粮食稀相气力输送弯管段防磨减压的研究

针对粮食颗粒稀相管道输送弯管处存在的压降及磨损问题,采用管径渐扩张多级分段法对小曲径比弯管进行结构调整。应用FLUENT(软件)在双欧拉模型下对弯管内的气固两相流场进行数值仿真,并分析其流动特性。结果表明:渐扩张弯管在其内部的压强场、速度场、颗粒分布场等气固两相流态与普通弯管相似,其最大压强下降了26%,压损减小了76%,弯管口处的颗粒速度降低了11.5%,且弯管段的滞留颗粒体积降低。说明调整后的弯管具有较高防磨减压能力和稳定的输送性能。     

粗重颗粒轻介共流气力输送机理及特性

密相气力输送是散体物料清洁高效输送技术发展的趋势,粗重颗粒受物料属性限制难以形成稳定密相输送。提出适用于粗重颗粒密相输送的轻介共流气力输送方法,在粗重颗粒动理分析基础上对输送系统进行设计,然后从输送机理上阐明该方法较于传统气力输送技术的理论优势,最后采用计算流体力学-离散元(Computationalfluid dynamics-discreteelementmethod,CFD-DEM)耦合数值模拟方法,从输送流态、颗粒分布自组织行为和入口压力波动与料栓形态关联等方面研究粗重颗粒轻介共流气力输送过程的颗粒输运特性。研究表明：颗粒密度和粒径是影响轻介共流气力输送系统流态的主要因素,颗粒密度影响更为显著,轻介共流输送可形成散栓与固栓行为并存的准周期动态稳定栓流输送状态;轻介共流输送过程中,存在粗重颗粒在上、轻介颗粒在下的混合颗粒分聚自组织行为和轻细颗粒润滑混合移动颗粒床现象;入口压力波动与混合颗粒的输送流态和质量流量具有强关联,输送能效与颗粒质量流量变化图可联合估算料栓速度和长度。研究有利于拓宽气力输送适用领域,为粗重颗粒密相气力输送提供了新途径。     

深海矿石输送设备输送特性研究

为研究深海矿石输送设备输送特性,运用计算流体力学理论和Fluent软件对设备内固液两相流进行三维仿真,研究喷射速度、泵水速度、喷射高度和颗粒粒径对出料质量流量和出口处颗粒平均速度的影响规律。研究结果表明:随喷射速度的增加,出料质量流量先增大后减小,存在最佳喷射速度,出口处矿石平均速度基本呈线性增加;随泵水速度增加,出口处矿石颗粒平均速度大致呈直线上升,出料质量流量变化不大;随喷射高度增加,出料质量流量先上升后下降,在喷射高度为500 mm时最大,而出口处矿石平均速度基本不受影响;随颗粒粒径的增大,出料质量流量先急剧增大,当粒径超过15 mm时缓慢上升,最后缓慢下降,出口处颗粒平均速度基本不受粒径的影响。     

小波变换辨识流型的一种新方法研究

本文提出了一种基于小波分析进行水平管气液两相流流型辨识的新方法。该方法以测试管段的管程压降△P的波动作为测量信号,通过对其小波变换结果的分析,根据不同流型能量分布的定量指标确定了流型判别规则。实验结果表明,这种判别方法能有效地实现对水平管层状流、波状流、塞状流、弹状流等四种典型流型的在线辨识。     

水平弯管盐泥流动磨损仿真分析

盐泥为工业制盐流程中卤水净化工艺后产物，盐泥随意排放不仅污染环境，也会对资源造成极大浪费，需对盐泥进行无害化资源化处理。盐泥为固液两相流流体，对盐泥的无害化资源化处理需要管路的输送，为了探究盐泥在弯管中流动时对管道的冲蚀磨损速率，利用Fluent仿真软件对其进行分析。选用RNG k-?湍流模型和DPM模型，盐泥对弯管的冲蚀模型和颗粒碰撞恢复模型采用E/CRC冲蚀磨损模型和Grant and Tabaoff壁面碰撞恢复函数，考虑液固两相之间的耦合，对盐泥在水平弯管中的流动进行研究。研究结果表明：盐泥对水平弯管弯头压力分布场呈现为外侧压力大、内侧压力小，而速度分布场则与压力场恰好相反。盐泥颗粒与弯管内壁发生首次碰撞的部位在弯头外侧的出口段，一些颗粒还会发生多次碰撞。弯管内壁存在冲蚀磨损弯，弯头外侧磨损速率显著大于弯头内侧，而且磨损最严重的部位发生在弯头出口20°附近。     

