液体射流泵内流场的数值模拟

借助CFDesign 9.0软件平台,基于有限体积法计算连续相控制方程,结合多相流模型中的流体体积模型以及可实现κ-ε湍流模型,对液体射流泵全流场进行了三维数值模拟。     

板坯连铸结晶器内流场数值模拟

利用FLUENT软件对1300 mm′230 mm的板坯结晶器建立了三维稳态数学模型,以流体表面流速和射流冲击深度作为主要参考指标,研究了水口的特性及拉速、水口浸入深度对该水口作用下结晶器内流场的影响. 结果表明,A水口作用下具有表面流速大,射流冲击深度小,液面波动大,卷渣的可能性大等特点,且随拉速的增加而逐渐增大;随拉速的增加,结晶器内最大表面流速以0.06 m/s的幅度逐渐增大,射流冲击深度呈减小趋势,在150, 170和190 mm浸入深度下,结晶器液面表面流速最大值分别为0.599, 0.518和0.465 m/s,射流冲击深度分别为385, 410和420 mm,随水口浸入深度的增加,结晶器内表面流速逐渐减小,射流冲击深度逐渐增加;在实际生产过程中,使用A水口时应适当降低拉速、增大水口浸入深度;在高拉速的情况下,需用平行水口替换A水口.     

板坯连铸结晶器内流场的数值模拟

针对某钢厂板坯连铸机结晶器的结构和工艺参数,建立了描述结晶器内钢液流动的三维数学模型,用商用软件FLUENT,运用湍流动能Κ方程和湍流动能散耗率ε方程的Κ-ε方程模型在给定的数值计算条件下,对板坯连铸结晶器内钢液的流场进行了模拟.通过模拟浇注初期钢液的流动状态,分析了结晶器内流场的基本特征.同时模拟计算了浸入式水口的出口倾角、插入深度以及拉速对钢液流动的影响.得出了满足断面要求的合理工艺参数:水口倾角为向下15°,插入深度为200mm,拉坯速度为1.3 m/min.     

压力补偿滴头内流场的数值模拟

压力补偿滴头流道狭窄,常规手段难以满足流场测试要求.基于计算流体动力学理论的数值仿真研究流道内流体流动是一个行之有效的方法,利用N-S(Navier-Stokes)方程描述滴头内流场,建立流体流动模型,通过对模型求解得到流场压力、速度分布,使流场中的复杂流动可视化,减少实物实验的次数,实现滴灌滴头低成本、高效率开发.     

聚氨酯低压混合器内流场的数值模拟

利用计算流体力学软件Fluent,对聚氨酯无卤阻燃墙体保温材料生产线上低压混合器内流场进行三维数值模拟,分析了混合器内流体的速度场、温度场、压力场分布。计算结果表明,混合器内混合段流体速度出现明显波动,有利于物料的混合。物料黏度不变时,随着转速增大混合区域不断减小;转速不变时,随着物料黏度增大混合位置区域不断增大。通过对温度场、速度场的分析,表明搅拌混合效果良好。     

销钉机筒挤出机内流场的数值模拟

应用FLUENT软件,经过简化及边界处理,分别研究了Φ90普通挤出机和销钉机筒挤出机在不同转速、不同销钉布置、不同反向压差条件下胶料的流动行为。其研究结果可以用来指导销钉机筒挤出机的销钉布置设计及操作参数选取。     

粉浆气化炉内流场分布数值模拟研究

为了深入分析粉浆耦合气化技术的反应机理,以粉浆气化炉为研究对象,分别建立了气化炉的热力学模型和动力学模型。基于Fluent软件,对气化炉内粉浆气化过程进行了数值模拟和优化分析,考察了炉侧水煤浆喷嘴入射角度的变化对气化性能的影响。结果表明:采用顶部喷嘴干粉进料的粉浆气化装置是可行的,该进料方式可有效保护气化炉拱顶不受高速气流冲击的影响;随着炉侧水煤浆喷嘴入射角度的减小,颗粒停留时间延长,碳转化率提高,合成气组分更理想,但炉侧水煤浆喷嘴入射角度不宜过小。     

循环旋风分离器内流场的数值模拟

采用CFD模拟软件Fluent6．2提供的雷诺应力模型（RSM）对循环旋风分离器内的流场进行了数值模拟研究,并与实验结果进行了比较,模拟结果与实验结果基本吻合。结果表明,循环旋风分离器特殊的流路设计,提高了内部流场的对称性,规整了气流,减少了紊流的产生,降低了设备的压降。时局部涡的分析,为进一步了解循环旋风分离器的分离机制和优化结构提供了参考依据。     

旋转式混合器内流场数值模拟及研究

通过对旋转式Kenics混合元件、间断螺纹混合元件和交错平板混合元件引入CFD数值模拟,比较了高黏度不可压缩流体在不同流量、转速、元件单元数、机筒间隙、长径比下三种旋转式混合器内的应变速率.结果表明,增大入口处流量和转动轴转速,增加元件单元数,减少混合元件与机筒间间隙以及长径比,都有利于提高混合器内的平均应变速率,增强混合效果,在相同条件下间断螺纹元件混合效果最好;不同结构的混合元件存在最优结构参数组合.     

环流式旋风除尘器内流场的数值模拟

采用 CFD 模拟软件 Fluent 6.2 提供的雷诺应力模型(RSM)对环流式旋风除尘器内的流场进行了数值模拟研究.并与热线热膜风速仪实验测试结果进行了比较.模拟结果与实验结果基本吻合.结果表明:环流式旋风除尘器特殊的流路设计,避免了内外旋涡的相互干扰,增强了旋转速度,规整了流形,减小了强湍流对性能的影响,消除了旋风除尘器易产生的短路流和二次返混,提高了除尘效率,降低了设备的压降.通过对影响除尘器性能的局部涡进行分析,为进一步优化结构提供了参考依据.     

