某型喷嘴流量特性的数值模拟

本文以某内混式气动喷嘴为研究对象,对喷嘴内部的气液双相流动进行了数值模拟,通过对计算结果的分析研究了该喷嘴气体和液体的流量特性,为今后相关喷嘴的设计工作奠定了一定的基础。     

旋流式喷嘴内流场的数值模拟

基于单流体模型,建立了旋流式喷嘴内流场的数学模型,应用 VOF 方法捕获气液分界面进行数值计算,模拟喷嘴出口处空气锥形状和气液分界面,得到了一组流量与喷嘴工作压降的关系曲线,其结果与前人的经验相符合.     

VD炉底吹氩精炼过程中钢包内流场数值模拟

以VD炉底吹氩精炼过程中钢包钢液流场为研究对象,建立了其CAE仿真模型;并将该模型用于某钢厂230 tVD炉钢液流场的研究分析中,其计算结果与生产现场情况基本吻合,从而进一步证明了该CAE仿真模型的正确性;也为VD炉的研制和改进提供了可靠的理论依据.     

入口角度对氨法烟气脱硫塔内气液流场影响的数值模拟

利用CFD方法进行了烟气入口角度对双循环脱硫单塔内气液流场影响的数值模拟,分别用标准k-ε模型和DPM模型对其进行了求解,并在气液离散相的求解中运用了非定常二阶隐式时间推进法,分别选取不同的烟气入口角度（6°、9°、12°和15°）进行了比较和分析.结果表明：考虑到能量损失和气液混合程度,烟气入口角度为9°和12°较合适;当烟气入口角度为12°和15°时,烟气分布较均匀,有利于气液两相混合和脱硫塔内空间的充分利用;综合考虑烟气流场的均匀性、塔内阻力、气液混合程度以及液膜覆盖范围等因素,12°是脱硫塔最佳烟气入口角度.     

大流量单混合孔Y型喷嘴的雾化特性

对大流量单混合孔Y型喷嘴的雾化性能进行了实验研究,分析了其流量特性以及气耗率对雾化粒径的影响.结果表明,单混合孔Y型喷嘴设计流量能够达到1000kg/h以上,且具有较细的雾化粒径;在气压一定时,随着水压的增大其水流量增大,气耗率减小;气耗率对雾化粒径的影响较明显,但当粒径减小到一定程度后,继续增大气耗率对雾化粒径的影响不明显;单水孔与多水孔Y型喷嘴的雾化性能无明显差别;改进的Y型喷嘴液膜随机破碎模型可较好地用于大流量单混合孔Y型喷嘴雾化粒径的预报.     

圆坯结晶器内钢液流场的数值模拟

电磁搅拌特性直接影响着结晶器内钢液流动行为。基于包含电磁力的Navier-Stokes方程,采用数值方法研究了电磁搅拌作用下的钢液流场。数值结果表明:电磁搅拌下圆坯结晶器内钢液所受电磁力呈轴对称分布,其值从圆坯边缘到中心逐渐递减,施加电磁搅拌后,钢液的冲击深度减少,结晶器液面流速增加。     

锌镍单液流电池正极内部流动与传质过程的格子Boltzmann方法数值模拟

本文针对锌镍单液流电池多孔正极,基于格子玻尔兹曼方法从孔隙尺度对多孔正极内的流动传质及化学反应过程进行了模拟,获得了多孔电极孔隙内部电解液渗流速度场,浓度场和电流密度变化。从孔隙内渗流与传质的角度分析了不同充电电流、电解液流速和多孔电极孔隙率对电极电化学反应的影响。     

