水平转竖直弯管粗颗粒气力输送特性数值模拟

为了明确水平转竖直弯管中粗颗粒的输送特性,在实验验证的基础上,利用计算流体力学与离散元(Computational Fluid Dynamics and Discrete Elements, CFD-DEM)耦合数值模拟方法对直径2.5 mm、高3.3 mm粗颗粒在水平转竖直弯管中的输送流型、速度、质量流量和气相压力变化进行了研究。研究表明：在起送阶段,弯管料栓具有蓄能作用,难以一次过弯的颗粒会在弯管中自发组成形态稳定的料栓,待蓄能完成后继续过弯运动;沙丘流的输送速度小、平均质量流量高,束状流的输送速度大、平均质量流量低。在稳定输送阶段,固相流型、速度、质量流量波动相对稳定,弯管段的压降和颗粒平均速度在前后半段表现出明显差异;前半段压降小、等压线波动大、颗粒平均速度快;后半段压降大、等压线波动小、颗粒平均速度慢;水平管段颗粒流型为稳定分层流,弯管段前半段颗粒流型为束装颗粒流、后半段为颗粒堆积分层流,垂直管段颗粒流型随管道延伸在向悬浮流发展。     

钢质颗粒可控注入装置输送特性

固体颗粒输送机广泛应用于石油、化工、建筑等多个行业,用于输送各种用途的固体颗粒。然而,在高压条件下,如何将钢质颗粒从高压容器中稳定、均匀地输送高压流体中,并实现速度可调,仍然是一个关键的挑战。文中通过设计钢质颗粒可控注入装置整体及筒体,开展颗粒可控注入装置注入实验,阐明高压下钢质颗粒注入装置的输送特性。该研究对于提高钢质颗粒的输送效率具有重要意义。     

共轨管磨粒流加工介质黏温特性数值模拟分析

基于固-液两相流体耦合理论,利用相关磨料介质黏温特性数学模型,采用固一液两相Mixture模型和标准k-8湍流模型相结合的求解方法,以共轨管小孔为研究对象,选择不同的初始温度和加工工艺规程,对流道壁面温度及湍动能进行数值分析。通过数值模拟分析,得到共轨管孔壁温度、湍动能对磨粒流加工过程的影响,为磨粒流光整加工提供了理论依据。     

匀转速下等质量非球形颗粒运动特性研究

基于DEM方法,研究了四种形状颗粒在匀速转动圆筒中的运动特性.研究了球形、直线形、三角形和正方形塑料小球的加速分层状态、受力特性和加速过程的流动特点.研究结果表明,其加速过程的流动特性无明显差别,颗粒的总受力和平均受力在加速过程中由于形状不同呈现出了不同的特点,颗粒稳定转动后其总受力状态差别不大,但是平均受力值不同.研...     

基于颗粒受力的旋风分离器冲蚀机理的研究

为了对旋风分离器壁面冲蚀磨损机理进行研究,采用RSM模型和DPM模型对分离器内部气相流场和颗粒运动规律进行双向耦合瞬态求解,并运用自定义函数对失效壁面颗粒的受力进行研究。结果表明:常规旋风分离器中容易失效的部位主要是顶部区域顶面以下25 mm范围内的入口目标区域,筒体部分的局部穿孔以及灰斗底部的冲蚀磨穿。该区域呈现出明显的固体颗粒聚集的现象,从单颗粒的受力分析得出,中间粒径颗粒和大粒径颗粒在筒体顶端和锥体底部的受力平衡是导致灰带出现的主要原因,从而加剧了顶部和灰斗区域的冲蚀磨损。     

基于计算流体力学模拟的下沉与上浮颗粒在搅拌槽内的固液悬浮特性

采用多重参考系(Multi-reference frame,MRF)法处理桨叶旋转和以颗粒动力学为基础的Euler-Euler双流体模型,对下沉颗粒和上浮颗粒分别在双层涡轮桨搅拌槽内的固液悬浮特性进行数值模拟研究。得到搅拌槽内宏观流动场和下沉颗粒与上浮颗粒的固含率分布,并考察操作条件对两类颗粒悬浮特性的影响。数值模拟的液相速度分布和流型与文献试验结果吻合良好。研究结果表明,上浮颗粒与下沉颗粒的固液悬浮特性有很大的差别。下沉颗粒固含率分布总体上随轴向高度的增加而降低,固含率在槽底中心处最高,而在循环涡涡心、叶片和挡板的背流面则相对较低,上浮颗粒的固含率分布则与上述下沉颗粒分布趋势相反。搅拌转速增大使下沉颗粒固含率在循环涡涡心有下降趋势,而上浮颗粒固含率则有所增加。平均固含率降低或颗粒尺寸减小有利于两类颗粒均匀悬浮,平均固含率或粒径增大使下沉颗粒和上浮颗粒分别更易于在槽底和液面中心处聚集。     

