多孔介质微燃烧器预混燃烧的数值研究

开发了带有回热夹层的多孔介质微燃烧嚣,对其预混燃烧性能进行了数值模拟,研究了燃烧功率和过量空气系数对微燃烧器的出口尾气温度、燃烧效率、壁面温度和热损失率的影响.结果表明:在较宽的燃烧范围内,微燃烧器具有较高的燃烧效率和较低的热损失率,而且随着燃烧热功率和过量空气系数的增大,微燃烧器的外壁面温度和热损失率反而减小;多孔介质微燃烧器的最佳燃烧功率为200 w,最佳的过量空气系数范围为2.5相似文献   

微型圆管中正庚烷/空气预混催化燃烧特性实验

为了探究微型圆管中正庚烷/空气预混催化燃烧特性的问题,在微型石英玻璃圆管内进行实验,采用填充床布置Pt催化剂,以Ce0.8Zr0.2O2为载体,研究催化活性、燃烧器壁温、最高温度、转化率、壁面散热等特性.催化活性实验测得正庚烷在当量比Φ=0.5的条件下的着火温度为452K,且稳定的催化燃烧可以在低于500K温度下发生.在自稳燃烧中,随着雷诺数增大,壁面最高温度逐渐向下游移动,且高温区扩大,在Φ=0.5和Φ=1这2种条件下燃烧器外壁最高温度均在Re=125处发生明显转折.研究结果表明,在雷诺数相同的条件下,Φ=1的工况相对于Φ=0.5的工况壁面最高温度和转化率更高、散热量占输入热量的比例更小,Φ=1的工况更适于实际燃烧器的应用.     

分离器入口处不同形状挡板对内部流场影响的比较分析

液液分离器的分离需要稳定的流场环境,而分离器入口处的防冲挡板对分离区的流体稳定性起着决定性作用,因此针对液液分离器入口处常用的方形平板和球壳形防冲挡板,应用Fluent软件对分离器内部流场进行数值研究,全面地比较两种不同形状防冲挡板在各种相同状态下对分离器内流体流动状态的影响.结果表明:在大冲击间距和大挡板尺寸的情况下,方形挡板的稳流效果比球壳形挡板好;大冲击间距和大挡板尺寸的情况下,球壳形挡板后的涡较小,稳流效果比方形平板好些;大冲击间距和小挡板尺寸下,两种挡板后的分离器内部流场较紊乱;在大间距情况下,分离区的流速在球壳形挡板后比方形板后大很多;小冲击间距和小挡板尺寸情况下,分离器内部流体流动的状态较平稳;两种挡板对流场的稳定效果较相似,但球壳形挡板的流场分布较方形板的均匀.在以上所有相同状态下,采用球壳形挡板的模型都要比采用方形平板的模型拥有更小的平均速度和平均湍流强度,说明采用球壳形挡板分离区的流速分布较均匀而且平稳,应当尽量选用球壳形挡板进行工业生产.在绝大多数情况下,球壳形挡板对液液分离器内部流场的稳定作用要比方形平板强.     

电加热水体温度场均匀性的仿真与实验

针对水平封闭圆管内水的电加热方式温度场不均匀问题,采用Fluent软件分别对水平圆管的轴向和径向温度场进行数值仿真．基于位式控制的分段分组加热方式在长度为1.8 m、内径为103 mm、外径为133 mm的水平圆管上进行实验验证．结果表明,圆管非水平放置会令加热后圆管的轴向温度场不均匀;在升温阶段,全壁面均匀加热的方式会使圆管温度在竖直径向出现显著的上高下低的分层现象;而只对圆管下半壁面加热可使圆管上层和下层温度差值从大于8℃降至小于1℃,有效提高了圆管温度场的均匀性;在稳态阶段,分段分组加热方式受位式控制的影响,径向温度偏差升到1.6℃以内．对比全壁面均匀加热的方式,分组加热方式特别是4组加热方式,在达到稳态的时间和稳态时的温度场均匀性仍具有明显优势．研究结果为实现高精度、无超调、温度场均匀性好的水平等压封闭圆管加热方案设计提供了参考．     

