三维液氮空化的大涡模拟和机理

以三维扭曲翼型（Twist-11N）为研究对象,基于大涡（LES）湍流模型开展了三维液氮空化的数值模拟。通过压力波动曲线得到了液氮空化的空泡脱落周期,观察周期内空泡脱落的过程,与常温空化的数值模拟结果对比,得出了低温空化具有脱落更彻底、过程更复杂的特性。从压力分布和气相云图观察到了三维模拟特有的尾部回射流和侧面射流,分析了三维空化不同于二维的独特性。从涡旋角度分析了空泡脱落与流场的关系,认为空化的发生首先导致了流场的不稳定和涡旋的产生,而涡旋的发展造成了流场边界层分离和空泡的脱落。     

液氮超声空化CFD模拟及实验研究

基于计算流体力学（CFD）和实验方法,研究频率为20 kHz的超声波诱导的液氮空化特性。数值建模采用Mixture多相流模型,Singhal空化模型和Realizable k-ε湍流模型,并通过动网格方法实现边界正弦振荡来模拟超声波发生器界面。模拟计算获得超声空化结构的周期变化特性,与实验观察相比发现现象上一致性较好。基于数值结果,分析了超声影响区压力和温度等参数的变化特性;发现由于热效应,使得液氮超声空化相比水超声空化具有不同特性。模拟了振子振幅、超声频率及系统压力等参数对空化的影响特性,并提出超声波诱导的空化数表达式,结果证明空化数越小越容易发生空化。计算结果深入揭示了液氮超声空化机理。     

三维液氮空化的大涡模拟和机理

以三维扭曲翼型(Twist-11N)为研究对象,基于大涡(LES)湍流模型开展了三维液氮空化的数值模拟。通过压力波动曲线得到了液氮空化的空泡脱落周期,观察周期内空泡脱落的过程,与常温空化的数值模拟结果对比,得出了低温空化具有脱落更彻底、过程更复杂的特性。从压力分布和气相云图观察到了三维模拟特有的尾部回射流和侧面射流,分析了三维空化不同于二维的独特性。从涡旋角度分析了空泡脱落与流场的关系,认为空化的发生首先导致了流场的不稳定和涡旋的产生,而涡旋的发展造成了流场边界层分离和空泡的脱落。     

轴流泵叶顶区的空化流场与叶片载荷分布特性

针对轴流泵叶顶区空化流气液混合区域密度变化,以SST k-ω湍流模型为基础,对湍流黏度项进行了修正。基于输运方程的完全空化模型对轴流泵NPSH曲线、空化特性及其叶片载荷进行了数值模拟和分析,并与实验结果进行了对比。研究结果表明,修正的SST k-ω湍流模型和空化模型较准确地预测了叶顶区空化流,临界空化数预测误差为7.79%。通过高速摄影实验观测到轴流泵的初生空化为刮起涡空化、间隙附着空化和涡带区空化,空化区域也随着空化数的降低而不断扩大,直至在叶片后缘脱落和爆破,爆破位置也不断向叶片中部移动;叶片吸力面的低压区主要集中在叶顶翼型间隔角为-13°～+13°的区域;在叶轮叶顶间隙的3%区域,随着半径系数增大,叶片压力面压力逐渐减小,叶片载荷不断降低,且越接近间隙边缘,叶片载荷降低越明显,从机理上找到了空化诱导轴流泵性能下降的原因。     

辊道窑挡火板开度对预热带气流影响的数值研究

建立了辊道窑预热带内挡火板开度的二维物理模型,采用标准k-ε两方程湍流模型对预热带中气体流动进行模拟,并用计算流体力学软件Fluent进行数值计算及结果的后处理,研究了不同的挡火板开度对预热带内气体流动的影响。     

溶气气浮池气液两相流二维数值模拟

采用计算流体力学软件FLUENT对溶气气浮池进行了二维数值模拟,分别对液相单相流动和气液两相流动进行了研究。模拟采用了RNG k-ε湍流模型,气液两相流的模拟采用了欧拉模型。计算得到了溶气气浮池内液相流场情况和气相在溶气气浮池内的体积分数分布,模拟结果与实验结果符合。     

高加疏水阀内空化模拟及结构优化分析

依据高加疏水阀的流量特性,基于湍流模型、多相流模型、空化模型和控制方程建立阀门内部空化流动的数值计算模型,研究最大流量工况和正常流量工况下的空化现象,得到了高加疏水阀内速度、气体体积分数的分布。基于空化分析的结果,按照多级节流降压理论,尝试优化结构,减小阀门内部发生空化的强度和范围,达到抑制空化的目的。     

空化射流流场数值模拟的研究进展

空化射流因具有高效能、无污染等优点而被广泛应用,但是由于其流场结构和水动力学性能过于复杂,使得对其的应用受到限制,为进一步认识和研究空化射流流场特性,对空化射流数值模拟过程中的空化模型、数值计算方法和流场特性影响因素的研究进行了综合论述.阐述了数值模型中不同的空化模型、湍流模型和多相流模型各自的特点、适用条件及存在的问题;对比分析了拉格朗日和欧拉数值计算方法在空化射流模拟中的应用,以及空化射流自身特点对计算方法的要求;对空化射流流场特性的影响因素研究情况进行了综合概述,使复杂的空化射流流场结构有更加清晰的表现,为以后的研究与应用提供了依据.通过以上论述,对目前空化射流数值模拟研究进展中存在的问题进行了分析,并根据所提出的问题,对以后的研究方向提出展望,有助于以后在空化射流流场的数值模拟研究中取得进展.     

鼓泡塔内气泡羽流周期性摆动的数值模拟

以二维和三维鼓泡塔内气液二相流动的动态特性为研究对象,寻找各自合适的湍流模型和边界条件设置。二维鼓泡塔的进口气速采用2种不同的方法:①实际进口速度法;②均值修正法。湍流模型选用标准k-ε湍流模型、RNG k-ε湍流模型。结果显示二维模拟使用RNG k-ε湍流模型、三维模拟使用标准k-ε湍流模型能够得到周期性的羽流摆动,且二维鼓泡塔的进口气速采用均值修正法能够得到较合理的摆动周期。     

有机废水处理装置流动特性研究

根据水力法处理有机废水的原理,以某废水处理装置为模拟对象,利用计算流体数值技术模拟了废水处理装置的气蚀产生过程和流动特性,得到了此类流动的一般流动规律和详实的试验数据。在基础模型的基础上,改变若干物理参数,得到了模拟装置对象在固定的边界条件下产生空化效应的最优化方案,对优化模拟装置对象以及了解废水在装置中的流动特性具有较好的参考价值。