喷射成形空心射流流场模拟

为了提高喷射成形雾化质量,将圆柱形空心射流技术应用于喷射成形雾化过程中,针对出流口前方空心流场的结构进行了数值模拟,分别模拟了不同入口速度和不同出流工艺下空心射流流场的分布情况,并进行了实验验证.单相模拟结果表明,增大入口液体速度,可使回流区增大并且产生更低的负压,有利于金属液的出流;两相流模拟结果表明,采用中部空芯与大气连通能产生较好的空心射流,当空芯通入0.02MPa气流时,会使射流空心部分增大,这一结论与水流的实验结果基本一致.     

喷射成形二级结构雾化器的雾化过程数值模拟

针对新设计的二级结构雾化器的雾化过程进行了数值模拟.利用Fluent软件,模拟了不同压强条件下气体流场的速度、压强分布及弥散相的分布情况,并进行了实验验证.数值模拟结果表明：当主雾化器的压强为1 MPa、辅助雾化器的压强为0.5 MPa时,主雾化器雾化区域的气流速度能达到300m/s,弥散相分布对称,靠近雾化轴部分弥散相密度较大,模拟结果与实验结果基本一致,表明新设计的二级结构雾化器在喷射工艺中能够取得较好的雾化效果.     

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.     

外循环式高固气比分解炉气相流场的数值模拟

外循环式分解炉是一种新型的反应器,主要用于新型干法水泥生产工艺.理论计算表明该炉型具有更稳定的热工性能和更高的出炉物料表观分解率.采用带旋流修正的k-ε双方程模型对外循环式分解炉内的气相湍流流场进行了数值模拟.分析了该分解炉内的气流流线特征和不同截面的压力分布和气流速度情况.结果表明:受三次风偏心进入的作用,气流在分解...     

燃油锅炉配风器流动特性数值模拟研究

采用κ-ε模型,对配风器内回流区分布特性进行CFD模拟研究,以优化配风器结构,达到最优回流区分布.研究结果表明:入口角度减小,回流区尺寸减小,配风器沿程压损减小;入口速度降低,回流区尺寸减小,配风器沿程压损减小;压力增大,回流区尺寸增大,压损增大;流场温度增大,回流区增大,压损减小.     

摆动式搅拌槽内宏观流场的数值模拟

搅拌设备效率的高低在很大程度上取决于其内部流场的结构,因而对流场的研究就十分重要.采用FLUENT软件对自行设计的摆动式搅拌槽内的流场进行数值模拟,模拟时运用动网格技术来指定搅拌器的运动规律,采用标准k-ε模型对速度场进行了求解.结果表明:槽内的流场为充分发展的湍流,摆动式搅拌为径向流搅拌,桨叶上方的流动以切向剪切为主,下方以径向流为主.     

直流式低速风洞流动特性研究

针对新建的东北电力大学直流式低速风洞,介绍了其流场品质的测试方法和测试数据分析.包括:实验段风速、气流稳定性、流场均匀性、气流偏角、紊流度等五项,给出了测量的数值结果和相关参数的分布曲线,并确定了风机工作频率与气体流速之间的关系.     

冲击式气流喷嘴雾化模型

针对冲击式气流喷嘴的雾化特点,考虑气流的冲击作用及表面张力对雾化过程的影响,从液膜受力平衡角度,建立了冲击式气流喷嘴的分阶段雾化模型。分析气流速度、液孔与气孔的相对位置对雾化滴径的影响,模拟结果与实验结果基本一致。     

水下喷气推进高速射流场数值研究

为建立航行体点火初期尾部流场结构的预测方法,并揭示水下燃气喷射非定常流场与推进航行体运动的相互关系,以简化的潜射火箭为研究模型,采用流体体积法（VOF）两相流模型结合动网格方法对系留状态和运动状态下的燃气喷射流场进行数值模拟,分析了两种状态下燃气喷射形成的复杂流场结构.结果显示,喷气推进航行体在水下发射时,喷口附近形成复杂的流动结构和演化过程,并伴有较大的压力脉动产生;航行体加速运动导致的边界变化对燃气喷射流场产生较大的影响.     

