气液混输下侧流道泵内压力脉动特性研究

侧流道泵是一种新型超低比转速泵,因其具有小流量、高扬程、可自吸和气液混输等优点,近年来广泛应用于化工、汽车、医药工业和油气开采等领域.由于侧流道泵内部流动复杂、湍流强度极大,势必会产生较强的压力脉动,造成侧流道泵性能降低和运行不稳定,这种影响在气液混输时更为严重.基于MUSIG模型,对不同含气率下侧流道泵内部流动进行数...     

非淹没双空化射流流场及冲击特性数值模拟

空化射流具有比同等条件下普通水射流更强的冲击力,被广泛应用于各种领域。为进一步提高空化射流的工作效率,提出了新型的非淹没双空化射流。基于多相流Mixture模型和RNG k-ε输运方程,研究了双空化喷嘴中内外喷嘴径向间距D₀与出口轴向间距L,以及外喷嘴来流压力P₁对射流轴线速度、压力、含气率与比能的影响,并分析了最优D₀,L,P₁组合下射流冲击平板的壁面压力分布特征。研究结果表明,当D₀=1.5 mm,且L=2 mm时射流的流场特性最优,在此结构下的最优靶距为20～25 mm。对该非淹没双空化射流冲击特性分析发现,相比于传统中心体空化喷嘴,其可产生体积更大的空化云和更好的冲击效果。研究结果可为空化射流的高效应用提供理论基础。     

锯齿型微流道微泵流动特性分析及性能测试

通过对新型锯齿型和传统扩张／收缩型两种微流道内部流场数值分析结果进行比较,得出微流道内流动状态随雷诺数的变化情况以及漩涡产生原因：锯齿型微流道由于侧面齿形角的存在．流动过程中较传统扩张／收缩型微流道易产生漩涡,正是由于漩涡的产生使流道压力损失降低．因而新型锯齿型微流道微泵性能优于传统扩张／收缩微流道微泵．最后采用先进的硅深反应刻蚀技术（DRIE）在硅片上加工制作出两种微流道及泵腔结构,并采用硅-玻璃阳极键合以及玻璃-聚二甲基硅氧烷（PDMS）紫外线键合的方法封装出三明治结构式微泵．通过对两种微泵分别在对称和电压偏置正弦波驱动下进行性能测试．得出电压正向偏置时微泵性能仅次于对称波形驱动下微泵性能,而电压负向偏置时最差．在对称波形驱动下,新型锯齿型微流道微泵最大流量（MFR）和最大压力头（MPH）值分别为扩张／收缩微流道微泵的1．4倍和1．9倍．因此采用新型锯齿型微流道结构将使微泵性能大大提高．     

调节阀内瞬态空化压力脉动特性分析EI北大核心CSCD

基于计算流体动力学方法,数值研究了液压调节阀内瞬态流动及其压力脉动特性。通过对近壁面的压力信号进行频谱分析,讨论空化形态的变化过程与壁面压力波动之间的关系。结果表明:调节阀内云状空穴变化呈现出准周期性的发展过程,空化频率为565 Hz,其空化变化过程包括:附着型空穴生长、附着型空穴断裂和脱落以及游离型空穴生长和溃灭;空穴尾部近壁面处的逆压力梯度是引起反向射流的主要原因,反向射流与主流相切形成漩涡,促使附着型空穴脱落;此外,空穴发展变化也对流道内压力脉动产生影响,阀内不同截面上的平均压力变化具有相同的主导频率,且该频率与附着型空穴非定常准周期生长、断裂、脱落频率基本吻合。     

卧式旋风筒流场性能分析与优化

采用冷模实验方法,用五孔探针对卧式旋风筒的流场分布与阻力性能进行了实验研究,对设备的性能与技术特点做出了客观评价。通过研究看出,卧式旋风筒内气流流动主要是切向流动,径向流动最小,并且切向速度有较好的分布规律,主要是以强制涡区为主,自由涡区很小;卧式旋风筒内压损较小,仅为立式旋风筒的一半。最后对所研究的设备提出了优化改进建议。     

