气-固两相流双层雾化器上层锥角参数的数值模拟与优化设计

为了研究气-固两相流双层雾化器的上层辅助雾化器锥角大小对雾化后液滴的大小以及整个雾化过程稳定性的影响,基于设计的一种新型气-固两相流双层雾化器方案,通过运用Solid Works软件构建出气-固两相流双层雾化器的三维实体模型,并采用Fluent软件对模型进行数值模拟,探讨双层雾化器的结构和工艺参数对流场的作用规律,研究气-固两相流双层雾化器在不同上层辅助雾化器锥角参数时的流场特征。结果表明,最优上层辅助雾化器锥角为40°。     

明渠水气两相流数值模拟

本文采用紊流代数应力模型计算了明渠强迫掺气水流掺气设施后的两相流动,通过求解气相的质量守恒方程求得两相混合物的掺入浓度分布。算例与实验资料比较,结果基本吻合,表明这种模型是合理可行的。     

不同流量对催化裂化烟气轮机内部气-固两相流动的影响

基于欧拉-拉格朗日模型,对催化裂化烟气轮机内部气固流动特性进行数值研究;采用可压缩流体的k-ε双方程湍流模型,分析2种入口烟气流量对催化裂化烟气轮机内部流场及颗粒运动的影响。结果表明,随着流量的增大,静叶流道内静压、静温、分子黏度、动叶出口截面的气流速度有增大的趋势,颗粒的运动轨迹呈现向动叶叶片靠近的趋势,颗粒浓度在叶片上的分布呈增大的趋势,颗粒沉积速率较大的区域范围呈扩大的趋势。     

压力型雾化喷嘴射流喷雾气-液两相流数值模拟

为了研究喷雾压力和环境气流速度对射流喷雾的雾化效果及喷雾雾场的均匀性的影响,基于流体力学理论,建立压力型喷嘴喷雾的数值计算模型,利用计算流体动力学软件Fluent对喷雾雾场进行气-液两相流数值模拟研究,并通过大量的数据统计定量分析雾滴粒径的分布情况。结果表明:在喷射压力一定时,风速越大雾滴飘移能力越强,风速过大或过小都将严重影响雾化雾场的均匀性;在一定范围内喷射压力越大,雾化效果越好,所形成的雾滴平均粒径越小。     

气／固两相流流速的相关测量

本文就管道内固体物料(气/固两相流)流速的相关测量技术进行了探讨和研究,并设计和制作了一种新型电容传感器、变换器、以及全软件式实时相关器(包括接口电路和相关软件),相关测速误差约±1%。     

煤粉气-固两相流的超声衰减特性

以颗粒相在整个检测空间内均匀分布为前提,采用McClements理论和Bouguer-Lambert-Beer定律共同描述煤粉气-固两相流中超声衰减特性,建立超声衰减系数与气-固两相流相关参数的理论关系,通过数值模拟,分析超声衰减随着颗粒相体积分数、超声频率、颗粒粒径变化的规律。结果表明,超声频率越高衰减系数越大;声衰减系数随着颗粒相体积分数的增大线性递增;选用某固定频率检测,测得2个体积分数下的声衰减系数即可确定衰减-体积分数曲线斜率,从而实现任意衰减系数对应的颗粒相体积分数测量;在相同的体积分数下,煤粉颗粒粒径为10～200μm,声衰减系数随着颗粒粒径的增大单调递减,当煤粉颗粒粒径大于200μm时,声衰减系数对煤粉颗粒粒径不再敏感。     

液体金属和合金的固-气两相流雾化的研究

采用铁粉作为固体雾化介质,研究固-气两相法的雾化工艺。通过对Al-30％Si的研究,结果表明:固-气两相流雾化制粉与普通气体雾化相比,能有效减小雾化粉末的粒度,提高细粉收得率,普通气体雾化制粉得到的粉末平均颗粒尺寸为150μm,固-气两相流雾化粉末的平均颗粒尺寸为50μm;使冷却速度显著提高,达到10~4～10~5K/s,相比普通气体雾化提高了10～100倍,使Al-30％粉末的微观组织明显细化,固-气两相流能量利用率增加。     