回流式低速风洞流场品质的测试及分析

针对上海电力学院新建的回流式低速风洞,介绍了该风洞的流场品质的校测方法,并对测试数据进行了分析,主要包括风速范围、动压稳定性、动压场系数、局部气流偏角、紊流度及噪声6种数据.测试结果说明,该风洞流场品质满足工程研究的要求.     

Effect of atomization gas pressure variation on gas flow field in supersonic gas atomization

In this paper, a computational fluid flow model was adopted to investigate the effect of varying atomization gas pressure (P0) on the gas flow field in supersonic gas atomization. The influence of P0 on static pressure and velocity magnitude of the central axis of the flow field was also examined. The numerical results indicate that the maximum gas velocity within the gas field increases with increasing P0. The aspiration pressure (ΔP) is found to decrease as P0 increases at a lower atomization gas pressure...     

中压低温透平膨胀机增压端三维数值模拟

综合运用现代计算流体力学方法对某型号中压低温透平膨胀机增压端的三维定常黏性流场进行了数值模拟,详细研究了轮背间隙和密封腔内的刮削回流现象、动叶通道内的流场气动参数以及无叶扩压器内的流动特性对整机气动性能的影响。研究结果表明:气封齿和盖板缝隙内的局部射流是形成气封齿内旋涡旋向的主要因素;轴封槽内存在较大的旋涡且挂在齿尖上,这是由于齿尖区域的节流作用导致的;无叶扩压器和蜗壳通道内的流动具有很强的三维不均匀性,自蜗舌位置开始顺时针方向约45°范围内压力和温度都明显低于其他周向位置,影响了蜗壳的气动特性。数值计算结果为膨胀端的气动优化和改型设计提供了依据。     

高压干气密封流场数值模拟

干气密封在高温、高压以及各种腐蚀性介质的应用越来越广泛,高压高温给干气密封带来什么影响,人们的认识还不足,特别是理论计算中存在许多问题。我们知道高压工况下,干气密封端面气膜流场的压力和温度变化较大,而介质密度、粘度应是随压力和温度的变化而变化的,特别是气体的密度受压力的影响较大。但以往的传统干气密封数值模拟中,大多是密封介质的密度按照假设温度和压力值选定,并未曾考虑到密封介质物性参数变化对密封性能的影响,因此研究结果难免有些误差。本文提出了高压干气密封流场计算的新方法,考虑了流场和温度场变化对密度的影响。首先使用ANSYS Workbench软件对密封环进行热分析,得到了密封环的温度场分布,并推出端面气膜的温度分布;采用用户自定义函数（UDF）将密封介质N2的密度定义为压力和温度的区间函数,用加载了UDF的Fluent软件对端面气膜流场进行数值模拟计算,通过不断地迭代计算得到端面流场的压力分布和开启力。 分别采用变密度（自定义密度为压力和温度的函数）和定密度（直接将密度设定为定值）两种方法,通过Fluent软件对上述干气密封流场进行了模拟仿真,并进行了网格尺寸在模拟仿真时的无关性验证。对比模拟结果,可以看到变密度方法所得到的计算结果更接近工况实际情况,该算法解决了模拟计算中介质物性参数设置存在的问题,值得借鉴。 研究发现：使用Fluent的UDF功能来描述干气密封端面间隙气体密度的变化是可行的,为更精确地模拟端面间隙流场提供了一种新方法。在高压工况下,压力变化对气体密度影响较大,变密度方法能够更加真实地反映其流场。此外还应考虑温度变化对气体密度的影响。     

喷射流场及其辐射声场数值模拟

为研究喷管结构对射流噪声的影响,采用大涡模拟对不同截面形状喷口形成的非定常湍射流场进行了数值模拟.在流场计算的基础上,结合Ffowcs Williams-Hawkings积分方程对远场声场进行了计算,得到不同喷管结构对应的湍射流场的流动结构及其辐射噪声的频谱特性.计算结果表明,椭圆形截面喷管的出口附近存在大量的旋涡结构,增大了射流边界层处的气流掺混,从而降低了射流核心区的长度,有效抑制了喷射噪声,在5种不同结构的喷管中,椭圆形截面的喷管对应的辐射声压最低,而矩形喷管对应的辐射声压最高;在射流方向的30°～75°扇形区域内,辐射声信号最强且存在明显的指向性.     