微型涡喷发动机燃烧室全覆盖气膜冷却

为了延长微型涡喷发动机燃烧室的使用寿命,针对燃烧室壁面高温区进行全覆盖气膜冷却研究. 在KJ-66微型涡喷发动机试车实验的基础上,比较实际燃烧工况下,排布方式和燃烧室外环的扩张孔对气膜冷却效果及燃烧室整体性能的影响. 结果表明,在实际微型涡喷发动机模型中,顺排的平均综合冷却效率低于叉排,但对壁面的综合降温效果优于叉排. 随着扩张孔出口直径的增大,气膜冷却效果逐渐改善,但会影响燃烧室出口温度分布的均匀性. 由于燃烧室后排冷却孔的影响,二次流射入主流会发生偏转,提升了气膜的冷却效果. 整体而言,全覆盖气膜冷却在实际燃烧工况下对燃烧室壁面有着很好的冷却作用,扩张型气膜孔能够有效改善燃烧室外环的气膜冷却效果.     

壁面温度对微型内燃机燃烧特性的影响

为了研究微型内燃机燃烧特性,搭建燃烧测试平台,分别对壁面温度40、90、120、130、145℃条件下的燃烧特性进行测试.试验结果表明:随壁面温度的逐渐提高,燃烧始点延迟,平均指示压力和燃烧压力呈线性降低趋势;但燃烧放热率加快,燃烧持续期缩短,循环变动率降低,燃烧稳定性增强.当壁面温度增至130℃时,微型内燃机表现出最好的燃烧稳定性.继续提高壁面温度至145℃时,燃烧持续期反而增加,燃烧稳定性显著恶化.微型内燃机较大的面容比是壁面温度能够较大程度影响进气与燃烧的主要原因.利用壁面温度对微空间燃烧过程的影响,提出不同热特性材料组合式微型内燃机的构造.     

加热炉均温燃烧器的火焰温度场分析

为了研究均温燃烧器的温度均匀性,利用流体分析软件Fluent对燃烧器结构进行仿真分析,验证了结构设计的合理性,分析其不同截面下温度场的分布。结果表明:距离气体进口表面为0.4 m时的火焰温度均匀性最好,温差最大不超过200℃;火焰温度最高,理论最高温达到2 350℃。     

915 MHz微波在沥青路面再生加热中的应用

为验证915 MHz微波频率用于沥青路面再生加热的可行性,在分析微波加热机理的基础上,设计了喇叭天线参数并对其进行了优化,采用CST仿真软件,进行了915 MHz与2 450 MHz两种微波频率下单天线与阵列天线对沥青混合料的加热效果对比,同时对不同天线间距、加热高度、混合料厚度等对加热效果的影响因素进行了仿真分析。结果表明：915 MHz微波频率加热沥青混合料具有更好的均匀性与深度方向上更小的温度梯度;改变天线间距、加热高度和混合料厚度,会导致加热箱内微波相互干涉现象发生变化,进而对加热效果产生影响,当混合料厚度为250 mm,天线间距为70 mm×70 mm,加热高度为70 mm,此时加热效果最好,混合料温度均值最高,且离散系数最低,温度均匀性好,沥青老化现象较少。对于大型微波再生加热设备,由于其要求加热厚度大、产量高,采用915 MHz更为合适。     

高强化柴油机的缸套传热试验系统的数值分析

设计了一套针对高强化柴油机的传热模拟试验系统.利用Standard k-ε湍流模型与涡耗散燃烧模型等对燃烧器、缸体、水套内的燃气燃烧、冷却水套的流场情况和冷却能力进行科学评价分析,并采用流固耦合分析方法获得缸套的温度场和热应力.研究表明:燃烧器内的燃气温度分布呈现"内低外高,下低上高"的分布特点.冷却水套的冷却液的整体压力损失比较合理,平均流速较高,平均换热系数较大,水套近壁面温度分布比较均匀,表明了水套具有良好的冷却均匀性和较强的冷却能力.     