异面三通管冲蚀磨损的数值模拟研究

在管道输送过程中,油品中夹带的微小固体颗粒会对管道壁面产生冲蚀磨损。采用DPM冲蚀预测模型,模拟在不同流速、不同颗粒直径、不同质量流量下管道的冲蚀分布规律,预测异面三通管中受冲蚀磨损比较严重的区域。结果表明:固体颗粒对异面三通管的冲蚀主要集中在三管交汇处的弯面、水平管段的上侧管壁以及两水平管的交汇处,对管道弯头底部的冲蚀较小;管道的最大冲蚀率随流体入口速度的增大呈指数增长;管道的最大冲蚀率随颗粒直径的增大开始时缓慢增大,当颗粒直径增大到一定值时管道的最大冲蚀率随之呈线性增长趋势;管道的最大冲蚀率随着颗粒的质量流量的增大且呈线性增长。     

弯管颗粒预分布结构对旋流器性能的影响

旋流器在进行延迟焦化废水焦粉脱除领域具有多重优越性，为保证旋流器结构不改变条件下提高旋流器脱除焦粉的能力，提出了在旋流器入口处设置弯管预分布结构以实现进口颗粒的预分布，即实现颗粒沿旋流器柱段的外壁面进入旋流器，提高旋流器的分离效率。通过试验验证了优化后旋流器在高进口流量条件下能有效提高旋流器分离效率，同时降低旋流器的压降；利用FLUENT软件对不同入口流量下旋流器内部流场进行分析，设置预分布结构后，旋流器内部切向速度增大且改善了切向速度的对称性，同时改善了轴向速度分布状态，降低了入口横截面的湍动能，分离效率最高提升至96%，结合多项流场参数分析结果显示，优化后旋流器具有更高的动态效率。     

气液两相流下微弯型科氏质量流量计信号建模

相比于普通的U型和Δ型科氏质量流量计,微弯型科氏质量流量计具有更高的频率和更小的相位差,测量气-液两相流时误差更大。为了揭示气液两相流测量误差的特性,针对微弯型科氏质量流量传感器输出信号的实验数据,采用数字过零检测方法提取流量序列。用概率密度分析流量序列的分布规律,再通过相关分析得到流量序列的数学模型,并验证模型的准确性。该数学模型由稳定分量和波动分量组成。稳定分量对应于气液两相流下流量实际测量的均值,其与真实值之间的偏差反映了气液两相流的测量误差;波动分量反映了瞬时流量测量的稳定性。     

水平矩形小通道内气-液两相流流动特性的研究

以氮气和水为工质，在水平矩形小通道（dh=0．99mm）中对两相流摩擦压降和流型进行了实验研究。实验在大气压力下进行，氮气的折算流速的范围为0．017～33．3m／s，水的折算流速的范围为0．1～5m／s。对实验所得的219个数据点进行分析，并与L＆M关系式、H＆S关系式（修正了C值的L＆M关系式）、均相流模型以及均相流修正模型进行了比较。得出：（1）L＆M关系式比均相流模型、均相流修正模型以及H＆S关系式的偏差都小，能更好地预测两相流压降变化。（2）L＆M关系式中的C在不同的流型（流型是由UGS、ULS以及dh决定）具有不同的值，在同一ULS下，C随X（UGS）的变化呈现一定的规律性，在X=7左右，C出现最大值，而此处恰好是块状流最激烈区域。但是C随ULS没有一定的规律性。同时，通过可视化方法（高速摄像仪）和压差波动相结合的方法初步确定了各个流型的范围。     

