碟式分离机模型转鼓压力场速度场数值模拟

为探究碟式分离机转鼓高速离心流场特性,以胶乳分离机转鼓为研究对象,建立具有30张碟片和完整结构的缩小转鼓三维物理模型,通过网格划分、边界条件设置,运用流体FLUENT软件中的混合多相流和标准湍流模型,对转鼓内压力场和速度场进行了数值模拟与分析。结果表明,压力云图和速度云图呈现了进料、碟片分离、重相和轻相区域的压力和速度变化规律,喇叭管下方呈负压状态,重相、轻相沿出料路径压力逐渐递减,出口区域均呈负压状态,压力与半径呈二次型正比关系,速度与半径成正比关系。在7 250 r/min转速下,在转鼓体内壁处出现最大液体压力,最大压力仿真值为6.5×10~5Pa,最大速度出现在转鼓体内壁处,其仿真值为37.9 m/s,喇叭管内液体速度值最小,重相、轻相的速度沿各自排料路径逐渐下降,在总速度中周向速度起主导作用。研究方法和结果为深入研究离心机流场、结构强度优化等具有指导意义和借鉴价值。     

胶乳分离机高速转鼓流体动力学特性分析

为对胶乳分离机高速转鼓流体动力学特性进行研究,很多研究人员利用FLUENT研究模型,对乳胶的分离过程进行模拟,从而确定其综合特征参数。本文根据以往工作经验,对内流场模型及仿真设置情况进行总结,并从轻相与重相的分离速度、碟片间隙内的乳胶流动及运动、浓缩极限、不同路径与杂质的分离四方面,对胶乳分离机高速转鼓流体动的力学特性进行分析。     

旋转旋流离心机转鼓内流体动力学研究

以流体动力学基本方程为基础,在“层流”流态下,对旋转旋流离心机转鼓内流体流动的速度场和压力场进行了分析计算,推导出了转鼓内流体的速度和压力的计算公式,它们是计算离心机处理量和分离粒度的理论基础,同时也是离心机转鼓强度计算的理论依据。     

基于流固耦合理论的高速齿轮箱内部流场数值分析

利用Pumplinx软件,对高速动车组驱动齿轮箱内齿轮啮合过程中润滑油分布规律和齿轮箱内部压力场变化规律进行数值分析。使用RNG k-ε湍流模型和动网格模型建立基于流固耦合理论的齿轮箱内部流场的VOF两相流模型,对其进行数值模拟,并对关键节点压力进行监测,对比分析不同齿轮参数对箱体内部流场的影响。结果表明:在齿轮啮合区与从动齿轮左下方有漩涡出现;在啮合区的出口处压力有较大波动,稳定时啮入点压力在正压范围内波动,啮出点压力在负压范围内波动,通气孔处压力波动较大且无规律可寻;齿轮转速越快、齿轮越宽,箱体内部压力波动越大,合理降低转速和齿宽,有利于实现内部流场压力的均匀分布。通过数值仿真和监测关键位置可以得到齿轮箱内部流场的两相流分布和压力场变化规律,可为齿轮箱结构的合理设计与润滑油的合理配置提供的理论依据。     

基于CFD的碟式离心净油机流场的动力学分析及设备设计

利用Fluent软件模拟研究了LY-060型碟式离心净油机内部流场.采用周期性结构化网格、标准k-ε方程湍流模型、旋转移动壁面和SIMPLE算法模拟了不同转速下流体在碟片通道中的运动状态,并系统分析了不同转速下内部流体的周向速度、轴向速度、径向速度及动静压力.研究表明:转鼓利用负压自动吸入油液,随着转速从6 000 r...     

短电弧铣削加工极间工作介质流场研究

在短电弧放电铣削加工时,利用Fluent有限元流体仿真软件对工作介质内冲方式下极间流场进行仿真模拟,分析了工作介质压力、电极转速分别对短电弧铣削加工极间压力场、速度场分布规律的影响,并通过实验得到验证。结果表明:极间流场内的压力梯度、速度梯度随工作介质压力的增大而增大,加速了蚀除产物从加工间隙的排出,有效地提高了加工表面质量;电极转速的相对变化对极间流场内的压力场和速度场影响较小,对工件表面质量没有明显的改善。     

螺旋流恒压泵内部流场分析及实验研究

螺旋流恒压泵是一种可自恒压输送水、石油产品和化工液体等的新型泵种。为得到螺旋流恒压泵内部流场的速度、压力分布情况,运用CFD软件进行有限元数值仿真,模拟型号为LXB 0.8/40-125-80-230的螺旋流恒压泵在实际工作情况下泵内部流场的分布情况,得到恒压泵在不同流量情况下的压力云图及速度矢量云图,对得到的数据进行相关计算,得到水泵的流量-扬程曲线与流量-效率曲线。为验证数值仿真的准确性,通过水泵试验微机测试系统对LXB 0.8/40-125-80-230螺旋流恒压泵进行性能测试实验,得到其性能曲线,将数值仿真与实验得到的性能曲线进行比较,结果证明,在误差允许范围内,水泵的出口压力、扬程与效率基本一致,充分说明数值仿真结果的正确性与可靠性。该研究为螺旋流恒压泵的内部流场数值仿真分析及实验研究提供了实验及理论指导,为设计螺旋流恒压泵提供了理论数据。     

