高压无气喷涂扇形喷嘴内部流场数值模拟

采用Fluent软件提供的Lamina层流模型对相同出口结构、不同入口结构的扇形喷嘴内部流场进行数值模拟,并分析比较了不同入口结构流体的压力梯度及速度变化情况,以及出口射流速度及流量大小。研究结果表明:入口结构变化越剧烈,流场的压力梯度和速度变化越大,结构变化越平缓,压力和速度变化越平缓;出口圆柱段对射流速度的影响不大;平行形入口结构的射流速度最大,平顶形与锥形入口结构次之;新设计的具有平缓收缩功能的维多辛斯基腔体的出口速度最大,且出口流量远大于其余3种腔体,平行形入口结构流量最小。     

网板结构柱塞流电化学反应器流场的测试

采用粒子图像测速技术(PIV)对用于废水处理的网板结构柱塞流电化学反应器(MPE-PFER)进行全流场测试,分析反应器入口区域及中部反应段截面的速度场分布;考察进口方式和流速对反应器流场分布和进出口压差的影响.实验结果表明,反应器入口区域属流体流动过渡区,受进口方式的影响较大;反应器中部区域流场稳定、规则,速度梯度、进出口压差随流体速度的增大而明显增加;切向进口下的流场均匀,能量损失少,为最佳的反应器入口结构.     

单孔喷油嘴内部燃油流动的CFD研究

采用Fire软件对单孔喷油嘴内部燃油的流动进行计算,得到了喷油嘴内的流动特性,如流速、空穴、质量流量等的分布。分析了喷孔直径和喷孔入口圆角的不同对其内部流动特性的影响。计算结果表明:喷孔直径越大,流速变化率越快,空穴越早出现、长度越长、强度增加;喷孔入口圆角越大,喷孔出口的流速越大,空穴越晚出现、强度变弱。     

T型管内两相流分配特性数值模拟

T型管内气液两相流分配不均易导致换热器偏流和受热不均。为了优化T型管内气液两相流流动,以FLUENT为模拟软件,以流体流动参数和管子几何结构为研究变量,对T型管内流体流动进行数值模拟。发现流体入口液相体积分数越大,入口速度越小,液滴粒径越小,越利于流体均布;同时支管衔接处采取弯管结构较直管结构优越,其中入口速度对流体分布影响最明显,速度相差3个数值即可优化两个出口液相体积分数比差10%左右。结果表明,相应改变流体流动参数和管子几何结构能有效优化T型管内流体流动。     

基于Fluent的前混合磨料水射流高压管道流场的数值模拟

利用Fluent软件对前混合磨料射流技术高压管道中的液固两相流场进行数值模拟,得出了水、磨料在管道中速度云图和磨料的体积分数分布图,考察了磨料浓度,高压管直径及水流量等参数的影响。结果表明,磨料浓度越大,水和磨料在出口处获得的平均速度越小,实现水和磨料的充分混合的距离越长。在流量一定的情况下,随着管道直径的增大,水的入口速度减小,水和石英砂的出口处平均速度v减小,而在管径相同或入口速度相同的条件下,水流量越大出口平均速度越大,磨料的密度对出口速度影响不大,但密度大的磨料需要经过较长的距离才能和水实现充分完全的混合。     

电站空冷散热器动态传热特性研究

建立了空冷散热器空气侧、水侧和管壁的热平衡偏微分方程,采用改进欧拉法对离散后的方程进行求解。获得了迎面风速、循环水质量流量和入口水温阶跃变化时散热器的动态响应特性,以及变量变化程度对散热器动态过程的影响。结果表明:扰动变量阶跃变化时,变化程度越大,对应的动态响应曲线变化幅度也越大。迎面风速增加时,空气和循环水出口温度降低;循环水质量流量和入口水温增加时,空气和循环水出口温度均增加。迎面风速和循环水质量流量越大,动态响应时间越短;循环水入口水温变化时,动态响应时间不变。     

控制阀的流量自感知及其在外泄漏自感知中应用

控制阀的外泄漏会造成物料损失,污染环境,甚至还会造成严重事故。利用控制阀外部的传感器来测外泄漏的传统方法低效,属于事后检测,使外泄漏事故得不到及时处理。为了实现控制阀外泄漏的快速自动检测,本文提出一种便于在工业现场实施的基于控制阀流量自感知的外泄漏检测方法。根据被控流体压力、控制阀开度等数据,建立控制阀的流量自感知模型,使控制阀具有流量自感知的能力。如果没有外泄漏,则由控制阀入口流进的流体质量和由出口流出的流体质量相等。如果控制阀发生外泄漏,则由控制阀入口流进的流体质量和由控制阀出口流出的流体质量不等,同时由于控制阀出口的流体质量减小,导致控制阀出口的压力等参数发生变化。为了恢复刚才泄漏前的稳态,闭环控制器向控制阀驱动器发出调节指令,增大阀门的开度,增加控制阀入口流量,以抵消外泄漏造成的影响。在相同的开度增量条件下,外泄漏引起的流量增量与正常操作所引起的不同。在实施控制阀的泄漏自感之前,根据平时正常的工况,预先确定各开度条件下的质量流量的名义最大值。根据流量自感知模型的质量流变化率和名义最大值,阀门控制器内嵌的泄漏诊断程序可实现外泄漏的自诊断,并发出外泄漏故障信号。此外,带流量自感知模型的控制阀,能当流量计用,可省掉管路中的流量测量设备。研究结果证明了所提出的外泄漏自感知方法的有效性。     