旋流分离器中固体颗粒随机轨道的数值模拟及分离特性分析

在考虑液相与固体颗粒之间相互作用的条件下,对液相采用雷诺应力模型(RSM),固粒采用随机轨道模型成功地模拟出固体颗粒的运动轨迹,这形象地反映出固体颗粒在旋流器中的分离过程。分析颗粒运动迹线表明颗粒粒径、颗粒注入位置以及颗粒在循环流中的流动特性等方面对分离性能都存在着很大的影响;另外,利用底流与溢流排出的颗粒数量比例来确定粒级效率,在与试验值比较后发现两者相近,从而为确定粒级效率提供了又一种方法。     

离心泵平衡孔位置对轴向力及外特性的影响

以离心泵平衡孔平衡轴向力的方法为研究对象,利用计算机CFD技术和试验研究相结合的方法,对平衡孔径向位置与平衡轴向力的效果和泵的外特性的关系进行了深入研究。研究表明,平衡孔位置对轴向力和外特性影响有一定的规律,对平衡室内压力影响显著;随着平衡孔位置径向半径增大,平衡室内整体压力增大,轴向力也越大;径向半径越小,平衡轴向力的效果较好,但泄露量大,扬程和效率略有降低。     

螺旋鳍片管换热过程三维数值模拟及性能评价

基于三维有限元模型,采用ANSYS的二次开发语言APDL编写仿真程序,对工作在锅炉省煤器中的螺旋鳍片管的换热特性进行了数值模拟.基于仿真模型分析了管内冷水速度、管外烟气温度变化对螺旋鳍片管换热性能的影响.提出了一种以热流边界层宽度及温度梯度为依据进行定性分析,以传热效率为依据进行定量分析或优化设计目标函数的螺旋鳍片管三维仿真结果评价方法.研究结果表明,为基于有限元分析技术进行螺旋鳍片管换热器的结构优化设计奠定了基础.     

烟气转换阀流场特性及颗粒随机轨道的数值模拟

运用计算流体动力学（CFD）方法对烟气转换阀中的离散两相流场进行了数值模拟。在考虑气相与颗粒固相之间相互作用的前提下,对气相采用带旋流修正的k-ε模型,对颗粒固相采用随机轨道模型,成功地模拟出颗粒的运动轨迹。计算结果表明：阀体内的流场分布可分为4个区域,每个区域内的压力和速度分布存在明显不同的特征;另外,颗粒粒径、颗粒在入口的初始位置对颗粒运行轨迹和时间有很大的影响。该方法为阀体结构的优化设计提供了理论依据。     

离心泵平衡孔面积对轴向力及外特性影响的研究

以IS100—65—250型离心泵为研究对象。利用CFD数值模拟与试验研究相结合的方法,对离心泵平衡孔进行了深入研究．探讨了平衡孔面积与平衡轴向力的效果、泵的外特性之间的关系。结果表明。在0≤K≤4范围内,轴向力F随K值的增大迅速减小：但在K〉4以后．随着K值的增大,轴向力减小的趋势变得非常缓慢。在密封环正常工作情况下,以轴向力减小85％为标准,对IS100—65—250型离心泵可选取K=6;如果考虑到密封环磨损后轴向力增大的因素,可适当增大K值到7．2,即平衡孔直径选取9～9．5mm。通过模拟得到的轴向力大小与利用公式计算值吻合度好,数值模拟结果与实验研究结果相一致。     

强风沙环境下高速列车气动特性及冲蚀性研究

为研究高速列车在风沙环境中运行时的空气动力学性能及冲蚀特性,基于Navier-Stokes方程和标准κ-ε方程控制模型,运用FLUENT软件中离散相模型（DPM）对沙粒进行离散化处理,对气流进行连续化处理。数值模拟了高速列车运行速度为250km/h,风速为20m/s时,高速列车在风沙环境下的表面压力、气动阻力、黏性力及冲蚀特性,采用欧拉-拉格朗日方法进行求解计算。研究结果表明：列车在高速运行时最大正压主要在分布在车头鼻翼处,受风沙影响时列车的表面压力有所增大;列车运行的速度越大或沙粒颗粒直径越大,车头冲蚀越严重;在风沙环境下行驶时,头车阻力系数增加了32%,车尾增加了25%,升力和黏性力有不同程度的减少。     

磨粒流加工的固液两相流模型及压力特性模拟

以FLUENT软件为计算平台,采用Spalart-Allmaras固液两相Mixture湍流模型对磨粒流加工过程中磨粒流的流动形态进行了数值模拟,结果表明：增大压力差可提高通道中流体的平均速度,增大边界层与壁面流速差可提高加工效率;通过改变进口压力得到非稳态流场,能够使近壁面处的磨粒数目增多,有利于加工效率的提高。同时,模拟结果还反映了黏度对磨粒流加工有重要影响。数值模拟结果为磨粒流加工过程中的参数选择提供了参考依据。