室内液化石油气泄漏扩散数值模拟

液化石油气是一种危险性气体,一旦发生泄漏,所造成的后果是非常严重的,所以其安全问题很重要。针对液化石油气的特点,建立有限空间内部发生泄漏扩散的物理模型,并对液化石油气泄漏扩散的过程进行了数值模拟。通过模拟结果分析了其扩散过程的内部流场,并对比了相对湿度不同时其扩散过程的变化规律。结果表明,由于受空气中涡流移动的影响,泄漏点两侧气体扩散的速度矢量由起初的一侧高另一侧低变为一侧低另一侧高;风速增大,加快涡流的产生和移动速度,使C₃H₈的质量分数分布变化更剧烈;相对湿度较大时气体的下降速度比湿度小时更快,在低于泄漏点高度的平面内,湿度增大,C₃H₈的质量分数也变大,缩短液化石油气报警器的报警时 间。     

喷口长度对超高压SF6断路器影响及混沌识别

为有效控制喷口区域气流参数,提高流路气流气吹能力,以550kV单断口超高压SF6断路器为研究对象,提出具有不同管道长度的喷口流动结构.采用有限体积法对灭弧室内冷气流流动进行数值模拟,得到断口区域气流压力、密度、速度及马赫数的变化,并且对混沌特性进行了识别.开断过程中喷口管道冷气流流动行为表明,改变喷口长度可以有效调控灭弧室内气流流动,同时明显改变了对介质恢复特性起主要作用的喷口上下游压力差.通过对比分析得出,喷口长度是调控管道内气流流动的主要参数之一,且开断过程中伴随有混沌现象.     

中压天然气流量计实流标定中检定点的选择

建立中压天然气流量计实流标定装置时,门站调压引起检定用天然气压力、流速、温度均发生波动,这些波动均会影响测量的准确度。以某待建中压天然气流量计实流标定方案为例,根据设计参数进行了管道系统动态仿真,对实流标定装置中最佳检定点的选择进行了讨论。仿真分析结果表明,在调压器出口2 m以上的距离处,管道内检定用天然气压力、流速、温度的波动符合检定规程的要求。     

基于有限元法的气浮支承系统的数值模拟与实验研究

气浮支承系统以气体作为工作介质,根据气体润滑理论对气膜中气体的流动作了理论分析,采用有限元法对气膜流场进行了数值模拟,计算出了一定载荷下的速度分布、压力分布和耗气量、承载能力,通过与实验测试结果的对比。说明该方法是可行的。     

高温蓄热式加热炉中的燃气流流动分析

运用Fluent软件对天然气在高温蓄热式加热炉中的燃烧过程进行了模拟研究.比较分析了影响炉膛内气流温度、流场以及烟气质量分数分布特征的主要因素.结果表明:当天然气和空气的预热温度都不变时,改变天然气和空气射流间的夹角,会影响炉膛内的温度分布,炉内的最高温度几乎呈线性降低,炉内平均温度呈二次曲线变化先增大后减小.当天然气和空气射流间的夹角为35°时,炉内表面和钢坯表面温度比较均匀,并且NO生成量少,对提高钢坯的加热质量和降低环境污染均非常有利.     

理想气体条件下平行圆盘止推气体轴承承载力特性研究

在高供气压力和大间隙下,平行圆盘止推气体轴承间隙中呈现出超音速主流区与边界层的复杂作用而导致高度复杂的流场。为探讨超音速主流区的特性,采用绝热理想气体和简化轴承模型分析环境背压不变时气膜间隙中流动状态与供气总压的依赖关系,推导出以供气总压和马赫数为主要变量的不同流态下轴承承载力的计算公式。结果表明,随着供气总压的变化,间隙内可能出现4种不同的流动状态,具体由供气总压与3个特征滞止压强的比值来决定;3个特征滞止压强与出口背压的比值仅取决于圆盘的内外半径比。当供气总压在环境背压和第2特征滞止压强之间时,随着供气总压的增大,轴承承载力从0降至最低负值;当供气总压大于第2特征滞止压强时,轴承承载力随着供气总压的提高而线性增大。