进气方向对圆孔喷嘴流场影响的数值模拟

应用于金属板带材料生产的机组中,对于采用气体喷吹冷却／干燥的工艺段,除了关注冷却／干燥能力外,冷却／干燥的均匀性也是重要的研究课题。气体介质通过狭缝或圆孔喷嘴时,会在金属板带的宽度方向有不均匀的流动,这种流场的不均匀性,会导致板带材宽度方向温度或表面干燥度等特性的差异。文中使用商业CFD软件AnsysCFX,通过数值模拟的方法,对3种不同进气方式的圆孔阵列喷嘴风箱,在入口流量均为0．53m^3／s时的流场进行了计算,结果表明采用端部单侧进气,进气方向与喷嘴出口方向垂直的方案,各喷口的速度偏差值仅为0．33％,为3种方式中的最小;进气方向与喷嘴出口方向平行时的速度偏差值最大,达到33．68％。根据以上结果,推荐端部单侧进气且进气方向与喷嘴出口方向垂直的流线设计方案,作为气体喷射冷却或干燥装置的优选方案。     

流量脉动对燃油喷嘴雾化过程影响的实验研究

针对航空发动机燃烧室中存在的燃油流量脉动问题开展实验研究,设计并搭建了燃油喷嘴流量脉动激光可视化实验台,在等流量条件下利用高频激光粒子图像速度仪(High Speed Particle Image Velocimetry, PIV)分析燃油脉动频率变化对喷嘴雾化特性影响。实验结果表明:流量脉动促进了液膜表面的发展及液膜的破碎,对喷嘴的雾化产生积极的影响;喷嘴下游带状液膜区的发展和液滴的瞬态速度与喷嘴的流量脉动频率具有一致性;液滴的瞬态速度脉动幅值受脉动频率影响,在50 Hz时存在极大值。     

偏心ω燃烧室中变换喷嘴位置对燃烧温度影响的数值模拟

使用CFD软件Star-CD对具有偏心ω燃烧室柴油机的两种不同喷嘴位置的燃烧过程进行数值模拟,一种是接近于燃烧室的正上方,另一种是位于气缸的中心位置.经计算分析得到:当喷嘴接近于燃烧室正上方时内燃机燃烧效果要优于喷嘴位于气缸中心时的情况,燃烧过程比较集中,能量的释放比较迅速充分;前者的工作温度也高于后者,前者的缸内压力在燃烧开始后一直高于后者,等量燃油的总释放热量要高于后者,同时前者的最高燃烧压力要超过后者4个大气压力,即前者的做功能力预测要高于后者.     

LF炉精炼渣成分和粒度对Q345钢脱硫率的影响

在实验室利用MoSi2高温管式电阻炉研究了LF炉精炼渣的成分和粒度对Q345钢脱硫的影响.结果表明在精炼渣碱度较高的条件下（R=3～5）,随着碱度增大,脱硫率逐渐增加;w（Al2O3）在18％～28％,w（BaO）在6％～14％,w（CaF2）在0～10％的范围内,实验渣有一最佳脱硫率.在精炼渣成分不变的条件下,脱硫率随着精炼渣粒度的减小而升高.运用正交分析法对精炼渣进行优化,得出高碱度精炼渣的优化渣系为：R=5,w（Al2O3）=23％,w（BaO）=10％,w（CaF2）=5％.     

柴油机喷油器喷孔磨粒流加工过程中颗粒形状影响的数值模拟

以喷油器喷孔为对象,基于欧拉-拉格朗日法和磨蚀模型对磨粒流研磨过程中的流场及颗粒运动进行了数值模拟,分别得出采用不同形状颗粒时的动压力、湍流动能、颗粒速度、磨蚀速率,探究了颗粒形状因子对研磨结果的影响。研究表明,磨蚀速率同颗粒形状因子成反比关系,采用形状因子较小的颗粒可加快研磨速度,形状因子为0.3的颗粒在喷孔入口处的磨蚀速率最大,比形状因子为0.7的磨蚀速率高出86.6%,颗粒形状对工件表面的磨蚀位置也有较大影响。     

模拟探讨喷油嘴孔径及孔数对柴油机燃烧特性的影响

应用三维CFD模拟软件FIRE、发动机热力循环模拟软件BOOST以及燃油喷射模拟软件HYDISM,对喷油嘴孔径及孔数对柴油机燃烧特性的影响进行了模拟探讨。结果表明,喷孔直径和数目影响燃油的喷雾质量和油气混合质量,进而影响燃油耗量及碳烟、NOx的排放。     

