离心通风机蜗壳内的流动特征及节能改造试验研究

利用FLUENT软件对G4-73No.8D型离心式风机以及分别加装圆筒型、圆锥筒型防涡圈后的风机内部三维流场进行数值模拟,结果表明,加装防涡圈后的风机蜗壳内部流场流动明显得以改善。对风机在加装防涡圈前后进行的性能试验表明,风机加装圆筒型和圆锥筒型防涡圈后,当相对流量 时,效率平均提高了3.1%和3.48%,验证数值模拟的正确性。理论和试验研究还表明圆锥筒型防涡圈节能效果优于圆筒型防涡圈。     

结构参数对双蜗壳型旋风分离器内流场分布的影响

用智能五孔球探针测试仪对不同排气芯管结构形式和不同排气芯管插入深度下双蜗壳型旋风分离器内三维速度和静压进行了测量,以获得这两种结构参数对分离器内部流场的影响.试验结果表明,分离器内切向速度随排气芯管插入深度的增加先减小后急剧增加,锥形排气芯管与圆管相比使得分离器内部流场大部分区域旋转增强.利用积分离散化的方法计算了分离空间内的下行流量,发现排气芯管插入深度为300mm时能有效的减少短路流和旋涡流动.     

往复柱塞泵转套式配流系统凸轮槽型线及其对流场的影响研究

转套作为往复柱塞泵转套式配流系统的重要部件对系统的配流起着至关重要的作用,而转套内凸轮槽型线直接影响系统的流场特性。提出了4种不同的凸轮槽型线,建立相应的型线方程,并通过对系统流场的数值模拟,对比不同型线对入口流量、出口流量和泵腔压力的影响。研究结果表明,线性凸轮槽型线下系统的吸油、排油时间长,流量大,倒灌量小,压力脉动小,综合性能最优。     

离心泵偏工况下流动结构分布及演化特性研究

为了研究离心泵不同工况下的流动分离现象,本文以低比转速离心泵为研究对象,基于LES数值计算探索了泵内不同工况下的流动结构,利用在闭式试验台的性能试验来验证数值计算的准确性,发现泵最高效率点在1.1Qd左右,在设计流量下,LES计算误差小于1.5%。通过叶轮出口流场结构分布特点,对不同工况下的流动分离现象进行对比分析,获得叶轮扫掠隔舌过程中出口流动分离现象的变化特性,及其对叶轮内流场结构的影响。结果表明：流动分离现象表现为分离泡会在叶片表面形成回流,使叶轮出口流动呈现不均匀分布特性,加强射流-尾迹结构。特别在小流量工况下,流动分离为出口旋涡的旋转提供能量,造成出口流道大面积堵塞,堵塞面积可达55%左右,诱发小流量的驼峰现象。     

后置灯泡贯流泵三维紊流计算

通过计算流体力学(Computational fluid dynamics, CFD)方法研究某一后置灯泡贯流泵内部的三维流场,采用RNG k-ε紊流模型和SIMPLE算法对泵叶轮、导叶和进出水流道内的流场进行数值模拟.分析最优工况下装置纵断面的流速和压力分布以及叶轮出口、导叶出口和灯泡体尾部的流速分布情况.着重研究小流量工况、最优工况和大流量工况等不同工况下叶片压力面、吸力面的静压分布以及各断面翼型附近的相对流速分布.同时还计算贯流泵装置各种构件的水力损失,发现导叶体和灯泡体段在水力损失中所占的比重较大.将数模计算结果与模型试验的泵装置性能数据进行对比,结果表明数模计算结果跟试验数据在高效区附近吻合较好,在小流量和大流量工况下存在偏差.采用CFD方法对灯泡贯流泵装置内部流场进行数值模拟可以为泵装置进一步设计优化提供依据.     

水压锥阀空化射流流场结构与流量特性的相关性研究

为了研究水压锥阀空化流场与流量特性的相关性,对两种阀座结构的水压锥阀内部的空化射流开展了三维动态流场仿真.结果表明,直角型锥阀和倒角型锥阀均在阀芯后沿存在分离流诱发的附着型空化,在阀口下游有漩涡空化;此外,倒角阀座流道内亦存在分离流现象并形成附着型空化.倒角型流道入口处的分离流造成流体的局部加速,对于0.6 mm开口度...     

