射流曝气法研究

本文在试验研究的基础上,分析了单喷咀双级射流器的充氧机理,充氧效率。提出了用于污水生化处理的射流曝气器的设计理论与实例,根据射流曝气的特点,研究了射流曝气池池型及其设计原理。介绍了几种合适的池型实例。     

排放角度对平面负浮力射流的影响及射流远区特性分析

采用κ-ε湍流模型和混合有限分析算法,对静止环境中多排放角度的平面负浮力射流进行了数值模拟,分析了射流角度和出口密度弗汝德数对负浮力射流特征量的影响,给出了考虑排放角度的最大上升高度计算公式.分析了垂直射流的远区特性,高密度流体以异重流形式向下游流动.     

四角切圆燃烧锅炉底层燃烧器区域流场数值模拟

基于控制容积法,采用RNGκ-ε湍流模型对某600 MW四角切圆燃烧锅炉的底层燃烧器区域流场进行了数值模拟.通过比较和分析不同射流速度的流场发现:射流速度影响实际切圆直径和动态旋转切圆气流的旋转流动速度;射流末段上游区域和动态旋转切圆中心均存在回流,这将有利于烟气与一次风的混合.     

射流主动流动控制对舰船甲板流场的影响

随着舰船的发展和大量应用,舰船甲板流场的分析与控制的重要性进一步凸显出来。为改善舰船甲板流场,提出了一种新型的基于射流装置的主动流动控制方法,并以直升机桨盘位置为例分析了不同射流装置参数对于直升机桨盘流场优化的效果。首先基于Navier-Stokes方程建立了舰载直升机甲板流场的数值模型,以研究基于射流主动流动控制对舰船甲板流场的影响。然后该方法选取k-ε湍流模型,并通过算例验证了方法的有效性。最后模拟得到添加射流装置的舰船甲板流场流线与速度分布,结合流场信息对旋翼受力的影响对比分析了加装射流装置对舰船甲板流场的流动控制作用。结果表明：上射流的添加可以使得甲板流场中回流区的影响范围减小,从而使得桨盘流场速度梯度减小;桨盘流场速度梯度的减小可以有效降低旋翼气动力变化和响应水平;不同的来流角下添加上射流装置均能通过控制甲板流场从而减小响应,提高直升机的安全性。射流速度对流场控制效果影响显著,应结合射流装置安装位置选取最优射流速度从而达到较好的控制效果。     

合成射流物理参数对控制翼型流动分离的影响

应用计算流体力学(CFD)技术数值模拟了合成射流对NACA0015翼型流动控制的影响.合成射流施加的位置分别距离翼型前缘12%c、30%c和70%c（c为翼型的弦长）,研究分析在不同位置施加合成射流,控制流动分离的效果随攻角和射流偏角的变化趋势,对组合射流的位置、相位角和动量系数进行研究.以二维不可压非定常Reynolds-averaged Navier-Stokes（RANS）方程模拟非定常分离流动,采用SST湍流模型,压力修正采用压力隐式算子分裂（PISO）算法,时间积分采用隐式处理方法,空间离散采用二阶迎风格式.通过对数值模拟结果的分析表明：1）12%c、30%c和70%c等对应的射流情形,采用切向射流均优于法向射流的控制效果; 2）对于组合射流和单一射流,射流位置应靠近分离点或在分离点之前,才能达到流动控制的目的,射流位置越靠近分离点流动控制效果越佳;3）组合射流选择合适的相位角,可以增强流动控制的效果.     

射流偏转及实际炉膛切圆的分析计算方法

首先介绍了在切圆燃烧炉膛内燃烧器流偏转方面的研究现状,然后根据对炉内流动工况的观测,提出切圆燃烧炉膛内燃烧器射流的运动在本质上是横向气流射流的运动,在分析这个充动模型的卷吸及所受作用基础上推导出射流偏转的计算方法,并针对典型６００ＭＷ的炉膛进行了计算及试验验证,计算及实验验证表明,这一方法可以成功地预测四角切圆燃烧炉膛内燃烧器射流的偏转和实际切圆大小对切圆燃烧器的设计有一定的指导意义。     

基于合成射流风力机翼型气动特性的数值模拟

在翼型上引入射流,以较小流动干扰对翼型表面绕流进行主动流动控制,从而达到延迟失速、抑制分离、增升减阻的目的.通过数值模拟方法,分析了合成射流中的参数射流偏角、动量系数和无量纲频率对翼型气动特性的影响.结果表明,合理地选择射流参数可以达到抑制翼型流动分离、实现增升减阻的目的,得出了相关参数与翼型特性之间的关系曲线,为下一步射流器的选择与控制提供了一些有意义的帮助.     

