射水式喷射加热器结构设计计算与分析

应用气体动力学理论,参照一维等压混合分析方法,对射水式喷射加热器结构设计进行了研究,列出各主要结构尺寸的计算式。分析了主要结构参数对喷射器工作性能的影响,得出水喷嘴的出口截面离混合室入口截面距离,及水喷嘴出口截面与混合室喉部的截面比等主要参数对喷射器工作性能的影响规律。     

几何结构参数对喷射器性能影响的数值模拟

通过Fluent软件对CO2工质在喷射器中的流动进行模拟, 同时通过改变工作流体和引射流体的入口压力研究喷嘴临界截面直径对喷射系数的影响。模拟结果表明: 当保持喷射器的基本工作参数不变, 引射流体入口压力为一定值时, 喷射器喷射系数随喷嘴临界截面直径的减小而逐渐增大; 当保持喷射器的基本工作参数不变, 工作流体入口压力为一定值时, 喷射器喷射系数随喷嘴临界截面直径的增大而逐渐减小; 在喷射器的基本工作参数保持稳定时, 可以通过提高引射流体入口压力及工作流体入口压力2种方法提高喷射系数。     

不同进料方式下气液喷射器内流体流动和混合特征

利用Fluent模拟了喷射器内气液两相在不同进料方式下(气体进口中心线与液体进口中心线偏移量不同)的流体力学和混合特征。其中A方式偏移2.5 mm;B方式偏移0 mm;C方式偏移4.0 mm,此时气体与液体完全相切进料。结果表明:在相同的喷嘴速度时,A方式下喷射器压力降与空气卷吸量最大,C方式下气体和液体的碰撞机会少于其他进料方式,压力和空气卷吸量最小,B方式下喷射器压力降与空气卷吸量居中;而混合效果随着偏移量由大到小(C、B、A)依次增强,但是增强效果不很明显。同时,还以C方式为例讨论了喷射器内喷嘴速度与压力降及空气卷吸量的关系,两者都随着喷嘴速度的增大而增大,且喷射器的压力降与空气卷吸量呈显著的线性相关,相关系数高达0.984。根据模拟结果分析,当3种进料方式压力降相同时,C方式气体卷吸量最大,即相同喷射性能时C方式的能量损失最小。     

密实移动床离子交换装置中喷射器的结构优化及输送性能

建立了密实移动床离子交换实验装置,并采用喷射器输送离子交换树脂颗粒.实验研究了喷射器的相对喉嘴距、喉管与喷嘴面积比及输送水流量对喷射器输送性能的影响,确定了较佳的喷射器结构和适宜的输送水流量.结果表明,输送树脂颗粒,喷射器较佳的相对喉嘴距和喉管与喷嘴面积比分别为7.5和2.94,适宜的输送水流量范围为25~55 L/h.相同条件下,安装喷射器后,输送管中固液比较未安装时可提高17%~25%.     

非接触式悬浮测温装置仿真与试验研究

针对层流冷却区温度测量易受冷却水、雾气干扰的问题,利用喷射的气体产生的气垫效应,开发了非接触式悬浮测温装置.采用计算流体力学(CFD)方法研究间距、喷嘴下缘面积和均压槽深度等关键结构参数对喷嘴受力、带钢表面气体压力分布的影响,通过动力学仿真研究黏性阻尼系数对悬浮的响应速度、稳定性的影响,并确定了非接触式测温装置的基本系统参数.开发的非接触式悬浮测温装置具有良好的间距自调节能力,能够稳定地悬浮在带钢表面.将该装置应用到某钢厂层流工况物理模拟系统中,结果表明,在冷却水扰动、被测物体高速移动和振动的恶劣工况下,该装置仍能取得满意的测量效果.     

