超音速气流粉碎机喷嘴流动与结构设计研究

本文应用气体动力学理论,分析了超音速气流粉碎机的喷嘴流动,给出了能获得最有效喷嘴速度的喷嘴结构设计方法以及判别喷嘴流态的计算和相应的流动参数计算式。     

空心喷嘴喷淋特性实验研究

为使大型水平管降膜多效蒸发海水淡化装置的横管降膜蒸发器均匀布液,自主设计并搭建了一套离心喷嘴喷淋特性实验台及径向喷淋密度测量装置,通过高速摄影仪拍摄的喷淋照片对喷淋外缘进行标注测量,得到喷嘴各喷淋锥角,对旋流式空心喷嘴的流量、喷淋锥角和径向喷淋密度等喷淋参数随入口压力、喷淋高度的变化规律进行实验探究分析。结果表明,流量随入口压力增加而增加,但入口压力越大,流量增长速度越缓慢;正常工况下,喷淋锥角由喷嘴出口扩张段角度决定,与喷嘴扩张角保持一致,在重力作用下出现向内的收缩圆弧液膜边;喷淋形状为规则的环形喷淋,入口压力增加使有效喷淋区域整体向中心压缩,喷淋密度峰值变大,两波峰的对称性得到改善,压力为349 kPa时,喷淋密度基本完全对称,增加喷淋高度则情况相反。根据此喷淋密度分布特点,在设计横管蒸发布液器时合理控制工况压强,根据峰谷叠加原理可有效消除无效喷淋区域。     

磨料水射流喷嘴的流场数值模拟

运用fluent软件对磨料水射流喷嘴的流场进行了数值模拟.采用κ-ε和RNGκ-ε两种湍流模型进行模拟并把计算结果与实验数据进行对比,结果表明RNGκ-ε模型更适合高压水射流,磨料水射流最佳的切割距离在2.0～4.0倍喷嘴出口直径范围内.在不同锥角下对喷嘴流场进行分析,结果表明锥角越小,流动越稳定,紊流耗散越少,有利于减少喷嘴磨损.     

不同工质下流化床气流粉碎机流场数值模拟

为研究流化床气流粉碎机在不同工质下内部流场的变化,利用FLUENT流体计算软件对流化床气流粉碎分级机进行整体建模。对不同工质的模拟结果表明:不同工质下气流动压相差不大,但分子量越小的工质经过Laval喷嘴得到的喷嘴出口速率越大,同时粉碎腔内的引射气流速率越大,颗粒进入轴心速率区的概率也增大,故分子量小的工质能有效提高粉碎效率。不同进口压力和背压对气流速率影响的模拟结果表明,提高进口压力,气流速率明显提高;增大负压对提高气流速率不明显。     

扁平式气流粉碎机粉碎室流场的数值模拟

引　言超细气流粉碎机广泛应用于化工、矿业、材料、医药、颜料、涂料、化妆品等行业 .扁平式超细气流粉碎机是目前应用十分普遍的一种获得超细颗粒的粉碎机 .目前 ,对超细气流粉碎机的研究多集中在对机型和操作参数等方面 ,对粉碎机内腔流场的理论研究尚不多见 .叶菁、陈家炎等[1,2 ]曾对简化后的气流粉碎机模型进行二维速度场的研究 ,用源、汇、涡理论分析粉碎室流动特征 ,得到粉碎室的速度场中的径向速度、环向速度的表达式 ,该研究还采用激光多普勒测速技术测量粉碎室靠近中心管处的速度分布 ,结果显示计算值与测量值具有较好的吻合性 .…     

超音速气流粉碎技术应用研究新进展

超音速气流粉碎技术作为一种新型的材料深加工技术,具有无污染、耐热敏性、精度高等工艺特点,这使得其应用研究领域不断拓宽。为此综述了超音速气流粉碎技术应用研究进展,概述了超音速气流粉碎技术的工作原理和工艺特点;重点阐述了超音速气流粉碎技术在物料细化、食品加工、中药加工尤其是化学研究中的重要应用及其优势,最后对今后的应用研究工作进行了展望。     

