离心式细水雾喷嘴结构设计和参数优化

应用FLUENT模拟多种结构形式的离心式细水雾喷嘴内外部流场的压力分布和速度分布,并对喷嘴的3个主要结构参数即进口数目、喷嘴圆柱段长度、出口半径进行正交试验,数值模拟得出各试验喷嘴出口速度,从而得到优化的结构参数。研究表明:压力损失与过渡段圆滑程度有关;流体的速度在喷嘴的收缩段迅速增加;喷嘴出口半径对喷嘴出口速度的影响最大。     

不同压力下细水雾雾场特征参量模拟研究

为研究细水雾雾场特性,定量分析压力对细水雾雾场特征参数的影响,利用计算流体动力学软件 Fluent 对不同压力下细水雾雾场的粒径分布、速度分布、浓度分布等进行数值分析,利用高速摄像技术和激光粒度分析技术对细水雾雾场特征参数的模拟研究进行实验验证。结果表明：流体从喷嘴喷射到连续相空气中后,喷雾形态均保持为圆锥形。细水雾外部流场速度在截面中心处最大,向边缘处逐渐减小。喷头正下方粒子数量最多,随着距喷头水平距离的增加,粒子数量逐渐减小。     

旋芯雾化喷嘴仿真与实验研究

为研究旋芯雾化喷嘴的喷放特性,通过建模仿真了单孔旋芯雾化喷嘴内流场及外流场,研究分析了内流场的雾化机理及外流场的雾滴分布特性,并结合实际喷放验证了仿真的准确性。研究表明：旋芯喷嘴喷放过程中能大幅度提高液体喷放速度,并在喷口处形成空穴,显著提高雾化效率;该喷嘴在低压下即可实现不大于80 μm 粒径的雾化,且粒径分布均匀。     

离心式喷嘴雾化特性实验研究与数值模拟

为研究气液两相流体在离心喷嘴中的流动机理和雾化特性,设计制作了6种可视化的双旋流槽离心喷嘴,采用高速摄像系统,研究喷嘴内部及外部的流动情况。建立了离心式喷嘴内部流动的VOF(Volume of Fluid)模型,基于Fluent软件进行数值模拟,获得了喷嘴内部流动的密度场以及喷口处速度特性。结果表明,进口为纯水时喷嘴内部存在稳定的圆柱状空气核,且喷雾为空心雾锥;当进口为气液两相时喷嘴内部存在圆锥状气液混合区,且喷雾为实心雾锥;模拟结果与实验结果吻合较好。     

喷雾降温效果影响因素的数值模拟分析

采用计算流体力学软件(Fluent)对室外空间喷雾降温过程进行了数值模拟,在不同环境风速、喷雾压力、喷嘴流量工况下,模拟模型区域的温度场、速度场、相对湿度分布。环境风速较小时,局部区域降温幅度大,范围窄,温度梯度大;环境风速增大使液滴飘散效果更好,虽然降温幅度减小,但降温区域分布更广,温度分布更均匀。环境风速较小的地区,可以减小单个喷嘴流量,缩短喷嘴布置间距,使喷嘴作用范围内温度分布更加均匀。环境风速较大的地区,宜适当增加单个喷嘴流量并增大下游喷嘴间距,利用环境风速使液滴飘散。此外,在环境风速较大的情况下还可以适当降低喷嘴高度使人员可感知区域的温降增大。在相同环境风速下,喷雾压力对降温范围与降温幅度的影响较小,可适当降低喷雾压力,以提高喷雾系统运行的经济性。     

喷气涡流纺喷嘴流场的粒子图像测速法测试及分析

为对喷气涡流纺喷嘴中气流流动特性的数值模拟结果进行验证,为喷嘴的设计提供指导,采用粒子图像测速(particle image velocimetry,PIV)技术,对喷气涡流纺喷嘴内的高速旋转流场进行了实验测试。考虑到流场速度高且分布不均匀,采用马赫数相似准则进行测试的难度较大,实验中以水为流动介质,对喷嘴原型和模型采用了雷诺数相似准则,测试了喷嘴模型中不同截面内的旋流的分布特性与流动速度,并与数值模拟结果进行了对比。研究发现:在喷射孔出口截面附近,旋流存在较高的强度,切向速度在近管轴附近的区域内具有较小的数值,且变化幅度很小;随着径向位置向涡流管壁面靠近,切向速度迅速增大并达到最大值,但旋流速度沿轴向向下游逐渐减小;尽管由于实验中未考虑流动的可压缩性,使得实验与数值模拟获得的速度存在一定的差异,但两者所获得的喷嘴内的流动特性与速度分布规律是一致的。结果表明粒子图像测速技术可以用来定性研究喷气涡流纺纱喷嘴中的流场特性。     

集中空调水系统减阻流体性能研究

结合实验对CTAC减阻流体在流道中的减阻性能作了测试，分析了温度、浓度、配比变化对流体减阻性能的影响；应用激光相位多普勒测速仪测量了流体的速度场。研究发现，加入减阻剂后流体的减阻率可达67％，具有明显的节能效果。     