基于Flow Simulation的油气分离器流场分析及优化设计

用数值模拟的方法研究喷油螺杆压缩机油气分离器部件内的流场,对气液两相流场采用离散相模型计算。通过对油气分离器建立多个单一变量模型并设定相应边界条件,对计算结果分析发现,除合理设定内筒内外截面面积比外,油气分离器入口截面形状及出气口相对位置对提高分离效果也具有积极作用,据此提出优化设计方案和为认识油气分离器内部流场提供参考。     

疏浚底泥分离用旋流器的数值模拟与试验研究

提出了一种用于疏浚底泥分离的新型锥形进料体旋流器结构,采用雷诺应力(RSM)湍流模型,应用Fluent软件分别对柱形和锥形进料体旋流器内部的流场进行数值模拟,结论表明锥形进料内流体的轴向速度和切向速度均有所提高,有利于减少短路流,提高分离效率。采用粒子图像测速技术(PIV)对锥形进料体旋流器内部流场进行测试并与模拟结果比较。结果表明模拟值与实测值吻合良好,验证了模拟方法的正确性。     

旋流器内气相时均流场的试验研究

采用多普勒激光测速仪对旋流分离器内三维湍流的时均流场进行了测量,考察了导叶导角和流量变化对时均流场的影响.测量结果表明:在分离空间,切向速度分布呈现典型的Rankin涡结构,切向速度沿轴向衰减不明显,轴向速度是由外围的下行流与内部的上行流结构,轴向速度沿轴向衰减.最大切向速度面与轴向LZVV面呈现与筒体相似的管锥形.对环形空间和集液槽内时均流场的结构也进行了分析.     

喷油压缩机用旋风式油气分离器筒体尺寸设计方法

针对喷油压缩机系统用旋风式油气分离器筒体尺寸(直径和高度)设计基本依赖实际经验,缺乏理论依据的问题,提出了一种结合数值模拟的理论设计方法。通过理论计算可以得出设计分离器筒体直径的方法——依据切向速度关系曲线,通过选取合适的筒体直径而使外旋涡的平均切向速度大于临界切向速度。考虑到直筒形与筒锥形旋风分离器存在差异,借助数值模拟方法对理论计算的切向速度和有效分离高度进行了修正。建立了旋风式油气分离器的三维非稳态数值模型,其中气相流场采用RSM湍流模型,油滴运动轨迹采用离散相模型。计算了适用于额定工况下容积流量为6 m3/min、排气压力为0.8MPa(a)的空压机系统油气旋风分离器筒体尺寸,并计算分析了容积流量改变时(50%～100%)对分离器筒体尺寸的影响。最后经过数值模拟验证,结果表明所设计的分离器可对粒径为5μm以上的油滴完全分离。本方法适用于喷油压缩机系统中旋风式油气分离器的设计工作,也可以为其他场合应用旋风分离器作为设计指导。     

PSC-100型导叶式旋风管内的气相流动分析

采用五孔球探针对不同结构参数和操作参数下PSC-100型导叶式旋风管的流动参数进行了测量,得到旋风管内气相流场的三维速度和静压的分布情况。试验结果表明,切向速度在大部分分离空间沿径向更加趋近于等速流;轴向速度有明显的上下行流分界,且分界位置靠近边壁,沿轴向分界位置逐渐向边壁移动;径向速度的方向在绝大部分分离空间近壁处沿径向向外,中内区域沿径向向内;静压沿径向从边壁到中心逐渐降低。当改变结构参数时,导流锥的开缝面积比对流动参数中切向速度的影响最为显著,即导流锥开缝面积比越大,所对应流场的切向速度值越大,因而旋风管的旋转强度越大,分离效率越高。实验研究的结果为天然气净化用多管式旋风分离器的结构优化与工程设计提供了参考依据。     

2种锥段结构的轴流式旋流器内的流场模拟

采用Fluent软件对实体锥段轴流式旋流器和多孔介质锥段轴流式旋流器进行单相和液固两相的模拟研究,着重分析了旋流器内速度场与压力场的分布和液固分离效率,得到以下结论:速度场方面,多孔介质锥段旋流器,切向速度峰值较大,向下轴向速度较大向上轴向速度较小,有利于固体颗粒的分离;压力场方面,在边壁附近形成一个环带状的低压区,有利于固体颗粒的分离;相同截面,多孔介质锥段旋流器的压力明显较低,能耗较低;多孔介质锥段旋流器的液固分离效率较实体锥段旋流器高5%～10%,具有广阔的应用前景。     

基于计算流体动力学软件的气旋浮流场分析

气旋浮高效油水分离技术是江汉机械研究所新开发的新一代用于油田采出液油水分离的技术。将气旋浮技术应用于油水分离,到目前为止仅江汉机械研究所正在研究,同时基于FLUENT的气旋浮流场分析,国内外尚很少见。本文首先对气旋浮高效油水分离器模型的网格划分和定义边界条件进行研究,其次,对气旋浮流场模拟结果进行分析,实践表明:基于计算流体动力学软件的气旋浮流场分析与现场实测结果比较吻合。因此,采用计算流体动力学软件技术研究气旋浮流场规律是可行的。     