方腔内带双圆柱体自然对流三维计算研究

基于计算流体力学理论,采用有限体积法建立辐射模型,对长、宽、高均为5m 的方腔内带双圆柱体进行了三维计算研究。分析了腔内双圆柱体中心轴线间距、管径以及方腔的左壁面温度和右壁面温度对腔内沿Z轴各截面的平均温度分布的影响。研究结果表明,双圆柱体中心轴线间距越大,在腔的左右壁面处对流强度越强;双圆柱体管径越大,对流强度越弱;左壁面温度越高,对流强度越弱;右壁面温度越高,自然对流越强烈。该结果可为试验研究提供一定的参考。     

不同外部风温对微尺度火焰的影响

为了研究微尺度燃烧器由于散热造成燃烧稳定性差的问题,对微尺度燃烧器外部吹风控制表面散热,对比不同工况下燃烧器的工作性能.当燃料混合气体体积流量为0.12、0.24、0.36 L/min时,风温分别为277.15、380.15、635.15、790.15、1 001.15 K.实验结果表明,提高冷却风温或燃料流量可以抑制熄火.测量燃烧器壁面温度,结合数值模拟,研究内部燃烧过程.结果显示,随着冷却风温上升,反应区域峰值温度上升且向上游偏移.在024 L/min,燃料气体当量配比下,当冷却风温由277.15 K上升到1 001.15 K时,峰值温度上升约165 K,反应中心上移约5 mm.证明高温冷却风通过减少散热,提升反应强度,抑制热熄火.当体积流量由0.12 L/min上升到0.36 L/min时,虽然壁面散热量上升,但占总能量的份额相对降低,因此提升燃料流量可以抑制热熄火.     

SCR脱硝系统导流板优化设置的数值模拟

根据某电厂SCR脱硝装置气流均匀性的设计要求,按1:1比例建立三维模型,划分网格后进行CFD仿真模拟,并根据模拟结果对比分析了速度相对标准偏差、最大烟气入射角度、温度最大绝对偏差、氨氮物质的量之比、系统压损5个参数,研究了关键位置导流板的优化设置规律。结果表明,在整个SCR脱硝装置烟道系统中,烟道入口处宜设置等间距导流板,以使气流均匀进入后部管道;烟道系统中任何有变径或变向的烟道均宜设置导流板,以防止气流偏向某一方;距离反应器最近处的烟道外形、导流板尺寸对气流均匀性影响最大;在反应器顶部加设干扰气流的小圆管,对改善局部区域气流均匀性有一定作用。     

以制冷剂R22为工质的地板辐射采暖模拟与优化

以空气源热泵为热源,直接用R22作为工质进行地板辐射采暖.在实验验证数值模拟可靠性的基础上,运用ANSYS软件分别对地板表面材料(瓷砖、木地板、毛毯),管间距(100-300 mm),填充层厚度(25-50 mm)影响地板表面温度均匀性和散热量进行模拟.结果表明:地面装饰层的材料对地板温度的均匀性和地板表面的散热量有着重要的影响;随着管间距的增大,地板表面温度和散热量分布更加不均匀;而填充层的厚度对地板表面的温度和散热量影响较小.     

平面布置振荡热管壁面温度分布特性实验研究

实验测量了由振荡热管冷凝段构成的平板表面中管束壁面上横向和纵向温度,对升负荷和降负荷过程中壁面温度分布特性进行了分析．实验表明平板表面外侧管壁面温度波动幅度较大,中间点温度比较均匀;受管束内汽液流动及剧烈振荡的影响,在热管蒸发段壁面温度达到90℃时,平板表面温度均匀程度最好;当蒸发段壁面温度为120℃时．横向各点温度相差比较大．管束壁面纵向温度分布实验表明：蒸发段壁面温度为40℃时,热管未启动;而在120℃时热管完全启动,各测点温度相差不大;在60℃～80℃时,纵向温度相差较大,温度分布不均匀,靠近蒸发段的测点温度升高较快;蒸发段壁面温度在80℃以上时,平板表面纵向温度趋于均匀．     

基于有限元分析的转辊式无针头静电纺电场优化

为克服转辊式无针头静电纺丝过程中的边缘效应,采用对转辊式纺丝头进行倒角处理和增加辅助电极两种方式来改善转辊式无针纺丝头场强分布的均匀性.采用COMSOL Multiphysics有限元模拟软件,对倒角半径、辅助电极直径、辅助电极与纺丝头间距及辅助电极厚度对电场强度及其分布的影响进行分析.结果表明:随着倒角半径从0增加到65 mm,场强平均值逐渐降低,场强均匀性明显增加,场强CV值由26.3%降低到11.8%;随着辅助电极直径增加,场强平均值逐渐降低,场强均匀性先降低后升高;随着纺丝头与辅助电极间距的增加,场强平均值略有增大,而场强均匀性逐渐增加;随着辅助电极厚度增大,场强平均值基本不变而场强均匀性先升高后降低;辅助电极直径160 mm,辅助电极与纺丝头间距45 mm,辅助电极厚度3mm时,辅助电极对纺丝头电场强度分布均匀性的改善效果最佳,场强平均值为1.64×108 V/m,场强CV值为1.68%;与倒角处理相比,增加辅助电极对克服边缘效应和提高场强均匀性更为有效.     

