect. Under the same mass flow, smaller nozzle length, lower exhaust rate and fewer nozzles could increase the inlet velocity, thereby reducing the daily evaporation rate and improving the cooling capacity utilization efficiency. The thermal stratification could be eliminated well. In addition, arranging two nozzles up and down was more advantageous than arranging a single nozzle in the middle. The research results were useful for improving the efficiency of the thermodynamic venting system (TVS) and extending the propellant storage time in orbit.