基于近红外面源传感器的气液两相流相含率测量

针对传统近红外点对点探头传感器测量存在盲区、数据精度低等问题,提出并设计了一种基于近红外面源传感器的气液两相流相含率测量装置,并对其进行研究。该装置有效减小了近红外光的折射与反射,提高了测量的精确度。通过CFD流体仿真软件模拟了管道内流体的流动状态,并对该装置的结构进行了仿真及优化。在单相流实验的基础上进行气液两相流动态实验,得到了4路近红外信号与相含率的关系,建立了相含率测量模型,数据导入修正模型分析得到的相含率测量相对误差在±3.5%以内。     

弱交流磁场下裸铜表面结晶特性研究

本文研究了环境温度恒定为25℃、相对湿度为49%、体积为0. 01 m L的液滴在-20℃裸铜底板的冻结实验,发现在附加交流磁场强度分别为2. 0×10^-3、2. 5×10^-3、3. 0×10^-3、3. 5×10^-3、4. 0×10^-3、4. 5×10^-3、5. 0×10^-3、5. 5×10^-3、6. 0×10^-3T的作用下,液滴结晶过冷度增大,最大过冷度提高了2. 08℃;但附加磁场会减小成核驱动力;相比无磁场情况下,液滴冷凝时间减少,凝结粒径相比无磁场下较小。通过对在相同温湿度下自然对流条件的冷铜底板结霜可视化研究发现,由于附加磁场使极性水分子有序的在底板排列,较无磁场下液滴结晶过程熵增更小,在宏观上呈现液滴有序排列。此外,实验发现在0～6×10^-3T的磁场强度范围,随着磁场强度的增大,平板单位面积结霜量减小,单位面积结霜量与交流磁场强度有较高的相关性,得到了拟合关...     

基于递归图的两相流流动特性分析与流型识别

基于数字化电阻层析成像(ERT)系统采集的垂直管道气液两相流实验数据,通过计算不同时刻系统采集的数据均值,生成一维时间序列并进行相空间重构,绘制递归图。对绘制的递归图进行阈值分割,并分析了两相流流动特性。计算了不同流型对应无阈值递归图的图像信息熵范围：泡状流为0.570～0.660;泡状流到弹状流过渡流型为2.300～3.200;弹状流为3.650～4.100;段塞流为4.300～4.600;段塞流到混状流过渡流型为4.650～4.950。结果表明各流型递归图图像信息熵范围分隔明显,可有效识别这5种流型。     

薄膜运动速度对夹带气体流场特性的影响

目的研究不同运动速度下薄膜和导向辊之间夹带气体的流场特性。方法分析薄膜和导向辊的运动特点及它们之间夹带气体的形成机理,完成夹带气体流场的理论建模。对运动薄膜和导向辊之间夹带气体的流场进行数值模拟,结合工程实际情况分析讨论流场特性随薄膜运动速度的变化规律。结果随着薄膜运动速度的增加,空气夹带量随之增加,楔形入口区域内流体的流动速度分布范围变大,在包角出口区域流体流出的速度增加,流程变大。结论薄膜运动速度是影响夹带气体流场特性的主要因素,夹带气体在入口区域形成局部涡流,涡流会导致流体运动状态不稳定,进而引起薄膜产生振动。     

基于机器视觉的水表小流量检定方法研究

针对目前水表小流量检定时间长,人工读数不准确等原因,提出了一种基于机器视觉的水表小流量检定方法.通过工业相机以自适应的采样频率采集水表梅花转子图像,利用图像叠加原理,以检定开始时转子图像为背景,相机后续获取每一帧图像在此背景上作叠加处理.根据转子转动过程中图像叠加后的明暗占比大小的变化规律对其转动齿数进行计数,用双计时...     