曝气池内气液两相流CFD模拟及分析

生物流化池是微污染水源水生物预处理的核心处理构筑物,载体在池内的流化效果是工艺运行的关键,而曝气作用对曝气池中气液两相分布及其流动规律的影响又至关重要.本研究运用CFD软件对曝气池内气液两相流动问题进行了数值模拟,分析比较了相同的曝气管间距不同的曝气强度情况下气相体积分数、气液两相流场速度以及曝气池内气液两相的流动规律.结果表明在本文所模拟的工况下曝气管间距一定,曝气强度越大,曝气池内的含气率越高.考虑到能耗的因素,当曝气强度是4.5m3/(m2·h)时具有最佳的效果.     

浅水流动环境中垂向缝隙射流的数值模拟

为探求浅水流动环境中缝隙射流的流动规律,提出射流的影响范围公式与流动转变条件.应用体积率（VOF）方法跟踪处理自由水面,利用重组化群（RNG）紊动动能-紊动耗散率（k-ε）模型,对浅水流动环境中垂向缝隙射流进行数值模拟.研究流速分布和自由水面位置,对比数值模拟与物理模型试验结果,分析流动转变条件.结果表明,计算结果与试验结果吻合较好,射流出口断面垂向流速分布符合半无限域中射流流速的衰减规律,流速场分布及自由水面位置在小流速比、临界流速比及大流速比下存在不同特性,自由水面隆起高度和流速比、水深比有关,射流对上游的影响距离随流速比增大而增大.     

倾斜入射的横向紊动射流温度场的数值模拟

基于控制容积法,采用Realizablek-ε湍流模型对135°倾斜入射的横向紊流射流流场下游的流动和传热特性进行了数值模拟。通过比较和分析不同吹风比对横向紊动射流温度场的影响,结果表明:随着吹风比的减小,射流对主流温度场的影响范围沿垂直方向和沿横向减小;低速度比时,射流对近下游区壁面附近的温度场的影响较大,但对远下游区的影响并不好于较高吹风比的情况;在不同的吹风比时,近下游区受到射流的影响都是最大的,且射流在近下游区域的流动发生了分叉现象。     

燃烧室内旋流流场的数值计算

本文用N—S方程描述了中心射流为直射流、外射流为旋转射流同时进入扩张燃烧室的轴对称气体流动。计算了外射流在不同旋流数时及内外射流流量比不同时燃烧室内的速度分布。湍流模型采用SGS方法。计算结果与实验值相比较,表明所采用的计算方法及湍流模型是方便、可行的。     

偏导射流式伺服阀前置级流场建模及特性分析

针对偏导射流式伺服阀前置级的复杂结构对其内部流场及特性的影响,本文提出了一种基于附壁射流理论的前置级流场模型,对油液在射流盘内的整个流动过程进行了完整的分析计算,得出了表征射流附壁特性的理论表达式,并基于实际的偏导射流伺服阀前置级结构尺寸,推导了前置级压力增益的理论计算公式。计算了前置级射流流场的附壁特性,并建立流场二维网格模型,对其附壁现象进行了数值模拟与分析对比;对影响前置级压力增益的因素进行了仿真验证;设计了压力增益测试试验,能够间接测得前置级的压力增益值。结果表明,理论计算、数值模拟及试验测试三者结论一致,证明了应用附壁射流理论对前置级流场进行建模的合理性,确定了影响此类伺服阀前置级压力增益的关键结构参数为:射流盘接收器入口间距、偏转板导流槽侧壁倾角以及偏转板距射流盘喷口侧的间距,为此类伺服阀的结构优化及性能改善提供了技术支撑。     