基于动网格的齿轮箱内部流场数值模拟

基于不可压缩流体控制方程和RNG(Renormalization-group)k-ε湍流模型,对油浴润滑的齿轮箱内部流场进行动态数值模拟。利用VOF(Volume of Fluid Model)法追踪自由液面,采用PISO(Pressure-Implicit with Splitting of Operators)算法求解齿轮箱内部流场。基于动网格技术实现实时模拟齿轮箱内部流场的压力和气液两相流分布的变化规律。模拟结果表明:(1)通过流体数值模拟可以得到不同旋转方向下齿轮箱内部流场中的两相流分布及压力和速度动态变化,分析中出现的涡流现象对气液两相的分布有较大影响,且不同旋转方向工况下涡流分布也不同。(2)不同转速工况下齿轮箱内部两相流分布变化不明显,但压力值出现较大变化。     

基于COMSOL液压节流阀内部流场数值模拟研究

针对不同开度下U型节流阀内部流场的变化,基于软件COMSOL Multiphysics建立CFD数值计算模型,得到了节流阀内部流场的速度、压力分布等随着阀口开度变化的特性云图。研究结果表明：节流口处压力下降梯度较大,并出现局部低压区。阀内流体速度在经过阀口处急剧变化,阀口附近流速达到最大,并沿流体流动方向形成一个空心锥形高速射流区域。即流体出口端射流出射方向倾斜指向出口,另一过流面中流体出射方向指向阀座,并沿阀体壁面流动。此外,随着阀口开度减小,阀口处速度大小和阀口附近压力几乎不变,但是节流口流体出射方向角度变大。     

基于相位场模型的稀疏液固两相流场特性分析方法

针对在模具结构化表面精密加工过程中稀疏液固两相流场特性参数难以求解的问题,提出了一种基于相位场模型的稀疏液固两相流场特性分析方法。相位场模型中速度场和压力通过Navier-Stokes方程控制,两相流的分界面动力学方程由Cahn-Hilliard方程控制,从而建立了面向软性磨粒两相流流型分析的动力学模型;采用传统的二阶中心差分格式逼近粘性项和表面张力项,同时采用五阶WENO格式近似的对不可压缩两相流进行了空间离散化重构,并采用TVD Runge-Kutta方法提高了求解过程中时间的离散精度;以加工常用的长方形直流道为具体仿真实验对象,研究了稀疏液固两相流流经不同尺寸流道过程中的速度场与压力场变化。研究结果表明,两相流数值仿真结果与理论分析相符,且与国外仿真结果相吻合,从而验证了该方法的有效性,为软性磨粒流精密加工方面的研究提供了可靠的理论依据。     

变速搅拌混沌混合的PIV试验研究

针对搅拌槽内部的流体混合在湍流状态不成问题,但当流体处于层流状态下如何提高混合效率的实际问题,为提高层流状态下搅拌槽内流体的混合效率,采用混沌混合使叶轮以变转速做周期性运动。利用粒子图像测速技术对层流搅拌槽变速混沌混合流场进行试验研究,对所测得的粒子图像采用相应图像处理软件处理,得到了六个不同角度处流体径向速度分布云图,并对比分析变速搅拌与常速搅拌混合流场速度分布曲线的不同。试验结果表明,叶轮变转速运动时,搅拌槽内径向速度范围宽,扰动区域大,说明变转速运动比常转速运动的搅拌混合效果好、搅拌效率高。所做研究对充分认识变速层流搅拌诱发混沌混合的机理,为大型层流混沌混合搅拌槽的设计提供指导性建议,具有重要理论意义及实际应用价值。     

固液两相离心泵内部非定常流动特性研究

为研究固液两相流离心泵内部的非定常流动特性,基于滑移网格方法,采用RNGκ-ε湍流模型以及ASMM代数滑移混合物模型,对一台高比转速固液两相离心泵内部流场进行非定常流动的数值模拟,通过分析清水工况数值计算结果、外特性性能实验结果以及固液两相流非定常数值计算结果,获得了非定常条件下固液两相输送离心泵的瞬时外特性曲线和内部流动及磨损规律。研究结果表明:在一个转动周期内,离心泵的扬程、效率和轴功率均呈现正弦波动特征;动静干涉效应使得叶轮出口处的速度和静压分布均呈现周期性波动;模型泵叶轮前后盖板的磨损情况比蜗壳壁面的磨损严重。上述计算结果可为实现高比转速固液两相流离心泵的优化水力设计和减轻磨损提供一定的理论参考。     

螺旋式纸浆离心泵内部流动的数值模拟

为分析螺旋式纸浆离心泵内部流动状态,给优化过流部件结构的优化设计提供基础,采用CFD分析软件Fluent对螺旋式离心泵内部单相流动和固液两相流动进行了数值模拟。给出了螺旋式叶轮建模方法和流场分析方法,分析了泵内流体速度和压力的分布特性,并基于流动模拟结果预测了水力性能,单相输送条件下的计算结果与试验结果取得了较好的一致。通过对一定体积浓度和颗粒粒径下固液两相流的研究计算,分析了螺旋式离心泵叶片表面以及流道内的固液相分布状态,对螺旋式结构的优化具有一定的参考意义。     