公路直线隧道活塞风现场实测与特性研究

为研究车辆在公路隧道内行驶所形成的活塞风特性,以苏州市独墅湖隧道为原型,通过现场实测以及采用CFD流体仿真动网格技术对隧道内的活塞效应进行了分析。研究结果表明公路隧道中车辆行驶速度的变化对于隧道中活塞风流场的变化趋势影响较小。公路隧道活塞风的速度场分布为靠近公路隧道壁面的活塞风速度变化比较稳定,而处于公路隧道中间区域的活塞风速度会频繁波动。公路隧道中的活塞风速度出现频繁波动主要是湍流脉动的影响。     

曲线隧道施工通风流体速度场影响因素研究

依托金家庄曲线隧道施工通风项目,基于FLUENT有限体积软件对曲线隧道通风进行数值模拟,研究曲率半径、末端风速、末端距离、悬挂位置4个因素对曲线隧道内流体速度场分布规律的影响。研究结果显示:(1)曲率半径使曲线隧道外侧风速相比内侧风速更大,且曲率半径越小这种影响越明显;(2)末端风速和末端距离对曲线隧道内流体速度场的横向分布规律基本无影响,只影响速度场的轴向分布大小;(3)风管悬挂位置的影响较为明显,体现在曲线隧道内远离风管一侧风速明显大于靠近风管一侧风速。本文同时分析了各因素影响的机理,结合金家庄曲线隧道的通风方案,开展现场实测验证了所得结论的正确性。研究成果对曲线隧道施工通风的相关设计具有指导意义。     

地铁用间接蒸发冷却器换热性能影响因素

为解决地铁站冷却塔设置难题,提出了一种采用低速电机驱动旋转布水装置的间接蒸发冷却器,在两种布置方式下,对其换热性能进行了单因素实验,并运用正交实验法对较优布置方式下影响换热器换热的因素进行了分析。结果表明:两种布置方式下,喷嘴与蒸发冷却器的间距、两组换热管束间距均存在最佳值,喷嘴双侧旋转布水优于单侧旋转布水;换热器平行气流布置且喷嘴双侧旋转布水为较优布置方式,此时,换热器换热量随喷水量、转速、空气速度、冷却水进口温度的增加以及喷水温度、空气温度的降低而增大,其中,冷却水进口温度对换热器换热影响最为显著,其他因素对其换热的影响从主到次顺序为:喷水量、空气温度、空气速度、喷水温度、转速、冷却水流量。     

向心透平设计参数优化及数值模拟

将向心透平(以下简称透平)作为研究对象,选取R123作为循环工质。采用热力计算方法,对动叶入口工质速度气流角α_1、动叶出口工质实际相对速度的方向角β_2对透平性能指标(轮周效率)的影响进行计算分析,确定α_1、β_2的最优值。α_1的取值范围为15°～25°,变化步长设定为1°。β-2的取值范围为25°～45°,变化步长设定为2°。在设计参数优化的基础上,采用CFX16. 0软件对透平蜗壳内部速度场、静压分布进行数值模拟。当β_2为25°时,轮周效率、动叶转速均随α1的增大而减小,α_1宜选取15°。当α_1为15°时,轮周效率随β_2的增大先增大后减小,在β_2为34°时轮周效率出现最大值,β_2宜选取34°。动叶转速随β_2的增大持续增大,存在最佳转速(4 354min~(-1))对应轮周效率最大值。蜗壳内的速度场分布非常复杂,径向及周向的速度分布均不均匀。喷嘴出口气体速度很高,一直延伸到蜗壳内部。沿流道流向蜗壳的出口,流体速度逐渐降低,在蜗壳出口形成气体旋涡。蜗壳内静压分布不均,蜗壳的进口处存在呈周向分布的局部高压区,蜗壳出口的静压比较低。     

主动式冷梁内部喷嘴间距变化对其性能的影响

主动式冷梁作为一种新的空调末端装置,对房间的温湿度与气流组织起重要作用,通过改变冷梁内部喷嘴间距,以诱导比、噪声标准、空气分布特性指标作为评价指标对冷梁内部喷嘴间距变化引起的冷梁流体输送性能的影响及经济性变化进行了评价分析,结果表明:喷嘴间距超过48 mm后,冷梁诱导比增幅明显收窄,且噪声超过标准限值;喷嘴间距从36 mm增加到48 mm,满足房间舒适性所需功率节约百分比为3.5%,喷嘴间距超过48 mm后,所需功率反而略有上升。     

盐矿水溶开采管柱结晶THC耦合作用机理研究

盐类矿床水溶开采管柱内流体的输运过程是一个吸热放热、流体运移和溶质扩散的复杂的热-流-传质(THC)耦合作用过程,在复杂的耦合作用下,管柱内流体的各组分易发生物理、化学变化,形成结晶。为了研究盐类矿床水溶开采管柱内流体结晶的机理,以多场耦合理论为基础,采用FLUENT数值模拟软件,对管柱内流体进行THC耦合作用的研究,得到管柱内流体的温度场、速度场以及不同浓度条件下的浓度场。结果表明,当井底流体入口速度为0.7 m/s、温度55℃,地面流体温度30℃的条件下,对于盐类矿床水溶开采管柱内流体,存在一个井底浓度临界值,当井底浓度大于该值时,流体在上移的过程中就会形成结晶,同时对管柱内流体的最大浓度值进行了拟合。模拟结果对工程实践具有一定的引领作用和应用价值。     

