不同出入口条件下气液喷射器喷射性能的数值模拟

针对气液喷射器传统二维几何模型和模拟中未考虑温度导致气液相变的不足,建立三维几何模型,导入考虑时间、温度影响的气液相变UDF程序,用CFD软件模拟气液喷射器喷射性能.40000 s条件下有相变的模拟结果与实际情况符合较好.改变气液喷射器出入口气液相的速度和压力条件,得到气液喷射器轴线速度、压力、温度、引射比及气液相体积分数等参数.结果表明,随液化天然气(LNG)入口速度增加,气液喷射器引射比增大,合理的LNG入口速度能使喷射器内各相体积分数及引射比趋于稳定,有利于喷射器正常喷射;随混合出口压力增加,引射比减小,LNG体积分数增大,过大的出口压力会导致气液喷射器内喷射偏斜、扩散室出口气相闪蒸汽(BOG)液化现象,不利于喷射器正常喷射.液相入口速度11~12 m/s、混合出口压力0.101~0.304 MPa时,气液喷射器喷射性能最优.     

摇瓶反应器中流体流动的CFD数值模拟

针对250 ml摇瓶在回转式摇床上的流体流动,基于VOF模型、RNG k-ε湍流模型结合建立了描述摇瓶液体的流体动力学模型,并利用计算流体力学软件FLUENT和动网格技术对其进行了数值模拟。考察了不同转速和不同装液量条件的摇瓶内液体的流动状态,液相形状变化,液面高度,气液接触面积,液体总表面积的变化。模拟计算结果给出不同操作条件对湍流参数（湍流强度、湍动能、湍动能耗散率）和溶氧传质系数的影响,获得了湍动能耗散率与摇瓶转速和装液量之间的关联式。     

应用于有机朗肯循环的喷射器理论与实验研究

将喷射器应用于有机朗肯循环（ORC）,构成喷射式有机朗肯循环（EORC）。EORC中喷射器引射膨胀机的出口排气,以降低膨胀机排气压力,增大膨胀机的工作压差,来提高循环的做功能力。为分析喷射器性能对EORC循环性能的影响,以经典喷射器理论为基础,选用R600为工质,在MATLAB平台,编制喷射器引射系数与引射压力的优化程序,对喷射器的最大引射系数与最小引射压力进行优化研究。结果表明,混合压力和引射系数一定时,工作流体的引射能力随工作压力的增大不断提高,能够引射更低压力的引射流体;最大引射系数和喷射效率随工作压力增大逐渐增大。并据此设计喷射器和构建EORC实验系统,初步实验表明：相比于ORC,EORC的做功能力明显提高,但系统热效率有所降低。     

不同密度下超临界二氧化碳喷射器喷射性能的数值模拟

针对超临界二氧化碳密度这一影响喷射器性能的重要因素,基于Fluent软件,在不同的超临界二氧化碳密度以及不同的压缩比下,对喷射器进行了三维数值模拟,获得了超临界二氧化碳喷射器的引射量和喷射系数的仿真结果,并对不同压缩比下的引射量和喷射系数曲线进行分析。结果表明,当压缩比不变时,引射量会随着工作介质密度的增大而增加,但喷射系数却会逐渐增加或减小。当密度不变时,随着压缩比的增加,引射量逐渐减小,喷射系数增加效果逐渐减弱。所以应适当调整超临界二氧化碳的密度和压缩比,以达到最佳经济喷射状态。     

气液喷射器的结构设计与性能分析

喷射式环流反应器是一种高效的多相反应器,由于其具有良好的传热、传质和混合特性,目前已被广泛应用于生物、化学、制冷和环境保护等工程领域。气液喷射器作为喷射式环流反应器的核心部件之一,其结构尺寸对环流反应器的传质特性和适用环境都具有显著影响。为考察结构尺寸对喷射器性能的影响,本文根据其工作原理,设计了一台模试气液喷射器,并通过冷模试验对其进行性能测试研究。试验结果表明:气液喷射器的引气能力主要取决于其混合喉管与喷嘴出口截面比f₃/f₁以及喷射器进出口压力降Δp_p/Δp_c,而环流反应器的气含率仅与喷射器的液相射流量和气体引射量有关。相同液相流量条件下,喷射器的最大引射空气量随截面比f₃/f₁的增大而增大,反应器内的平均气含率随之增加;提高液相射流与引射气体的速度差能够加强两股流体间的剪切作用,使气泡更易发生破碎。当喷射器的气液比大于2.6时,反应器内的混合流体可达到乳化状态。     