Numerical simulation and analysis of flow characteristics in the front chamber of a centrifugal pump

We performed numerical simulations to study the flow characteristic in a centrifugal pump based on the RANS equations and the RNG k-ε turbulent model. The flow field, including the front and back pump chambers, the impeller wear-ring, the impeller passage, the volute casing, the inlet section and outlet section was calculated to obtain accurate numerical results of fluid flow in a centrifugal pump. The flow characteristic was studied from the internal flow structure in pump chambers, the radial velocity at impeller outlet as well as the pressure inside of the pump, the circumferential velocity and the radial velocity in front pump chamber. The variation of flow parameters in internal flow versus flow rate in the centrifugal pump was analyzed. The results show that the overall performance of the pump is in good agreement with the experimental data. The simulation results show that the distribution of flow field in the front pump chamber is axial asymmetry. The energy dissipation at the impeller outlet is larger than other areas. The distribution of the circumferential velocity and that of radial velocity are similar along the axial direction in the front pump chamber, but the distribution of flow is different along the circumferential and the radial directions. It was also found that the vorticity is large at the impeller inlet compared with other areas.     

Study of flow instability in a centrifugal fan based on energy gradient theory

Flow instability in a centrifugal fan was studied using energy gradient theory. Numerical simulation was performed for the threedimensional turbulent flow field in a centrifugal fan. The flow is governed by the three-dimensional incompressible Navier-Stokes equations coupled with the RNG k-ε turbulent model. The finite volume method was used to discretize the governing equations and the Semi-implicit method for pressure linked equation (SIMPLE) algorithm is employed to iterate the system of the equations. The interior flow field in the centrifugal fan and the distribution of the energy gradient function K are obtained at different flow rates. According to the energy gradient method, the area with larger value of K is the place where the flow loses stability easier. The results show that instability is easier to generate in the regions of impeller outlet and volute tongue. The air flow near the hub is more stable than that near the shroud. That is due to the influences of variations of the velocity and the inlet angle along the axial direction. With the decrease of the flow rate, instability zone in a blade channel moves to the impeller inlet from the outlet and the unstable regions in different channels develop in opposite direction to the rotation of impeller.     

离心风机叶轮出口流场的PIV实验测量与分析

采用粒子图像速度仪（PIV）测量了离心风机叶轮及扩压器的内部流场，并将绝对速度场换算成相对速度场，对其流动特性进行了讨论分析。     

涡旋液压泵内部流动与压力脉动的数值模拟

采用CFD技术对涡旋泵内部流场进行三维非定常模拟,得到了不同转角下工作腔内压力、速度、气相体积分数以及进出口流量等参数,并进一步分析了泵内的压力脉动。研究结果表明:由于泵进口位置的不对称以及高速旋转下动盘对油的扰动作用,导致2个工作腔内流动的不对称;在高压差的作用下,动静盘啮合间隙处存在高速射流现象,并在间隙下游产生大面积的空化;在吸液末期和排液初期工作腔内会产生较高的压力脉动,严重影响泵的稳定性;通过降低转速、增大轴向间隙、缩短型线长度等方法可有效改善压力脉动现象。     

不同破乳方法下作用时间对乳状液破乳效果影响的试验研究

利用自行设计的高频脉冲离心破乳试验系统,配置稳定的W/O乳化液进行不同作用时间下油水乳状液的破乳分离试验研究。分别研究了不同电压下纯电场的作用时间及耦合作用和联合作用不同转速下作用时间对破乳效果的影响规律,研究表明纯电场中高电压下的作用时间的影响明显优于低电压。低转速下,耦合作用和联合作用效果与作用时间均成正比。高转速下,耦合作用效果与作用时间成反比,联合作用下随着时间变化无明显规律。     

大颗粒下螺旋离心泵内运动特性数值模拟与分析

以150×100LN-32型螺旋离心泵为模型,采用欧拉多流体、RNG k-ε模型对其内部进行三维数值模拟。对比不同颗粒粒径以及浓度情况下固液两相流场,分析了在大颗粒情况下,固体颗粒在螺旋离心泵内的运动情况。通过固相体积分数、压力以及速度分布,得出了大颗粒固液两相流在螺旋离心泵内的运动特性。并以此为参照,分析大颗粒情况下螺旋离心泵磨损情况。     

叶片数对螺旋离心泵内部流场影响研究

利用工程上普遍采用的k-ε两方程模型和SIMPLE算法,对单叶片和双叶片螺旋离心泵的内部流场进行了数值模拟.得出了叶轮与蜗壳内的速度分布和压力分布等流场信息,比较了单叶片和双叶片螺旋离心泵的特性曲线,单叶片和双叶片螺旋离心泵内部流场的区别与联系,分析了叶片数对螺旋离心泵内部流动规律的影响.