液环真空泵内气液两相流动的数值分析

液环真空泵是广泛应用于石油、化工、冶金、矿山、电力、轻工等行业的基础设备.液环泵内的流动属于十分复杂的非稳态气液两相流动,目前还存在着能耗高、效率偏低等问题,而现有的理论分析无法准确描述液环真空泵内气液两相流动状况.本文运用FLUENT流动软件中的多相流欧拉分析方法结合滑移网格技术,模拟计算一单级单作用液环真空泵三维非稳态气液两相流动问题.计算区域包括液环泵进出气段、叶轮、进水管及泵体,滑移界面分别设置在液环泵的进、出气段与叶轮之间的交界面以及叶轮出口与泵壳间的交界面.模拟计算包括液环真空泵内气液两相流速、压力、两相分布等内容.计算结果表明:本文所采用的分析方法和手段,可以较好的模拟分析计算液环真空泵非稳态气液两相流动问题,对实现产品的优化设计,具有重要的工程指导作用.     

固—流两相介质耦合失稳问题的非线性数值模拟

本文在多相介质力学 的理论基础之上,建立了有限变形下煤与瓦斯突出的固－流两相介质耦合变形力学的基本理论,数学模型和非线性有限元方程。给出了煤与瓦斯突出的强度条件和失稳条件。煤与瓦斯突出失稳的临界条件对应着固相（煤体）的总刚矩阵奇异。即煤体变性出现分叉现象。根据这一理论对煤与瓦斯突出问题进行了数值模拟。     

垂直上升管内气液两相流动特性的数值模拟

某空间模拟器的液氮制冷系统采用了结构简单、可靠性高、最节能的重力自循环系统.基于气液两相流理论,建立了垂直上升管内液氮气液两相流动的一维均相流模型;数值模拟不同入口压力下的管内压力、质量流量、管壁温度和质量含气率等参量,研究其变化规律.计算结果表明,建立的数学模型能够详细描述重力自循环系统垂直上升管内液氮流动的流体动力特性,为空间模拟器液氮制冷系统的研制提供了重要的基础数据和理论参考依据.     

涡轮分级机分级轮流场的数值模拟与分析

为进一步研究涡轮分级机流场中的分级轮径向速度和分级区流场分布情况,更好地指导涡轮气流分级机的设计、优化和运行,通过用FLUENT6.2中的分离-隐式求解器对涡轮分级机的流场进行了模拟与分析。主要针对分级机径向速度的均匀性分析,并与实验进行比较。结果表明:进入分级轮的气流径向速度不均匀,分级轮的高度越高,径向速度越不均匀,较高的分级轮会有部分气流外溢,外溢位置、大小与分级轮的高度相关,从而引起进入分级轮的径向气流速度反而增大,高径比最好为0.3～0.5。     

湍流超细粉碎机粉碎腔内流场的数值模拟

为了认识粉碎腔内的流场结构和流动状态,提高粉碎设备的加工效果,本文中根据湍流超细粉碎机的实验设备,建立了单曲率叶型的曲线方程,并借助先进的CFD技术,在FLUENT软件中,对用Pro/ENGINEER建立的计算模型进行了验证,模拟了两种不同叶型时湍流超细粉碎机粉碎腔内的单相三维紊流定常流场,直观显示了粉碎腔内的速度分布特性及两种叶型时粉碎腔内速度的区别,为认识粉碎腔内的流场结构和叶型的改进提供了直观的模拟结果。     

基于气液两相流的聚合物气辅挤出数值模拟

为了更准确地反映气辅挤出中气体对熔体成型的影响机理,建立了气液两相流模型,对不同气压作用下的熔体挤出成型进行了有限元数值模拟,得到了气辅作用下熔体的流速、压力降和第一法向应力差等分布。与完全滑移边界条件的模拟结果对比发现,基于气液两相流的气辅挤出,熔体的流速、压力降和第一法向应力差等物理场均存在较大变化。实验也验证了熔体挤出成型受气压的影响较大。对模拟和实验结果分析表明,气体的辅助作用对熔体产生的第一法向应力差,是造成熔体流速、压力降和成型产生变化的主要原因。而这些是以完全滑移边界条件气辅模拟方法无法体现出来的。因此,气辅挤出模拟需要考虑气体层对熔体成型的影响,并且在实际气辅挤出加工中,需要合理地设置气压等工艺参数。     

