集束氧枪实验研究及其工业应用

主要介绍了集束射流氧枪技术,根据实验室条件设计出集束射流氧枪,对其进行了冷、热态实验,加以改进并在钢铁厂加以应用,从工业现场数据中分析集束射流氧枪对工业增产的效果。     

集束氧枪不同环缝间距离对集束射流射流特性的影响

集束氧枪的发明和应用,改变了电弧炉传统的用氧工艺。在主氧周围增加伴随流,提高了氧气射流的聚合效果。本研究利用fluent软件模拟高温条件下不同环缝间距离对集束射流特性的影响,分析了主氧射流周围的漩涡对集束氧枪聚合效果的影响。研究结果表明,燃气与主氧间的距离对集束射流速度核心区长度具有显著影响,燃气与环氧间的距离对集束射流则无显著影响。本研究为炼钢用集束氧枪提供了一定的理论参考。     

不同种类燃气对集束射流特性的影响研究

应用FLUENT软件对电弧炉用集束氧枪的射流特性进行数值模拟研究,讨论了环氧流量、燃气种类、燃气流量以及燃气热值对集束射流射流特性的影响。比较分析高炉煤气、转炉煤气、焦炉煤气和天然气燃烧条件下的集束射流射流特性,并与普通超音速射流进行对比。最后,通过实验室实验进行验证。     

保护气对集束射流特性的影响

集束氧枪是现代电弧炉炼钢主要供氧手段。保护气的物理特性对集束射流的射流特征有着一定的影响。本研究利用Fluent软件对电弧炉炼钢过程中常用集束氧枪的射流特征进行了数值模拟。在模拟实验中,应用普通的保护气取代电弧炉炼钢过程中集束氧枪常用的燃气,分析保护气的种类、保护气的流量以及保护气的温度对集束射流特性的影响,并且将其与传统超音速氧枪和电弧炉的集束氧枪的射流特性进行对比。     

转炉炼钢用集束氧枪的模拟研究

利用Fluent软件分别对炼钢超音速氧枪和集束氧枪射流流场的速度进行了模拟,研究发现集束氧枪较超音速氧枪气流沿中心轴线的速度衰减显著下降.通过结果对比,论证了集束射流氧枪的优越性,并且在安阳钢铁公司第二炼钢厂35 t转炉进行了使用并对其使用效果进行了分析.试验结果表明,集束射流氧枪成功的解决了35 t转炉炼钢磷高的问题...     

电弧炉用集束氧枪生产问题研究

对宝钢电弧炉用集束氧枪寿命等问题进行了系统研究.应用CFD方法对氧枪射流进行了数值模拟,比较了氧孔破损程度对集束射流的影响,讨论了伴随流分布形式对射流特性的影响,提出了优化操作方案.     

纳米流以射流冲击方式对柴油机缸盖的冷却研究

利用纳米流射流冲击技术提升柴油机缸盖中进排气门鼻梁处的高热密度区域的传热系数,通过搭建研发的试验操作平台,对比了以不同体积分数的Cu-水纳米流作为冷却工质时,用射流技术对柴油机缸盖高热密度区域的传热效果。分析了射流冲击速率、射流冲击高度、射流冲击角度、纳米流体积分数及射流初始温度对缸盖高热密度区域传热系数的影响。研究结果表明:采用纳米流射流技术可实现良好的柴油机高热密度区域的传热效果,但不同的射流参数及纳米流体积分数会对传热效果产生不同的影响。     

射流技术提升风力机翼型气动性能研究

以应用在水平轴风力机叶片上的层流翼型S809为研究对象,采用CFD数值模拟技术,结合ShearStress Transport(SST)湍流模型,数值计算了S809翼型的升阻力特性。在翼型设计中应用一种转捩延迟控制技术——射流技术,即在翼型上翼面添加射流口,并研究了射流口位置和射流速度对翼型S809气动特性的影响。结果表明:射流技术能够显著提高翼型升力,延缓翼型失速;在低攻角下,射流速度大于来流风速才能提升翼型升力;在失速前,翼型的升力系数和失速攻角随着射流速度的增大而增大,在原始翼型失速而带射流翼型未失速阶段,带射流翼型的阻力系数明显小于原始翼型;射流速度一定时,射流口位置适当靠前可增大翼型的失速攻角,射流口位置布置在翼型上翼面中后部能使翼型在失速前获得较大的升力系数。     

50 t电弧炉炼钢集束射流数值模拟优化研究

主要运用Fluent软件对新余50 t电弧炉炼钢中的集束氧枪射流状况进行数值模拟优化研究,分析不同环缝间距下集束氧枪对氧气射流特性的影响,并且对集束射流喷吹特征规律进行分析。通过数值模拟中发现,燃气与环氧之间的间距对速度核心区有显著影响。     

高压水射流技术与安全

介绍了高压水射流技术的优点及其在石油化工及煤炭行业中的应用情况。     

射流气泡发生器喉嘴距优化试验研究

射流气泡发生器是引气制造气泡技术的一种气泡制造装置,喉嘴距是射流气泡发生器的一个重要结构参数.根据液气射流泵的理论技术设计了2种结构气泡发生器,用一种全新的试验方法对喉嘴距进行试验研究,即利用CMOS面阵高速摄像系统测量生成气泡的流动情况,分析气泡直径在不同试验工况下随喉嘴距的变化规律,最终得出最优喉嘴距的尺寸.本文研...     