离心泵作液力透平的数值模拟

以多级液力透平的首级为研究对象,应用ANSYS CFX软件对泵和液力透平流场进行数值模拟,得到泵及泵作透平使用时的外特性曲线。由外特性曲线可知:液力透平最高效率点的流量、扬程、效率和比转速分别是泵最高效率点的1.93、2.35、1.30、0.73倍;当透平流量增加到65.7m3/h时才有功率输出,此时存在最小扬程84.5m,其流量和扬程分别是最高效率点的0.480、0.571倍。对液力透平的内部速度场和压力场随流量的变化进行分析可知:导叶入口存在二次流和回流,通过导叶的导流作用,导叶流道内的速度分布得到很好的改善;叶轮内部存在漩涡和脱流区,且脱流区的范围随着流量的增加而增大;透平内部的压力从导叶进口到叶轮出口逐渐减小,随着流量的增加压差逐渐增大,这和透平的流量-扬程曲线相吻合。     

基于MATLAB软件对抽油机悬点运动规律的仿真研究

抽油机悬点运动参数的变化规律与各连接件长度之间存在一定的函数关系。基于MATLAB软件的仿真工具箱对建立的数学模型进行数值分析,直观揭示了悬点运动参数变化规律。对抽油机机型的改进和优化,都有一定辅助分析作用和参考价值,应用于实际工作中节省了大量设计和计算时间,提高工作效率。     

基于FLUENT的有杆泵抽油流场数值研究

针对抽油泵上冲程流体进泵的全过程,在得出柱塞实际运动规律的情况下,根据国家标准建立抽油泵的几何模型,并进行网格划分和边界条件指定,结合动网格技术和 UDF 编程,应用计算流体动力学软件FLUENT对流体进泵的过程进行仿真和数值模拟,实现了柱塞运动和固定阀球运动与流场计算域的同步求解。得到不同时刻泵内流场的分布状况、泵内压力随时间变化规律和固定阀球的运动特性曲线。数值模拟的结果为抽油泵流道设计和工况研究提供了相关参考依据。     

不同湍流模型对双流体喷射泵流场模拟的研究

采用标准κ～ε湍流模型、RNGκ～ε湍流模型和Realizableκ～ε湍流模型分别对双流体喷射泵内部的气液流动进行了模拟。对不同湍流模型下计算收敛速度,混合流体静压力变化和气体卷吸量大小进行了比较。模拟结果表明:3种κ～ε湍流模型均可很好的反应射流规律;在Realizableκ～ε湍流模型计算下,计算成本最低,流场计算收敛速度最快;在RNGκ～ε湍流模型和Realizableκ～ε湍流模型下混合流体静压力变化和气体卷吸量基本相同,均小于标准κ～ε湍流模型下的计算结果,且喷嘴速度越大,差距越明显。     

射流泵湍流场的数值模拟与实验研究

采用k-ε湍流模型和非等间距加密网格,对射流泵流场进行了数值模拟和分析,并对相应的流场进行了实验研究.结果表明,流场轴向速度剖面在扩散管段具有较好的自相似性,而在喉管段则不然;这种速度剖面变化的转折点与喉管的长度有关;流场的湍动能分别在喷嘴出口与扩散管入口处产生峰值,并且前者远大于后者,可见射流泵流场中,湍流主要发生在喉管入口处,湍动能的不平衡将导致额外的能量损失.本研究结果对工程应用有指导意义.     

基于动网格的高压煤浆输送泵内部流场数值模拟优化研究

为了解决高压煤浆输送泵试验运行中存在的堵塞和回流等问题并提高其输送效率,利用FLUENT软件提供的动网格及UDF(用户自定义函数)技术,对高压煤浆输送泵试验装置的三维非定常黏性不可压缩流动进行动态数值模拟.该模拟方法突破以往静态研究的局限,可更真实地模拟高压煤浆输送泵内部流场的动态变化过程.得到了其周期运动中各个时刻流场的变化情况,模拟结果和试验运行情况基本吻合.随后调整其结构尺寸与运动参数进行优化模拟,运行效果得到改善,基本消除堵塞现象,缓解回流问题,为高压煤浆输送泵的国产化提供了技术基础.     

撞击式泡沫洗涤器流场数值模拟

采用k-ω湍流模型和拉格朗日两相流模型模拟了撞击式泡沫洗涤器内气液逆流接触的两相流场,通过分析中心截面的气相速度分布,可将气液两相相互作用区分为回流区、泡沫区和壁面环流区3个区域;探索用液相浓度分布来定量表征泡沫区即有效传质区的范围;考察了5种工况下洗涤器压降的模拟结果,并与试验结果相对比吻合较好(相对误差小于10%),验证了模拟的可靠性。     

浅谈射流泵内部流场数值模拟研究现状

水力射流泵是石油开采中一种重要的举升设备,由于其没有运动部件,结构紧凑,被广泛应用于复杂结构井和特殊井的开采。总结了射流泵工作原理、内部流动特点以及内部流场研究方法,论述了射流泵内部流场研究技术的发展现状。在归纳目前部分射流泵内部流场数值模拟研究成果的基础上,总结了目前研究方法存在的不足,为今后射流泵生产参数优化提供了理论指导和研究方向。