布袋除尘系统内煤气流运动的数值模拟

采用Fluent软件模拟高炉布袋除尘系统中煤气主管道及箱体内的速度场和流场.数值计算结果表明,随着煤气在主管道中的深入,其速度总体上呈减小趋势;距离煤气主管入口越远,箱体煤气流量越大,但管道直径发生变化处,箱体煤气流量会发生突变;主管入口煤气总流量和密度对进入各个箱体的煤气流量分布影响不大,而主管道直径则对煤气在各个箱体的分布规律影响较大.     

螺杆间隙及入口流量对三螺杆挤出机组合螺杆流场的影响

利用Polyflow软件,采用三维拟瞬态有限元模型,分析了螺杆间隙及入口流量对三螺杆挤出机组合螺杆聚合物流体的复杂流动和混合特性的影响。通过可视化云图分析了几何中心截面轴向速度、压力、剪切速率分布;采用粒子示踪技术,通过统计后处理曲线,分析了组合螺杆在不同条件下的轴向压力、轴向面拉伸率、混合指数 概率、分离尺度、累积停留时间概率函数、停留时间分布函数。结果表明,适当增大螺杆间隙能够增加停留时间,提高产品混合质量;入口流量较小时混合效果较好。     

蛇形流道太阳能平板集热器的数值分析

为了提高集热器的集热效率和减小占地面积,对传统的平板集热器流道进行改进,把整体空腔流道改为蛇形流道.利用CFD软件对蛇形流道太阳能平板集热器进行数值模拟,分析集热器入口流速对集热器出口温度和集热效率的影响.结果表明:蛇形流道太阳能平板集热器内部特殊的流道为空气提供有效的漩涡生成场所;入口速度越大,漩涡越大;相邻两气腔内的漩涡越近,集热效果越好.随着入口流速的增加,集热器效率明显增加直到稳定.该模型下的集热效率最高能达到0.76.集热器出口温度随入口流速的增加逐渐降低直到稳定,稳定温度下对应的最低流速为4 m/s,并且出口温度随辐射强度的增加而增大.     

T形多分支管气液两相分流特性的数值模拟

T形多分支管分离器含有复杂多分支结构,广泛应用于两相及多相流研究中.借助流体模拟仿真工具Fluent,模拟了不同时刻T形管中油气两相流动情况,得到了各分支管内油气分离特性及进出口处的质量流量数据.结果表明,当油气两相混输液流经T形管时,重力的作用使管道中的油气两相分布不均匀;随着时间的增加,顶部汇气管的输出物大部分为气...     

单体房间室内通风多影响因素的试验研究

针对受多种因素影响的单体房间风压通风问题,通过一系列风洞试验并结合数值模拟手段,分析改变窗墙比、前后建筑表面风压差、进出风口面积比和前后开孔相对位置这4个因素对室内通风量的影响.获得了描述通风量与窗墙比、风压差之间关系的经验公式,引入新参数使其能够反映进出风口面积比和前后开孔相对位置改变的影响.研究结果表明：通风量与窗墙比成正比关系;通风量随着建筑物前后表面风压差的增大而增大;当总窗墙比不变时,前后开孔面积越接近,通风效果越好.     

弯管处液液两相流空化腐蚀研究

在集输管线中,油水两相流经弯管时其速度和压力会发生变化,使弯管处的腐蚀程度增加,导致弯管因腐蚀而引起的事故频发。以水为离散相,通过RNG k-ε湍流模型和DPM模型相结合的方法,对管道中的流动状态进行数值模拟研究,得出了管道腐蚀随影响因数的变化规律,并采用Origin软件对模拟数据进行处理,运用正交试验法对数据进行了分析。结果表明,不同的管道参数对空化腐蚀速率的影响是不同的,其中管径的影响最大,水滴颗粒的质量流量、流体的入口速度、管道的弯曲角度次之,弯径比对空化腐蚀速率的影响最小。研究结果可对集输管道的设计和运行管理提供技术支持。     