基于Fluent的气液两相流喷嘴内部流动特性仿真

目的探究气液两相流喷嘴内部流动特性及工作参数对流动特性的影响。方法测量得到气液两相流喷嘴的结构图,利用Fluent软件建立喷嘴模型,并选择流体体积(VOF)两相流模型和RNG(重整化群)k-?湍流模型,以常温状态下液态水和空气为研究介质,并以气压和液压为变量,进行多参数的流动特性分析,并引入气液比的概念。结果得到了不同时刻喷嘴内部的压力、速度及液相分布云图。其中最大压力为827 kPa,出现在出口段和进气段交叉的壁面上,由于喷嘴内部出现缩口,故出口段存在负压(?1.53 MPa);喷嘴内部最高速度出现在气液两相交汇处,为134 m/s;液相在最初迅速充满喷嘴后,逐渐与气相混合,最终出口段中心液相体积占比为0.543,混合情况良好。还得到了多参数对喷嘴内部压力、速度及液相分布的影响。结论使用软件仿真的方法得到了喷嘴内部的流动特性和多参数对流动特性的影响规律,并为进一步研究优化喷嘴结构及喷雾提供了建议和参考。     

基于CFD技术的立式水力碎浆机内流特性分析

目的 对立式水力碎浆机内部流场特性进行分析,为改善碎浆效果和改进碎浆机的设计生产提供一定的理论依据。方法 利用Ansys Fluent软件对水力碎浆机内部流场进行数值模拟分析,采用控制变量法研究叶片数量、转子离底间隙、扰流板数量对流场特性的影响,流场的评价指标有速度场、压力场、转子功耗等。结果 数值模拟分析结果表明,立式水力碎浆机内部流体流动为典型的轴向流动模式,叶片数量、转子离底间隙及扰流板数量对流场静压和转子功耗影响较大,对流场速度影响相对较小;当转子叶片数量为2、转子离底间隙为10 mm、扰流板数量为3时,碎浆机结构的功耗相较于原始结构的功耗降低了8.5%;内部流体流动速度也大于原始结构,碎浆效率有所提高。结论 获得了水力碎浆机的内流特性,为水力碎浆机升级改进提供了参考,从而助力纸模包装行业的发展。     

基于化学发光溶液示踪的射流浓度场测试分析系统

基于化学发光具有灵敏度高、不受外界光源干扰的优势,研究将化学发光溶液作为射流示踪剂的可行性,并开发了一套用于射流浓度场扩散规律研究的实验装置和测试分析系统。开展了化学发光体系的选择与优化、射流扩散实验装置的设计与开发（水槽实验装置、射流实验装置、图像采集与图像处理）、动水条件下射流浓度场扩散实验3方面的研究工作。构建的实验系统的特点在于以化学发光溶液作为射流浓度场的示踪剂,利用图像采集装置和图像处理程序来捕捉、分析射流浓度场时空动态变化的扩散过程。研究结果表明,过氧草酸酯类化学发光体系可以作为射流示踪剂来定量描述和分析射流浓度场的扩散特性,设计开发的实验装置和分析系统可以完成测定和分析动水条件下射流浓度场的任务。     

基于矩形流道流场分析及气动实验的轴流风机结构参数优化设计

本文通过提取导流罩的轴向长度及叶顶间隙两个设计参数,构建了矩形流道内轴流风机的流场结构及仿真模型,进行了数值模拟和实验分析。结合仿真模型分析了矩形风道下轴流风机内部和出口流场特性的变化规律,构建了风机设计参数与气动性能之间的映射关系模型。通过风机气动性能实验可得:风机出口静压、体积流量和效率与间隙因子成反比,而与长度因子成正比,对比模拟值和实验值验证了模型的正确性。基于量化映射关系模型得到风机设计参数间隙因子和长度因子的最优值分别为0.8%和12.5%,为风机设计和冰箱风道优化提供量化参考。