环境气压降低对挑射流水舌挑距影响的试验研究

水舌挑距是泄洪消能最基本参数之一,消能形态、冲击区域、冲坑深度、水流衔接均与其密切相关。为研究高海拔地区气压降低对挑射流特性的影响,采用减压模型试验的方法研究了环境气压对水舌挑距的影响程度。结果表明,气压与水舌挑距呈良好的线性关系,气压越低,因空气阻力越小,水舌挑距越远;气压每下降15kPa,对水舌内缘与外缘的最大影响程度分别为1.67%、1.48%;低气压环境下水舌空中扩散与掺气减弱,水舌厚度变薄,水流呈集中趋势。基于气压与空气阻力影响系数关系,修正规范水舌挑距计算公式,为高海拔地区挑射流设计提供参考。     

阵列射流冲击冷却流场与温度场的数值模拟

采用数值模拟方法对冲击冷却的流动和传热过程进行了三维数值研究。特别研究了在冲击孔叉排方式下,相邻孔间距、冲击距离以及射流入口雷诺数对冲击表面冷却流动传热特性的影响规律。     

平面自由射流中燃料扩散的大涡模拟

对甲烷－空气预混气体的平面自由射流进行了大涡模拟,采用分步投影法求解动量方程,亚格子项采用标准Smagorinsky亚格子模式模拟,压力泊松方程采用修正的循环消去法快速求解,空间方向采用二阶精度的差分格式,在时间方向上采用二阶精度的显式差分格式。模拟结果给出了预混气体射流中拟序结构对燃料扩散的影响,表明促使燃料扩散的主要因素是射流中的拟序结构,由浓度梯度导致的组分扩散较弱。     

The role of jet inlet geometry in impinging jet heat transfer,modeling and experiments

Effects of jet inlet geometry and aspect ratio on local and average heat transfer characteristics of totally nine confined impinging jets have been investigated experimentally using thermochromic liquid crystals and numerically by using a 3-D low Reynolds number k–? model. Experimental study by using liquid crystals for temperature measurement was conducted for three different jet exit geometries (circular, elliptic, rectangular). In addition, simulations were performed at the same mass flow rate for totally nine jet exit geometries including circular, elliptic and rectangular jets with different aspect ratios for dimensionless jet to plate distances 2, 6, and 12.As the aspect ratio of equal cross-sectional area elliptic and rectangular jets increases, heat transfer enhancement in the stagnation region was obtained. As a result higher aspect ratio jets can be used as a passive enhancement technique for localized heating or cooling especially at small jet to plate distances. Wall jet region comprises very large portion of the impinging plate under study and generally lower heat transfer rates were attained for higher aspect ratio jets in this region especially at small jet to plate distances. Therefore as the aspect ratio increases, lower average heat transfer rates were acquired. The effect of aspect ratio on local and average heat transfer decreases with increasing jet to plate distance. Even though the mass flow rate is the same, heat transfer rate of rectangular jets were reduced with increasing the cross-sectional area. With increasing jet to plate distance very similar heat transfer characteristics were observed along the major and minor axis directions.     

The effect of flow field and turbulence on heat transfer characteristics of confined circular and elliptic impinging jets

The flow field of confined circular and elliptic jets was studied experimentally with a Laser Doppler Anemometry (LDA) system. In addition, heat transfer characteristics were numerically investigated. Experiments were conducted with a circular jet and an elliptic jet of aspect ratio four, jet to target spacings of 2 and 6 jet diameters, and Reynolds number 10 000. The toroidal recirculation pattern was observed in the outflow region for both geometries at dimensionless jet to plate distance 2. Higher spreading rates in the minor axis direction of the elliptic jet have also been mapped. Along the target plate, different boundary layer profiles were obtained for circular and elliptic jets at H/d=2, but profiles became similar when dimensionless jet to plate distance was increased to 6. Positions of maximum radial and axial velocities and turbulence intensities have been determined for both geometries. For the confined circular and elliptic jet geometries, analysis of flow field measurements and numerical heat transfer results showed that inner peaks in local heat transfer closely relate to turbulence intensities in the jet and radial flow acceleration along the wall. Differences between the circular and elliptic jet, in terms of flow field and heat transfer characteristics, reduced with increase in the jet to plate distance.     

阵列射流冲击冷却换热系数的数值研究

采用数值模拟方法对冲击冷却的流动和传热过程进行了三维数值研究.特别研究了在冲击孔叉排方式下,相邻孔间距、冲击距离以及射流入口雷诺数对冲击表面冷却流动传热特性的影响规律.     

一个柴油喷雾与壁面碰撞的数学模型

提出一个柴油喷雾与壁面碰撞的数学模型，可以计算垂直碰壁和倾斜碰壁时壁面射流的性能，适合于在准维燃烧模型中使用。建立了新的壁面射流贯穿距离计算公式，直观地反映了影响壁面射流传播的主要因素。与试验数据对比证实了这个模型的精度是令人满意的。在参数研究中，预测了喷孔直径、从喷孔至壁面的距离和喷射压力对壁面射流贯穿距离和区域空燃比的影响。