喷涂机的研制

介绍了由笔者设计的一种新型喷涂机的工作原理、结构特点；对搅拌器、喷射器的工作原理、基本理论、设计计算等方面进行了详细的分析研究，得出了搅拌功率、混合室及喷嘴的计算公式；为喷涂机的设计及应用提供了理论基础。     

无冷凝器两级蒸汽喷射器的设计计算与电算程序

本文介绍了无冷凝器两级蒸汽喷射器工作原理与设计计算过程,编制了计算机程序。利用该程序可以快速计算喷射器的几何参数,程序结构简单,使用方便。     

基于SAS软件对发泡塑料气泡界面运动形态的研究

气体经喷嘴进入聚合物熔体时所形成的气熔界面的运动情况随着进气压力、熔体温度等不同参数的改变而发生变化。利用SAS软件研究气体进入聚合物熔体时界面的运动状态,提出新的研究思路优化和调节各参数来控制发泡塑料制品的质量。     

柴油机喷嘴结构参数对流通特性的影响

论述喷嘴针阀体座面与针阀相同和不同时以及针阀头部具有双锥角时,其流通截面的计算与分析,讨论了喷嘴孔位置对流通特性的影响,喷嘴当量有效流通截面与喷孔处流通截面比对燃油节流损失的影响,喷嘴结构参数与流量系数之间的关系;给出了喷嘴座面处流量系数计算的近似公式.文中对几种典型柴油机的喷嘴作了计算分析,由此得出某些结论,有助于结构参数的合理选择.     

喷口结构对雾化流场影响规律的数值模拟

喷口结构形式对喷嘴雾化性能有重要影响,本文采用计算流体动力学方法研究了不同雾化气体压强(P0)下喷口结构对喷射气体流场及导流管顶端静压强(Pt)的影响规律,建立了紧耦合型、环缝HPGA(High Pressure Gas Atomizer)型和Laval环孔型三种喷口结构的喷射模型,并用Fluent软件进行了模拟计算.研究结果表明:三种喷嘴结构的抽吸压强及导流管顶端静压强径向梯度随雾化压强的变化表现出不同的变化趋势;Laval环孔型喷嘴在雾化压强较低时雾化性能最佳,HPGA型喷嘴在高压时雾化性能最佳;数值计算结果与试验观测值吻合较好.     

多喷管引射器试验研究与数值模拟

为了探索多喷管引射器综合性能的影响因素,对五喷管超音速引射器用实验的方法得到动量修正系数与引射系统尺寸的关系曲线．在不同主喷管分布圆直径、混合管长径比、主次流压比以及扩压比情况下,对多喷管引射系统动量修正系数进行了实验研究和数值计算．结果表明:在所有工况下,引射性能随主次流压比和主流流量的增大而减小;随着主喷管数增加、喷管喉部直径减小、扩压管长度增加,引射器的性能在一定范围内得到提高．混合管长径比与主喷管分布方式的相互作用对引射性能的影响很大．同时使用FLUENT软件对不同几何尺寸下的引射器进行数值模拟,并与试验结果进行了对比,结果表明数值模拟结果与试验结果符合较好．     

喷管流动特性与管道截面变化规律的关系

针对管内流动规律的一般应用中存在的问题，着重讨论了喷管内工质流动特性与管道截面变化规律的关系，从而更准确更完整地反映了喷管内工质流动规律。     

双热泵供热系统在纸机干燥部的应用研究

在原有蒸汽喷射式热泵的基础上，提出了可调式蒸汽喷射式热泵，并将该热泵应用于双热泵供热系统以提高造纸机干燥部的干燥能力，节约能源．通过与原有供热系统的比较，证明了此系统有很好的应用前景．     

水下两相冲压喷射发动机性能的数值模拟研究

为了对水下两相冲压喷射发动机的性能进行理论研究,分别对扩张段、混合腔及喷管进行分析并建立了物理模型.基于双流体模型,采用变步长的Runge-Kutta法进行了喷管内泡状流计算.综合各部分计算结果求得发动机推力与推进效率.重点研究了混合腔与入口面积比(Am/Ai)、发动机入口面积(Ai)、通气量、航行速度及初始气泡半径对发动机推力及效率的影响.计算结果表明:发动机推力和效率均随着面积比Am/Ai的增大而增大;当Am/Ai保持不变时,推力和效率随入口面积Ai的增大而增大;推力随着通气量、航行速度的增大而增大,效率却随其增大而减小;气泡初始半径增大时,发动机推力及效率同时减小.这将为两相冲压喷射发动机设计提供一定依据.     