单双喷嘴雾化凝聚的实验研究

Water-droplet size and velocity measurements were taken throughout two different sprays produced by a single nozzle and two nozzles pointed towards each other. The aim of this investigation was to understand the manner in which the motion of the droplets in a spray leads to agglomeration of these droplets. It appears that the inertia of the droplets plays an important role in the redistribution of droplets throughout a spray. Larger droplets tend to concentrate at the outer portions of the spray, because they are able to maintain their radial momentum farther downstream of a nozzle, while the smaller droplets follow the airflow more closely and thus collect in the core of the spray. Agglomeration can result from both turbulent collisions and collisions due to the relative velocities of the droplets. The difference between the agglomeration rates in the sprays from a single nozzle and two-nozzles pointed towards each other was difficult to resolve in these experiments, although the results suggest that the outer portions of both sprays should be investigated more closely for evidence of agglomeration.     

喷嘴可调式喷射器性能的实验研究

海水淡化系统中,负荷的变化要求热力蒸汽压缩器（Thermal Vapour Compressor）的流量也随之改变,但要求TVC的出口压力尽量不随之改变。因为系统的正常运行对出口压力对应的饱和温度很敏感,如果饱和温度过高,会导致系统内部结构腐蚀严重,降低使用寿命,甚至危害整个系统的正常运行。引入可调式喷射器,对其性能进行实验研究,测量并分析了喷针在不同位置时,可调式喷射器的压力、流量和喷射系数的变化。结果显示,在需要改变流量的时候可以保持喷射器出口压力基本不变。     

内混式喷嘴流场的数值模拟研究

喷嘴的结构对燃油锅炉、加热炉的燃烧效率有着至关重要的影响。为了进一步提高燃油锅炉、加热炉的燃烧效率,提出了一种内混式蒸汽雾化燃油喷嘴结构,介绍了内混式雾化喷嘴雾化工作原理。建立了内混式喷嘴物理模型,采用CFD软件对内混式喷嘴的流场进行了数值模拟,探讨了内混式喷嘴雾化室的长度、气液比对雾化粒径的影响规律;同时,对喷嘴下游不同截面的雾化粒径大小分布规律进行了研究;并将平均雾化粒径模拟结果与常规内混式喷嘴经验公式的计算结果进行了比较。研究结果表明:内混式喷嘴的混合室长度最佳值是70~80 mm;随着气液比的增大雾化粒径减小;液体燃料第二次雾化主要发生在燃料离开喷嘴100 mm之内;同时,研究结果表明新型的内混式喷嘴的雾化粒径小于常规的内混式喷嘴的雾化粒径。     

超声速气体浸没射流的数值计算和实验

从实验和数值计算两方面研究了超声速气体射流在水中的喷射过程.用高速摄影机拍摄了三维水下超声速气体射流的流场.针对实验工况,基于VOF方法,建立水下超声速气体射流的二维轴对称数值计算模型,并开展了相关数值模拟.成功模拟了射流初期气泡运动演化的复杂过程;分析了水下超声速气体欠膨胀射流的流场结构,包括流场的压力和速度等参数分布以及变化规律.数值结果与实验结果对比得知数值计算结果不仅与实验数据吻合较好,而且给出了实验中没有发现的激波、膨胀波等流场结构.     

超音速喷管内准一维气相流动建模与数值模拟

通过理论分析建立考虑壁面摩擦和换热影响的喷管内气相准一维流动数理模型,在气动方程组矢通量分裂基础上,采用有限差分方法对其变体形式进行离散,空间导数采用五阶精度WENO格式,时间导数采用三阶精度三步TVD龙格库塔方法,在Fortran平台上进行编程和计算,进行模型方法验证和参数研究。结果表明,在适当选取摩擦修正因子时,数值模拟与实验数据吻合较好,验证了数理模型、数值计算与求解方法的有效性。喷管半扩张角增大时,出口气流速度和马赫数增大,而静压减小;进口总温提高时,出口速度显著升高,但由于壁面摩擦和换热加剧,相应的出口马赫数会减小;进口总压提高时,出口气流速度并不显著增大;壁面温度升高时,出口气流速度和马赫数均减小。     