边界层人工转捩的壁面脉动压力特性试验研究

绊线和粗糙元等边界层人工转捩装置是开展模型相似试验的有效途径和关键技术。依托水下航行体缩尺模型拖曳试验,研究了4种绊线和粗糙元上下游边界层的壁面脉动压力自功率谱。结果表明：绊线和粗糙元下游的壁面脉动压力自功率谱平台区谱级高于上游;相同流速下,绊线下游壁面脉动压力自功率谱谱级由高到低排序,高4mm、宽4.2mm、展向间距8.5mm钻石型粗糙元圆柱型粗糙元高4mm、宽3.5mm、展向间距7mm的圆柱型粗糙元2mm高锯齿型绊线1mm高锯齿型绊线;中低流速下绊线下游人工转捩边界层可与高流速下平板自然转捩边界层壁面脉动压力自功率谱平台区谱级相当,即绊线明显削弱了壁面脉动压力载荷的尺度效应。     

颗粒帘换热器颗粒均流装置的设计与实验

基于气粒两相快速热平衡原理,为保证颗粒帘换热器的效率,有必要使气流与颗粒均匀接触。针对颗粒均匀问题,设计一套以多孔板为主要部件的均流装置,并探究多孔板孔径及孔间距对均流效果的影响。结果表明：多孔板错列布孔,孔径6~10 mm、孔间距35~50 mm 的情况下,颗粒均流效果与孔间距的大小成反比,低于40 mm后不再明显变化;孔径10 mm、孔间距40 mm的多孔板,颗粒均流效果较好。     

平行矩形不等温射流的温度场特性试验研究

为了研究水平浓缩煤粉燃烧器中浓、淡两股气流混合的机理，在进行了平行矩形射流速度场特性的试验研究后，对温度场特性进行了试验研究。本文阐述了喷口间距、初始剩余温度等因素对平行矩形射流温度场结构特性的影响。从而提出，通过适当加大喷口间距、提高浓缩比可以实现水平浓缩煤粉燃烧器的高效、稳燃、低污染和防结渣的功能。     

防冲挡板对液液分离器入口流场影响的数值分析

应用Fluent软件对卧式液液分离器入口处防冲挡板的作用进行数值研究,综合分析不同进液速度、冲击间距和挡板尺寸对分离器内流体在挡板前后流动状态的影响,并提出改进方案.结果表明:随着冲击间距的增大,防冲挡板前部的环形回流区的尺度不断增大,冲击射流中轴线上方的环形回流区中心向后上方移动,轴线下方环形回流区中心向后下方移动,迫使环形回流区之后的顺、逆时针涡流向挡板后移动;冲击间距越小,防冲挡板降低冲击射流速度和湍流强度的效果越好,但冲击间距不可小于进液管直径;随着防冲挡板尺寸的增大,防冲挡板后部的流场稳定性增强,但当挡板尺寸过大时,挡板与分离器内壁之间形成狭缝射流,具有较大的速度和动量的流体冲击后部流场,造成分离器内部流场严重湍动及速度分布不均.     

不同旋翼间距的微型无人机旋翼气动性分析

为研究悬停状态下不同旋翼间距对微型四旋翼无人机旋翼气动性的动态影响,进行数值模拟。运用滑移网格法计算并分析相同转速、不同旋翼间距下的四旋翼升力和扭矩的变化规律,以及旋翼流场和压强分布规律,结果表明：微型四旋翼无人机旋翼间存在气动干扰,合理的旋翼间距有助于提升四旋翼整体气动性能。通过试验和仿真对比发现旋翼间距2.8D(D=76.2 mm)是最佳的微型四旋翼无人机旋翼间距方案。