煤液化多相流输送弯管冲蚀磨损数值研究

针对煤液化中液-固两相流输送过程造成管道系统的冲蚀磨损失效问题,以90°圆形截面弯管结构为研究对象,采用标准k-ε湍流模型、颗粒轨道模型和冲蚀磨损模型,对弯管内的流动特性和壁面磨损率进行数值计算。研究表明,靠近弯管背部的流场速度高于腹部,粒子向背部聚集,导致背部的冲蚀磨损较其它部位更为严重。因此,实际管道系统中的弯管背部应为定点测厚重点监测区域。     

基于剪切涡流运动的自激振荡脉冲射流减阻特性

流体运动特性对管道近壁面阻力变化有重要影响。以速度梯度和切应力线性表示壁面摩擦阻力,分析了自激振荡腔室出流管道剪切涡流演变规律及圆截面涡流层次分布状态变化。采用大涡模拟数值方法,计算得到出流管道某轴切面及法向面的瞬时速度和平均速度、不同上下游管径比下出流管道的壁面切应力以及不同长径比下出流管道的法向速度梯度。研究结果表明:自激振荡脉冲射流流动受反向助推涡影响具有强烈三维特性,射流流型呈现"波浪式"运动且发生周向偏转,射流流速及流型均发生周期性波动变化;当自激振荡腔室上下游管径比大于1时,出流管道壁面切应力开始减小,且随腔室上下游管径比增大,切应力缩减率最大达到约30%,壁面摩擦阻力随之减小;自激振荡腔室长径比在0.55时射流最大法向速度梯度波动幅值达到最大,当长径比继续增大时,出流管道内射流法向速度梯度逐渐减小,摩擦阻力亦随之减小。研究结果可为自激振荡脉冲增输装备设计及优化提供理论基础与科学依据。     

基于FLUENT的异径弯管冲蚀磨损研究

在许多工程领域,由于固体颗粒撞击引起的侵蚀问题一直存在,会引起异径弯管等部件出现侵蚀磨损现象。本文考虑了异径弯管中含砂介质流体对管壁冲蚀的作用,建立了异径弯管离散相DPM的模型,研究进出口管径比、中心引导线半径、流速、介质颗粒直径与介质浓度对冲蚀速率的影响。结果表明：异径弯头在含砂介质下的侵蚀区域主要位于异径弯头与小口径管的过渡部位,随着管径比的增加,异径弯头的侵蚀面积逐渐从异径弯管90°向0°扩大;在同等条件下,随着管径比的增大,异径弯管的冲蚀速率最终趋于平缓。冲蚀速率随入口速度及颗粒直径增大而增长,颗粒的质量流量、颗粒直径与冲蚀速率呈线性增长的关系;引导线直径在70～230 mm区间内,引导线直径与冲蚀率曲线呈M型。     

基于静电传感器的气固两相流质量流量测量方法的研究

固相微粒的体积浓度和平均速度是测量两相流质量流量的2个关键参数。本文研究了基于静电传感器的双参数法测量质量流量的新方法。对体积浓度的测量,首先通过对系统等效电路的分析及求解泊松方程并结合体积浓度与空间电荷密度的关系,建立了传感器输出电压与体积浓度之间的数学模型,而对固相速度的测量则采用了波形法,记录通过上、下游传感器的时间差,计算出固相速度。在得到固相体积浓度与速度的基础上,由质量流量的计算公式即可得到两相流的质量流量。     

压力载荷对颗粒润滑界面动力学特性的影响

本文利用离散单元法建立了颗粒流润滑的数值分析模型,研究了压力载荷对颗粒流润滑的宏观流动、配位数和力链演变以及接触承载等动力学特性的影响规律。研究结果表明,颗粒润滑介质的平均速度沿间隙y向自下而上逐渐减小,而颗粒润滑介质的波动速度沿间隙y向的变化趋势则与此相反;颗粒介质间的微观接触结构和动力学特性具有瞬态性和易变性,且颗粒介质间的接触紧密程度和接触强度会随着压力载荷P的增大而变强;颗粒润滑系统的承载能力与系统内部的力链变化息息相关,且颗粒润滑系统的承载能力随着压力载荷P的增大而变强。     