直流电弧炉精炼期内熔池流场和温度场的数值模拟

数值模拟直流电弧炉精炼期内熔池部分的流体流动和电磁现象有重要的理论意义和实用价值.在对直流电弧炉内电弧等离子体进行数值模拟的基础上,使用一个二维时变磁流体力学模型来描述电弧炉精炼期内熔池部分电磁场、速度场和温度场的分布情况,同时,研究了炉底电极大小对炉内熔池部分流场的影响.仿真结果可为直流电弧炉的合理化设计和冶炼过程的优化提供参考依据.     

高压水扇形喷嘴结构参数对内部流场影响的数值模拟

利用计算流体软件建立了扇形喷嘴内部流场的三维数学模型,采用标准k-ε湍流模型对其进行了数值模拟,分析了喷嘴主要结构参数对流场速度分布、压力分布和射流速度的影响。结果表明:收缩角对喷嘴内部流场,尤其是射流速度有较大的影响,以13°～15°为最佳;出口长径比对射流流态和射流速度均有一定的影响,宜在2～4之间更有利于喷嘴的射流;V形切槽的夹角对射流出口速度的影响较明显,在15°～30°时有较好的集束性,但射流速度不高,30°～45°有较好的射流速度,45°～60°可获得高的射流速度,但集束性较差。     

马赫数对振荡涡轮叶片非定常流动影响的数值模拟

对影响颤振稳定性关键参数进行研究,并探讨颤振稳定性随关键参数的变化规律,对颤振问题的研究具有重要意义。在进一步完善非定常雷诺平均N-S方程求解程序的基础上,基于影响系数法,在不同振型下就出口马赫数对三维涡轮振荡叶片绕流的影响问题进行了数值模拟。数值模拟结果表明,所发展的程序对振荡叶栅流动模拟具有较好的精度;出口马赫数对振荡叶栅内部非定常流动以及叶片表面的非定常气动力将产生影响;且不同模态下出口马赫数对非定常流动的影响规律表现不尽相同。     

阳极焙烧炉内煤气流动和燃烧的数值模拟

采用计算燃烧学的原理和模型以及CFD软件对燃烧煤气的阳极焙烧炉炉内的流动和燃烧过程进行了数值模拟计算,讨论了炉内温度场、流场、O2浓度场的分布规律,分析了这些因素对阳极炭块焙烧质量的影响。研究表明,在设计阳极焙烧炉时应考虑对气流分布有影响的各种因素。     

某船用汽轮机短座阀流量与提升力特性数值模拟计算

由于汽轮机内部空间的限制及船用汽轮机多工况的要求,部分船用汽轮机采用了短座阀。因扩压段长度的大幅减小．阀门的气动性能及强度振动特性产生较大变化,对汽轮机总体性能有较大的影响。本文对某短座阀在试验研究的基础上进行了数值计算分析：通过气动试验,得到某船用汽轮机短座阀的流量系数与提升力系数曲线簇;基于可压缩,N-S方程,利用S-A湍流模型及有限积分法,采用四面体非结构性网格．对此阀门进行了数值模拟计算。通过对该阀门的数值计算得到在不同相对开度及不同压比下的计算结果与试验结果吻合良好;得到对各种短座阀广泛适用的计算方法．为船用调节阀、旁通阀的设计和性能分析提供了重要依据。     

喷射系统液力过程的数值模拟与实验研究

通过任意拉格朗日-欧拉(ALE)方法直接对N-S方程进行数值求解,采用CFD商用软件AN-SYS,对某385型柴油机喷油系统内流体流动的液力过程进行数值模拟仿真,较为准确地给出了喷油器内燃油的速度场分布,分析了高压油管的结构参数对速度场的影响。并结合排放特性实验,对泵-管-嘴喷油系统的结构参数进行优化。为柴油机燃油喷射系统的研究提供理论依据,缩短了产品的开发周期。