颗粒属性对输气管道渐缩管冲蚀磨损的仿真预测

在输气管道中，气固两相流对管道内壁造成冲蚀磨损，渐缩管中冲蚀磨损情况尤为严重。利用计算流体动力学相关知识，通过CFD仿真软件建立模型，运用流固双向耦合方程，采用标准k⁃ε模型和DPM模型进行分析。探究入口流速、固体颗粒粒径以及颗粒质量流率对渐缩管冲蚀磨损现象的影响，预测渐缩管中易发生冲蚀磨损的位置以及天然气的最佳流速。结果表明，当入口流速从5 m/s增大到25 m/s时，渐缩管最大冲蚀速率先增加后减小再增加；当入口流速为15 m/s时，冲蚀速率降至最小，为1.76×10－6 kg/（m2•s）；当颗粒粒径从0.5 mm增大到4.5 mm时，最大冲蚀速率先由4.23×10－6 kg/（m2•s）增加至7.56×10－6 kg/（m2•s），而后又逐渐减小至2.68×10－6 kg/（m2•s）；在入口流速为15 m/s的情况下，当颗粒质量流率从0.1 kg/s增大到0.6 kg/s时，最大冲蚀速率从1.76×10－6 kg/（m2•s）增加至1.00×10－5 kg/（m2•s）。渐缩管冲蚀磨损区域主要位于渐缩管喉部下壁面、距离喉部2D区域的收缩管段下壁面及2D区域以外的收缩管段上壁面，并且上壁面冲蚀磨损区域近似呈“U”型对称分布。在输气过程中，气体流经渐缩管的最佳入口流速应为15 m/s。为预防冲蚀磨损，颗粒粒径不宜过小，质量流率需控制在合理范围内。     

水试压后输气管道的清管过程瞬态分析及程序设计

在所建立的水试压后输气管道的稳态清管模型基础上,从瞬态的角度出发,分析了清管球在管道内的运行规律,提出了相应的清管数学模型.根据数学模型和相应的数值计算方法,研制了水试压后输气管道的瞬态模拟分析软件Pigging.着重介绍了Pigging的流程、总体结构和功能设计.根据中国某气田的一条Ф558.8×12.7,总长约106 km的输气管道所提供的相关数据进行了模拟计算.其结果比较符合生产实际,可为任一输气管道的清管通球运行情况的预测和监测提供理论及计算依据.     

水试压后输气管道的清管过程稳态分析及程序设计

综合分析了长距离大管径的输气管道在水试压后,利用清管球擦除管道内试压水的过程.从稳态的角度出发,分析了清管球在管道内的运行规律,提出了相应的清管数学模型,并编写了稳态模拟分析软件Pigging.根据中国某气田的一条φ558.8 mm×12.7 mm,总长约106 km的输气管道所提供的相关数据进行了模拟计算.计算结果表明:在输气管道进行清管稳态计算时,如果设定管道的通球速度,计算出的管道入口压力和流量参数是时时变化的,这在生产实际中较难控制.建议从更切合生产实际的瞬态角度出发分析清管过程.     

波纹翅片管换热器空气侧流动换热的三维数值模拟

基于有限容积法建立波纹翅片管换热器流体流动与传热的计算模型,在不同送风速度工况下,分别对6种不同波纹倾角结构换热器内流体的流动及传热进行了数值模拟,分析了流道内的温度场、压力场及速度场的变化规律,得到了换热量、压降以及出口温度随入口风速变化的规律。结果表明,换热量、压降以及出口温度均随波纹倾角的增加而增大;换热量随着送风速度的加快而增加,压降及出口温度随着送风速度的加快而降低;翅片板间流体的流动与传热存在比较明显的不均性,导致换热管背风侧存在明显的传热"死区"。     

基于规则Sierpinski地毯结构模型的CaO孔道流动特性模拟

基于规则分形结构—Sierpinski地毯结构建立二维分形孔道模型,采用SIM-PLEC算法和k-ε模型,应用Fluent 6.3模拟孔道内流体流动规律,包括流场内速度、压力、气含率和流量,为研究真实CaO孔道内流体流动提供数据。模拟结果表明,气体在Sierpinski地毯结构中流动具有分形特性、对称性和随机性;进口气速与总压降成线性关系;进口气速不影响流场内压力、速率分布;在障碍物后方形成了空气的漩涡,气速越大,漩涡范围越小,且形状趋于规则圆形;不同级数的地毯模型压力、速率分布一致,且2级模型是3级模型的一部分。     

含颗粒的幂律流体两相湍流研究

建立了含颗粒的幂律流体两相流动控制方程，首次对泵离心叶轮内含颗粒的幂律流体两相流动进行了计算研究，计算结果表明：从进口到出口，幂律流体的速度减小，压力随半径增大逐渐升高，且压力面上的压力大于吸力面上的压力；吸力面上的颗粒拟温度小于压力面上的颗粒拟温度，且靠近壁面处的大于叶道中的；最后比较了液固两相流与含颗粒的幂律流体的两相流的流动，流体相的紊动能有一定的差别，而且颗粒拟温度也有较大差别。