立磨选粉机操作参数对分级流场影响的数值模拟

采用离散相流体模型和RNG k-ε湍流模型,对涡轮式立磨选粉机内的气-固两相流场进行数值模拟,对比分析不同操作参数下的速度场、压力场和设备分级效率,获得转笼转速和系统风量对选粉机分级流场的影响规律,并进行相关的试验研究。结果表明,较低的转笼转速和过大的系统风量均会引起叶片间退行面处正漩涡的产生;转笼转速过高或系统风量较小时,分级叶片间的进入面处会出现反漩涡。正、反漩涡的产生均加剧了分级叶片间的速度波动,严重影响了分级流场的稳定性,同时也导致选粉机循环负荷的增加。综合数值模拟与试验分析,系统风量为5 500 m3/min与转笼转速为55 r/min是SMG5500型立磨选粉机的最佳参数匹配。     

涡流分级机异形叶片的数值模拟与试验研究

采用标准k-ε湍流模型和随机颗粒轨道模型及其两相耦合求解对叶片间气-固两相流场进行数值模拟研究,设计一种外侧后弯、内侧前弯的涡流分级机"Z"形转子叶片,并以叶片间的流场作为模型,讨论不同前弯、后弯倾角下的流场规律。结果表明,叶片外侧后弯使叶片迎风面的高速反冲气流迅速将叶片背风面的惯性反旋涡抵消;叶片内侧前弯使叶片间流场出口处附近的前倾气流迅速流出,减少回流现象,因此该异形叶片能减少叶片间的局部涡流,有利于分级的进行。试验结果表明其分级效率和分级精度都有明显提高。     

湍流粉碎机吸入腔流场的数值模拟

应用三维粘性流动计算软件NUMECA对湍流粉碎机的吸入腔进行了定常三维紊流流场的数值模拟,得到了吸入腔内部流场的压力、速度分布,直观显示了吸入腔内部的流动现象,为后续阶段的整机联算奠定了基础。     

螺旋送粉器内流场的三维数值模拟

为了给螺旋送粉器内流道优化提供理论依据,根据气-固两相流输送的相关理论,运用Eulerian-Lagrange数学方式,采用FLUENT软件,通过离散相模型对螺旋送粉器内固体颗粒的轨迹进行数值模拟,主要研究螺旋送粉器的转速对其输送性能的影响,及不同直径粉体颗粒轨迹。结果表明:气体速度和粉体颗粒大小是影响螺旋送粉器送粉性能的关键因素。     

气流分级机流场的数值模拟与优化

运用计算流体力学数值模拟的方法,研究气流分级机的内部气流流场情况,并对于分级机的工作参数进行优化。通过采用滑移网格技术模拟分级轮在气流分级机内的旋转,用结构网格与非结构网格结合的方法对气流分级机进行网格划分,主要研究了分级轮不同叶片数(4、6、12片),不同转速(500、1000、2000、3000r/min)下分级机内部流场情况并给出了相关解释。通过对不同参数的比较给出了优化的参数。模拟结果表明,分级轮转速越高、叶片数越多,分级效果越好。     

O-Sepa选粉机转子结构对流场特性的影响

针对O-Sepa选粉机转子底部的不同结构进行分析和数值建模,采用FLUENT软件对其进行计算流体动力学的分析,探讨底部结构对选粉机流场特性的影响,分别对4种不同底部结构的O-Sepa选粉机模型进行相关分析和计算流体动力学的模拟仿真。结果表明:不同底部结构其底盘周围的流场也不同,对环形区域的流场也有一定的影响。     

气力分级机叶片长度对分级区流场的影响的数值模拟研究

利用Ｐｈｏｅｎｉｃｓ 流体力学软件对转子型气力超细分级机不同长度的转子叶片间的流场进行了数值模拟。对不同长度和不同角度的叶片间流场的数值模拟结果表明,叶片长度增加,叶片间进行的层流状态也增多,而保持叶片间流场的层流状态是进行超细分级的先决条件。因此,增加叶片长度可以改善分级机的分级效果。对该模拟结果进行的理论分析证明了模拟的正确性。