Numerical simulation of microparticles penetration and gas dynamics in an axi-symmetric supersonic nozzle for genetic vaccination

This paper describes two phase (solid particles/gas) flow in a supersonic nozzle that is part of a device for micromolecular vaccine/drug delivery. It accelerates micro solid particles to high speeds sufficient to penetrate the viable epidermis layer to achieve the pharmaceutical effect. Helium is used as the driving gas for the solid particles because of its high compressibility factor. A numerical parametric study was performed for gas pressures ranging between 3 and 6 MPa and gold particles of diameters 1.8 μm and 5 μm. The computed results show that uniform particle velocity was achieved at standoff distance of 2 exit diameters (D_e) downstream of the device exit with particles concentrated on the supersonic core jet. Increasing the helium pressure from 3 to 6 MPa caused an increase in the particle velocity of 24% for particles with a diameter of 1.8 μm and 7% for particles of diameter 5 μm at the standoff distance. Furthermore increased gas pressure has adverse effect on particles concentration. As the inlet pressure increases, the particles are concentrated more at the core of the nozzle. Semi-empirical particle penetration calculation confirms the numerical results that the 5 μm particles penetration distance is 45-135 μm and the 1.8 μm diameter penetration is 35-95 μm beneath the skin. Comparison of different geometries has been done in order to understand each section function and to gain optimum performance.     

喷嘴雾化特性及脱硫废水蒸发数值模拟

利用相位多普勒粒度分析仪（PDA）实验台测量了双流体喷嘴出口速度与粒径分布,利用得到的速度与粒径数据对江苏某生物质电厂进行小水量脱硫废水蒸发的数值模拟,着重研究了液滴粒径以及烟气中水蒸气的体积分数对液滴蒸发过程的影响。PDA实验结果表明,该双流体喷嘴在特定气液比条件下出口粒径均小于100μm。应用离散相模型与随机轨道模型,利用Rosin-Rammler分布模拟喷雾液滴分布范围（0～100μm）。模拟结果表明,粒径低于100μm的液滴能够完全蒸发,液滴粒径越小,完全蒸发时间越短,液滴经历的平稳吸热时间越短。随着粒径的增加,液滴完全蒸发时间增幅变大。随着烟气中水蒸气体积分数增加,液滴蒸发速率变缓,液滴开始蒸发的时间延长,且体积分数越大,出口未蒸发完全的液滴直径越大,但出口液滴粒径增大的幅度在减小。     

微射流乳化机及其喷嘴的开发与研究

介绍一种利用微射流原理、实验室自行研制的新型乳化装置。以大豆油和水为原料,对单喷型、Y型、串级型三种喷嘴的乳化能力进行实验,用激光粒度分布仪检测分别通过三种喷嘴乳化得到的产品,并用Fluent软件对三种喷嘴乳化效果进行模拟,对模拟结果和实验结果进行分析比较,得出串级型喷嘴乳化效果优于Y型喷嘴,Y型喷嘴优于单喷型喷嘴的实验结论。     

Effects of nozzle length on mold filling simulation accuracy

A common assumption in mold filling analysis is that the molding machine is capable of providing a fully pressurized uniform temperature melt to the rear orifice of the sprue. Based upon this assumption, the finite element model then only represents the geometry of the mold itself from the sprue rear orifice forward. This assumption, however, is acceptable only when the injection modeling machine nozzie extension is of such a length that the pressure drop in the nozzle is negligible. For large injection molded parts the exclusion of the molding machine nozzle in the design phase of the mold filling analysis may produce overly optimistic results. This study of an actual large (7.9 kg) injection molded thin wall (4 mm) vinyl part will show the effects of nozzle length on the accuracy of mold filling analysis software predictions. Analytical results with and without representation of the molding machine nozzle in the finite element model will be compared to production trial results.