双缘板叶片电解加工流场优化与试验研究

针对在长叶身的双缘板叶片电解加工中由于流场的不均匀经常导致加工短路的问题,开展了叶片电解加工流场优化仿真分析,结果表明大量电解液从两侧缘板区域的间隙中被分流,造成叶身型面部分流量减小,导致产物不能及时排出间隙,容易引起加工短路。为了改善加工区域流场分布不均的情况,提出了一种基于液体密封的多向辅助供液流场方式,对提出的流场方式开展流场仿真分析,仿真结果表明加工区流场稳定性与一致性显著提升。开展了所提出流场的电解加工工艺试验,加工过程电流稳定,试件具有较好的加工效果,验证了提出流场方式的有效性。     

Research on the cathode design and experiments of electrochemical machining a closed impeller internal flow channel

In order to improve the electrochemical machining (ECM) precision and efficiency of a closed impeller internal flow channel, the internal flow channel cathode shape and structure were optimized by gap flow field simulation. Firstly, the theoretical model and three-dimensional gap flow field simulation geometric model were set up. Next, the inter-electrode gap flow field simulation results were draw from the streamline, velocity, and pressure cloud picture. Secondly, the cathode and the frock clamp were designed according to the simulation results. Finally, the verification experiment was carried out to evaluate the cathode structure and the ECM process parameters, and the experimental results were consistent with the simulation results. The whole process is stable and no short-circuit phenomenon with the forward flow field machining pattern. The results show that the method of gap flow field simulation-assisted ECM cathode design is useful and economical for machining closed impeller internal flow channel.     

短路过渡CO2焊接熔滴形状数值模拟与控制

为了进一步提高短路过渡CO2气体保护电弧焊的工艺性能和焊接质量,根据高速CCD摄像获得的熔滴及其短路过渡图像,分析了熔滴与熔池短路前的形状对熔滴与熔池的短路、熔滴在熔池中的铺展及液桥缩颈形成的影响.采用熔滴静力平衡模型研究了电磁力(燃弧电流)、表面张力、重力与熔滴形状的关系,并通过对燃弧电流的精确控制实现了对熔滴形状的有效控制.当熔滴与熔池短路前为细长形状时,短路过渡过程稳定柔顺,而当熔滴为扁平形状时,则不利于熔滴的短路过渡,甚至产生瞬时短路.燃弧阶段的熔滴形状体现了各种力对熔滴的作用,而电磁力(燃弧电流)是决定熔滴形状的主要因素.根据燃弧电流对熔滴形状的影响规律,提出了采用前期大、后期小的燃弧电流控制原则,以在燃弧的不同阶段获得不同的熔滴形状.试验结果表明该控制方法获得了良好的适合于熔滴短路过渡的短路前熔滴形状,短路过渡过程柔顺稳定,消除了瞬时短路以及由此导致的飞溅,改善了熔滴的短路过渡行为,短路过渡结束后焊丝端部的残余液态金属具有良好的一致性.     

不同工况对离心叶轮内部流场特性影响的实验研究

利用激光多普勒测速系统(LDV)在设计和非设计等3种工况下对后弯闭式离心叶轮内部气流流动的影响进行了实验测量。利用测量数据对比描述了不同流量下流道出口主流速度分布的特点。径向面上的速度矢量图说明了不同进口条件下流道内气流流动产生分离的位置、强度以及发展。二次流矢量图表明流量的改变导致在垂直于主流方向引起截然不同的二次涡旋流动。     

轴入式两级串联旋流器流场分析与性能评估

为解决狭长空间内无法实现油水两相介质高精度分离的问题,结合旋流分离理论,设计了一种可实现轴向进液的两级串联旋流器,针对该装置开展内部流场特性及 分离性能研究。揭示了不同处理量及分流比对旋流器内速度场、压力场、浓度场以及分离效率的影响规律。结果表明：随着处理量的增大,底流口压降最大值逐渐增大且增长速率逐渐增大,旋流腔内切向速度也逐渐增大;增大一级溢流分流比,可减小环式通道及二级旋流器内的切向旋动能,二级溢流分流比对一级旋流器分离性能影响不大;实验及模拟得出研究范围内一级分流比为20%、二级分流比为15%时分离效率最高,最佳处理量为4.8 m3/h,最佳总分流比为32%;装置对不同流量、不同分流比条件具有较强的适应性,分离效率最高可达99.6%。