三维非轴对称直流电弧射流过程数值模拟

基于磁流体动力学(MHD)理论,建立了三维非轴对称电弧射流流动-传热-电磁耦合模型,对直流电弧的流动、传热、电磁之间存在着的耦合过程进行了分析,模型计算结果与已有的文献数据结果进行了比较,结果吻合较好.采用有限体积法对电孤射流的温度场、流场以及电磁场进行耦合数值求解,研究了电弧在时间和空间上演变过程炉内温度场、流场的分布.输入电流为2160A时,电弧最高温度达到20000 K,最大射流速度达到1600 m/s.电弧从阴极到阳极的射流形态呈现螺旋偏转,电弧的温度场、流场分布在时间和空间上发生剧烈变化,这和文献报道的二维轴对称直流电弧模型得出的结果有明显区别.研究结果可进一步加深对直流电弧炉的起弧、偏弧以及冶炼过程的理解,对研究直流电弧形态的变化规律和电弧炉内传热过程有一定的实际指导意义.     

横流中紊流射流的三维数值模拟

从空间平均的非恒定三维不可压缩Navier-Stockes方程出发,采用Smagorinsky涡粘性模型模拟湍流,对横流中的射流进行了数值模拟.数值计算中采用了原始变量法,偏微分方程组的空间离散采用Galerkin有限元法,时间离散则采用半隐式.结合水槽实验,对比分析了无浮力和存在浮力两种流动情况下的射流流速场、射流轨迹线以及轨迹线上的流速.计算结果与PIV的实测流场比较表明,计算基本反映了实际的射流流动特点.计算与PIV实测流场得到的射流轨迹线基本一致,轨迹线上的流速两者相差一般在5%左右.     

曝气池动力学模型的参数估值

本文利用污水厂日常监测数据,对曝气池动力学模型的参数进行了估值.模型验证结果表明,该估值方法使模型的可靠性得到较大提高,模型输出值比较真实地反映了系统的实际输出。     

脉冲液体射流泵能量平衡的理论研究

运用能量平衡分析原理,推导出了脉冲液体射流泵主要流动部件的能量损失压力比的表达式,并对流动部件的能量转化与耗损及其对脉冲液体射流泵基本性能的影响进行了分析,证明了脉冲频率是影响脉冲液体射流泵能量及质量传递的主要因素,脉冲射流是提高射流泵传能及传质效率的有效途径.     

快背式MIRA模型射流主动控制气动减阻研究

利用CFD仿真软件STAR-CCM+,对类车体MIRA模型的尾流场进行仿真研究。采用主动控制减阻技术的流动控制方式, 应用定常射流的方式控制尾流场的流动结构,探讨射流减阻的减阻措施。使用雷诺时均法SST k-w湍流模型对快背式MIRA模型尾部流场进行数值仿真,对尾部各个可能减阻的位置做了研究,找到最好的减阻工况,并分析了尾部涡流的变化,发现通过控制模型尾部的分离涡,可以改变车体的压力大小,从而减小模型的压差阻力,实现减阻的目的。     

活性污泥系统数学模型的探讨

对活性污泥系统数学模型进行了探讨，确定了曝气池有机负荷及难降解物质浓度，以Ｍｏｎｏｄ公式为依据，分别对完全混合式和推流式曝气池进行了数学分析，结果表明，两种曝气池的动力学模型有相似的形式。     

水下射流挖沟机喷冲臂的设计与优化

为了防止海底管缆受到人为和自然环境损害,目前广泛采用射流挖沟机对管缆进行海底开沟埋设。针对射流挖沟机喷冲臂的形状设计和优化的问题,探讨不同设计方案对喷嘴流速的影响。在相同入口压力条件下,考虑管道沿程损失和不同深度处喷嘴出口处的静压,采用理论分析和CFD数值模拟相结合的方法进行喷冲臂形状设计。建立了一个有效的喷冲臂内部流动问题的数值模型,基于该模型计算了自主设计的3种喷冲臂内部流动并得到了最优喷冲臂设计方案。研究结果为今后射流挖沟机的研发提供了参考。     

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.