工业规模级高压密相煤粉流量控制阀特性研究

煤粉流量控制阀是煤粉气化炉生产负荷调节与氧煤比控制的关键设备。在分析壳牌煤粉气化炉煤粉流量控制阀(接管内径54 mm)的工业运行数据时,将高压氮气输送的浓相煤粉简化为等效密度的单相流体,比照控制阀气液双相流等效密度法来处理煤粉与氮气混合物的质量流量,将阀门的已知固有流量特性修正为煤粉与氮气混合物的流量特性,建立了偏差分别在±20%,±15%和±25%以内的控制阀的煤粉与氮气混合物流量系数、煤粉质量流量和阀门压降的计算模型。     

密相气固两相管道输送粉体的特性研究

在1:1的试验台上采用粉煤灰、水泥两种不同粉体作为输送物料,压缩空气作为输送动力进行了气固输送试验,在试验基础上得出了密相气固两相流动特性及阻力特性的变化规律.试验结果表明,在发送压力基本保持不变的情况下,随气体表观速度的增大,固体质量流率、固体速度增大,而阻力损失减小;同时考察了物料特性对输送性能的影响.利用根据力平衡原理建立的料栓平衡方程式并结合试验数据得出了预测栓流运动压力损失的公式.误差分析表明,该公式具有良好的精度.     

微通道中液氮的流动沸腾——换热特性分析

对微通道中液氮流动沸腾换热特性进行试验研究和分析。给出典型的沸腾曲线,分析壁温、干度和换热系数沿微通道管程的变化规律,考察热流密度、质量流量和压力对流动沸腾换热的影响。将126个试验数据点与四个换热关联式比较,并对微通道中流动沸腾换热机理进行分析。结果表明,在多数情况下干度和热流密度对沸腾换热系数的影响较小,换热系数主要决定于质量流量和压力,随两者增加而增加,换热以对流蒸发为主导机理。KLIMENKO关联式预测效果最好,TRAN微通道关联式次之,对常规管道得到广泛使用的CHEN关联式和SHAH关联式都远远高估了试验值。基于两相流压降和换热特性分析,推知微通道中的两相流流型不同于常规管道：在低干度情况下,流型以弥散泡状流为主;而在高干度情况下,流型以由雾状汽芯和不规则液膜组成的环状流为主。     

钢质颗粒可控注入装置输送特性

固体颗粒输送机广泛应用于石油、化工、建筑等多个行业，用于输送各种用途的固体颗粒。然而，在高压条件下，如何将钢质颗粒从高压容器中稳定、均匀地输送高压流体中，并实现速度可调，仍然是一个关键的挑战。文中通过设计钢质颗粒可控注入装置整体及筒体，开展颗粒可控注入装置注入实验，阐明高压下钢质颗粒注入装置的输送特性。该研究对于提高钢质颗粒的输送效率具有重要意义。     

基于FLUENT数值模拟的离心泵内冰浆两相流流动特性分析

针对冰浆两相流在离心泵的流动特性问题,基于欧拉法建立冰浆Mixture两相流模型,通过FLUENT软件对冰浆流动特性进行数值模拟,得到了在不同流量工况下的离心泵内部压力场、速度场以及冰晶颗粒分布特性.多次数值计算,获得离心泵在输送含冰率为10％的冰浆时的性能特性曲线,并与该离心泵在输送清水时的性能曲线进行了对比分析.研...     

改进型撞击流反应器的颗粒混合特性

撞击流技术是现代社会强化过程的一种手段,具有巨大的发展潜力和应用前景。然而,在传统撞击流反应器中,颗粒混合效果不佳,导致相关反应进行不充分。为此一种入口速度动态变化的撞击流反应器应运而生,反应器的流场同样分为入口区、撞击区、出口区和漩涡区,但撞击面在几何中心处波动,从而使颗粒的混合区域扩展到整个反应器,并采用流体计算动力学对该改进型的撞击流反应器进行数值模拟。在保证平均流量相同的情况下,采用三角直线型的流速进入撞击流反应器,并与传统撞击流反应器进行分析对比。分析结果表明,颗粒的活动范围得到了有效地加强,与传统撞击流反应器有明显的优势,可以实现颗粒理想混合和相关反应充分进行。