水射流设备中关键部件磨损机理的研究

磨料水喷嘴是高压磨料水射流切割设备中的关键部件之一，由于受到磨料粒子的高速冲刷，使它容易磨损失效，不得不经常更换。目前，该喷嘴主要靠进口，使得加工成本过高，影响了高压磨料水射流这种新兴加工方法的推广应用。本文主要研究了磨料水喷嘴的磨损机理，磨损形式及影响高压磨料水喷嘴磨损的主要因素。得出了射流时磨粒磨损和冲蚀磨损是喷嘴磨损的主要原因这一结论，提供了减少磨料水喷嘴的磨损，提高寿命的理论依据。     

恒壁温矩形截面螺旋管传热与阻力特性模拟

在恒壁温条件下,采用数值模拟方法,模拟矩形截面螺旋管内不同转角截面流体的速度场、温度场分布,分析几何参数(螺旋直径、螺距、截面积、截面宽高比)对矩形截面螺旋管传热性能、阻力特性的影响。在转角较小时,矩形截面螺旋管内流体二次流作用不明显,速度场、温度场较均匀且呈上下对称分布,随着转角增大,二次流作用加强,导致最大速度向螺旋管外侧外壁面移动,热量由螺旋内侧壁面(距螺旋圆心近的壁面)逐渐向流体中心区域传递。适当减小螺旋直径可提高矩形截面螺旋管传热性能。增大截面积可显著提高螺旋管传热性能,在选择矩形截面螺旋管几何参数时,应优先确定截面积且宜选择宽扁形的截面。与螺旋直径、截面积相比,螺距对矩形截面螺旋管传热性能、阻力特性的影响可以忽略。螺旋管几何参数对圆形截面螺旋管传热性能、阻力特性的影响与矩形截面螺旋管一致,圆形截面螺旋管综合性能(综合考虑传热性能与阻力特性)优于矩形截面螺旋管。     

水射流冲击含饱和流体岩石介质耦合机理分析

根据含饱和流体的岩石孔隙介质在水射流冲击下包括水射流与岩石、水射流与孔隙流体以及孔隙流与孔隙固相介质三种耦合作用,建立了淹没条件下水射流冲击孔隙介质的耦合分析的理论模型,给出了数值计算方法。按建立的模型计算了出口速度为447.2,547.7和632.5m/s的水射流冲击岩石时水射流流场、岩石孔隙介质内渗流场和应力场的分布规律,为高压水射流破岩机理的研究提供一种新的数值方法。     

日本研制2流体灭火系统的现状

随着建筑物不断地向中高层发展 ,水损问题 ,即在消防活动中自来水的损失及水枪对建筑物和器具的损坏 ,变得日益严重了。为了减少水损 ,日本曾研制成功防止水损的水枪专用喷嘴 ,在全国各消防本部推广使用 ,效果并不显著。由于建筑物进一步高层化 ,并将向深层化发展 ,减少水损就成为消防部门的一个重要课题。为此 ,横滨市消防局与消防研究所、三菱重工业公司合作 ,进行了水 /空气 2流体混合喷雾灭火系统 (以下简称 2流体灭火系统 )的研制工作。目前 ,研制工作虽未告竣 ,但可以肯定 ,这种灭火系统具有优良的减少水损效果。一、研制概况我们知道…     

引射器混合室最佳长度的计算

利用射流理论以及园管中流体作稳定的紊流流动时断面速度场的分布规律，得出了一个简单算式，并分析了引射介质和被引射介绍的密度、容积引射系数、混合室直径、被引射介质的入口面积等因素对最佳长度的影响。     

集中式空调水系统减阻流体性能研究

结合实验对阳离子表面活性剂（CTAC）减阻流体在流道中减阻性能作了测量，分析了温度、浓度、配比变化对流体减阻性能的影响。同时应用激光相位多普勒测速仪测量了流体的速度场。研究发现，加入减阻剂后流体的减阻率可达67％，具有明显的节能效果。     

主动式冷梁诱导性能数值模拟研究

主动式冷梁是一种带新风诱导的气-水换热末端装置。诱导比是衡量主动式冷梁诱导性能的重要指标,在一次风量稳定的情况下,诱导比大的主动式冷梁冷却能力高。通过改变冷梁喷嘴直径、喷嘴收缩角和喷嘴间距,采用CFD软件对冷梁的诱导性能进行模拟研究,计算分析一次风量下诱导比的变化规律。结果表明:选用直径小的圆柱型喷嘴或收缩角小的喷嘴,且喷嘴间距分布在36 mm~72 mm之间,主动式冷梁可获得较高的诱导比。