喷嘴形状对对置式撞击流反应器流场影响的数值模拟

为了研究锥直型和矩形喷嘴对流场的影响,用Fluent软件对四口对置式撞击流反应器内部流场进行了三维数值模拟,得到入口截面上速度等值线图和等压图及Y方向上X-Y和Y-Z 截面的速度分布云图,然后使用 tecplot后处理软件提取数据,最后利用 Origin 软件作出曲线图并进行比较分析。结果表明：在入口截面上,锥直型喷嘴反应器速度大于矩形喷嘴反应器速度,流动更加稳定;Y 轴纵向上,锥直型喷嘴反应器内部流体、动能转化压能更加完全;锥直型喷嘴反应器压力脉动小,流束更加集中,保障了流体拥有足够能量撞击。为对置式撞击流的工业化设计提供了理论依据。     

Online forecasting model of tundish nozzle clogging

A nozzle clogging online forecasting model based on hydrodynamics engineering was developed, in which the actual flow rate was calculated from the mold width, thickness, and casting speed. There is a linear relationship between the theoretical flow rate and the slide gate opening ratio as the molten steel level, argon flow rate, and the top slag weight are kept constant, and the relationship can be obtained by regression of the data collected at the beginning of the first heat in each casting sequence when the nozzle clogging does not occur. Then, during the casting, the theoretical flow rate can be calculated at intervals of one second. Comparing the theoretical flow rate with the actual flow rate, the online nozzle clogging ratio can be obtained at intervals of one second. The computer model based on the conception of the nozzle clogging ratio can display the degree of the nozzle clogging intuitively.     

基于CFD的微型拉伐尔喷嘴选型与扩张段长度仿真优化研究

毫米级微型拉伐尔喷嘴应用于微推进系统、超音速气流粉碎技术、激光切割等领域。确定微喷嘴基本参数后,根据可加工性要求,喷嘴选型和喷嘴扩张段长度直接影响到加工工艺难度,利用计算流体力学（computational fluid dynamics以下简称CFD）分析方法,对不同类型和不同扩张段长度的喷嘴进行流场仿真,确立了本研究微喷嘴的选型规则和最优扩张段长度。结果表明：二维轴对称喷嘴相比矩形截面喷嘴具有较大的出口速度,建议毫米级喷嘴选型时采用二维轴对称喷嘴;对不同扩张段长度的二维轴对称喷嘴的流场仿真分析,通过对比喷嘴出口中心速度、推力及效率,表明在本研究条件下扩张段长为3mm时是最优长度。CFD仿真分析方法可用于其它微型拉伐尔喷嘴的选型及扩张段长度的确定,研究有助于在保证喷嘴性能的前提下,降低喷嘴加工难度。     

基于FLUENT的人工淹没射流喷嘴流场仿真

根据Fluent流体仿真软件和人工淹没射流喷嘴内流场的特点,基于流体力学基本理论,对人工淹没射流喷嘴进行了仿真研究。通过数值模拟计算,得到了人工淹没射流喷嘴的压力分布云图和速度分布矢量图和静压力分布图等。模拟结果表明,在人工淹没射流喷嘴的圆柱段存在速度最大值,射流在圆柱段出口处与周围的水产生了强烈的剪切作用,出现了流速不均匀和脉动现象,再加上圆柱段出口端明显的负压区,这些都为空化作用的产生提供了有利条件。