淹没条件下星形喷嘴射流流动特点的模拟研究

为了优化钻头水功率配置,提高井眼净化效果,对新近引入石油工程中的星形喷嘴射流进行了模拟研究,建立了喷嘴射流流场的流动控制方程,采用有限体积法对其进行离散,结合Realizable k-ε模型对方程组进行求解,并将计算结果与圆形喷嘴射流的结果进行了对比.对比结果发现,淹没条件下喷嘴出口截面形状对射流的影响主要体现在射流的起始段,起始段内星形喷嘴射流流场较圆形喷嘴射流的要复杂.当喷距大于4倍喷嘴当量直径时,星形喷嘴最大、最小截面上轴向速度和湍动能的衰减趋势同圆形喷嘴的衰减趋势一致,两个截面上射流速度剖面满足自相似性.     

脉冲袋式除尘器喷吹管非稳态数值模拟

清灰是袋式除尘器的过滤再生循环过程,而喷吹管作为脉冲清灰系统的重要组成部件之一,其各个喷嘴流量及流场分布特性直接影响清灰性能。针对清灰过程喷吹时间短、速度变化快的特点,建立了喷吹管的非稳态流场理论模型,对2种喷嘴结构类型的喷吹管进行了数值模拟,分别得到并分析了其喷嘴出口质量流量分布情况、出口速度时间曲线及静压分带隋况,为袋式除尘器清灰系统优化设计提供指导。     

喷气织机主喷嘴的流场分析

采用流体动力学软件NUMEC＆对喷气织机主喷嘴的气流流场进行了数值模拟,揭示了导纱管内不同截面上气流速度的分布,并对主喷嘴内部气流的轴向动压和马赫数分布进行了分析．结果表明,利用数值模拟研究主喷嘴流场特性方便、快捷,且精度也较高．     

离心浮选机结构对流场影响的数值模拟

为探讨浮选机结构对流场的影响,对整体浮选机流场的分布特性进行了数值模拟.以自吸式离心浮选机为模型,使用计算流体动力学软件STAR CCM+,运用Realizable k-湍流模型和VOF多相流模型,采用SIMPLE算法对速度和压力进行耦合求解,得到了速度、压力、湍动能以及气液相含率的分布规律.模拟结果表明,吸气量、喷嘴出口动能和湍动能值随喷嘴直径增大而减小,当喷嘴直径为19 mm时效果较好.外筒体流场存在较大的速度梯度,速度值从7~8 m/s降至1 m/s以下.矿化气体在外筒体的弥散程度较低,入料初始阶段气含率均一度仅为20%~30%.     

旋流喷嘴内部流场的数值模拟和实验研究

为了揭示旋流喷嘴内部流动机理,有效预测其外部雾化特性,采用VOF多相流模型和RNG κ-ε湍流模型对旋流喷嘴内部的气液两相流动进行了数值模拟.通过对喷嘴结构进行合理的网格划分和特殊边界条件设置,计算了喷嘴内部的速度场、压力场和空气芯的形状尺寸.分别通过激光测速仪和高速摄像仪测量出口速度、空气芯的直径和雾化半锥角,对计算结果进行了验证.结果表明,旋流喷嘴内部流动为Rankine涡结构,其雾化特性如雾化角和液膜厚度等可以通过分析出口处流场得到.     

腔径比对亥姆赫兹自振射流性能影响

为了提高亥姆赫兹式自振射流的工作能力,采用大涡模拟对自振射流流动特性进行研究,通过实验测试喷嘴出口压力脉动验证了数值模拟的准确性.对4种腔径比的自振喷嘴模型在3种雷诺数下的瞬态流场进行模拟,分析Q准则数下拟序结构涡的运动特性,揭示轴心速度衰减及出口断面速度分布与射流集束性及腔室能量耗散的关系,比较分析振荡幅值对射流脉冲性能的影响.结论表明,大涡模拟可以准确预测自激振荡射流瞬态流场及流动特性,亥姆赫兹腔使均匀来流变得紊乱,涡尺度增大,腔室内能量耗散增大,且腔径比对自振射流影响较大.     

淹没前混合磨料射流的数值分析

利用CFD方法对淹没条件下前混合磨料射流流场进行了数值模拟,研究了喷嘴内外液固两相流的速度规律.仿真结果表明:磨料水射流在淹没条件下的耗散较大,磨料粒子速度最大值出现在一定喷距处;对于圆柱、圆锥、锥直型3种不同形式喷嘴,以锥直型喷嘴效果更优;仿真结果与实验结果基本一致.     

螺旋滚筒喷嘴内流场数值模拟研究

为提高螺旋滚筒的喷雾降尘效果,改善井下作业环境,基于流体动力学理论,建立喷嘴内部流场模型。对不同喷嘴口径、旋流芯中心孔口径以及喷雾压力的喷嘴喷雾过程进行数值模拟,得到不同参数条件下流体速度的分布规律:喷嘴口径在一定范围内适当增大能够增加内部湍流区域,进而提高出口位置流体的流出速度;旋流芯中心孔直径的增大虽然在一定程度上增加中心孔射流对旋流场的扰动,但是对流体喷出速度影响不大;随着喷雾压力提高,流体内部湍流动能得到加强,喷嘴出口流速得到提高。对工业性试验中工作面粉尘质量浓度进行测定,在滚筒喷雾系统开启后降尘率达到90%以上,工作面粉尘质量浓度得到了有效降低。     

基于CFD的锥形导纱管喷气织机主喷嘴引纬特性分析

在ZA系列主喷嘴的基础上,改变导纱管一端直径参数,以形成一定锥度的导纱管。与普通直管型导纱管的主喷嘴流场在速度和压力上进行比较,流场不仅在负压区域和数值上有显著提高,导纱管区域的速度变化也更加平缓,更适合引纬需要。     

水力喷砂射孔喷嘴的数值模拟及试验研究

针对收缩型喷嘴内部结构长径比(直线段长度与直径的比值)严重影响出口射流的冲蚀性能这一关键问题,研究了喷嘴内部射流加速机理,得出长径比是影响喷嘴出口射流速度的最主要因素之一;针对工程中5吋套管常用喷嘴结构,选取不同喷嘴直径和直线段长度,利用FLUENT软件计算了35组模型(直线段长度为6~12 mm,直径为4~6 mm),结果表明:射流速度最大时喷嘴长径比存在一个最佳值,本次计算射流出口速度最大时长径比为1.8;实验室按照数值计算模型加工35个不同长径比喷嘴,利用粒子图像测速系统(PIV)进行非接触式试验,分析实验结果,揭示了长径比对喷嘴出口射流性能的影响规律,验证5吋套管常用喷嘴(总长度为17 mm、收缩角30°)出口射流最大时对应的长径比1.8,试验结果与数值模拟一致.