自然工质种类对喷射器性能的影响

依据索科洛夫提出的喷射器经验公式的计算方法,优化设计2种不同结构尺寸的喷射器,在此基础上搭建了用于测量喷射器性能的实验台,研究自然工质种类对喷射器性能的影响。当喷射器的背压为3.9 MPa、工作流体温度为90℃、引射流体温度为30℃、工作流体压力的变化范围为8.0—10.0 MPa,引射流体压力变化范围为2.4—3.0 MPa时,对系统中喷射器喷射系数随工质种类(分别采用N_2,CO_2,R290)的变化规律进行了实验研究。实验结果表明:3种工质的喷射系数随工作流体压力和引射流体压力的升高而升高,并且在实验范围内以N_2为工质的喷射器喷射系数最大。     

蒸汽喷射压缩器的变工况特性模拟与分析

采用改进热力学,建立了蒸汽喷射压缩器变工况特性数值计算模型。结合水蒸气物性程序,对热压缩海水淡化系统中的蒸汽喷射压缩器的变工况性能进行了计算,分析了工作蒸汽压力、引射压力、混合蒸汽压力的变化对引射系数的影响。计算结果表明,当压缩蒸汽的压力高于设计值时,引射系数随压缩压力的增大而减小,而当压缩低于设计值时,引射系数保持不变;提高引射蒸汽压力会引起引射系数的增大;主动蒸汽压力偏离设计值时,主动蒸汽压力的降低（低于设计值）或提高均会引起喷射器性能的降低。     

蒸汽喷射压缩器的变工况特性分析

蒸汽喷射压缩器工作特性对系统性能产生很大的影响。文中采用气体动力函数法,建立了蒸汽喷射压缩器变工况特性数值计算模型,对热压缩海水淡化系统中的蒸汽喷射压缩器的变工况性能进行了计算,分析了工作蒸汽压力、引射压力、混合蒸汽压力对喷射系数的影响。计算结果表明,当压缩蒸汽的压力低于一定值时,喷射系数保持不变;喷射压缩器特性对蒸发压力的变化最为敏感,引射压力的微小变化将导致喷射器性能的明显变化;而提高工作蒸汽压力,在一定范围内可以提高喷射器的性能,但超过一定数值后反而会引起喷射器性能的降低。与试验结果对比表明,采用该方法能够正确地预测喷射压缩器的工作性能。     

不同几何尺寸蒸汽喷射器的三维模拟研究

蒸汽喷射器是利用高压流体(称工作流体)抽吸低压流体(称引射流体)以提高引射流体压力的设备。采用FLUENT数值模拟来分析蒸汽喷射器内部流场变化,在其他结构条件喷嘴不变化的情况下,分别对结构参数(喷嘴直径比和渐缩段长度)对蒸汽喷射器性能的影响进行了数值模拟。研究表明:当喷嘴直径比(喷嘴出口直径与喷嘴喉部直径之比)为2时、渐缩段长度为30 mm时,喷射器的引射系数达到最大。     

主喷嘴直径对蒸汽喷射器性能的影响

利用FLUENT软件对蒸汽喷射器复杂的内部流场进行数值模拟计算,并对喷射器内部流体流动过程中压力、速度等参数的变化规律进行分析研究,重点讨论了混合蒸汽压力和主喷嘴出口直径的变化对蒸汽喷射器引射性能的影响。结果表明：蒸汽喷射器存在一个临界出口压力,主喷嘴出口直径存在一个最优范围,此时喷射器的引射性能达到最佳,而且激波的耗散损失较小。