弯管压降随迪恩涡的变化规律及数值模拟

从弯管内二次流及其影响因素出发,在不同主流速度下对不同弯曲程度的、长500mm的Φ50弯管压降变化规律进行数值模拟,并对模拟结果进行实验验证。为了精确地描述二次流对压降的影响,借助有限体积法模拟管内流场,并采用带旋流修正的realizable k-e双方程模型和SIMPLE算法来求解控制方程组。通过分析对比模拟结果和实验结果发现:弯管压降受到主流速度v、弯管弯曲程度(r/Rc)等因素的共同影响,在完全湍流区之前可用迪恩数Dn来衡量,并根据实验结果和模拟结果得出弯管压降与迪恩数的拟合关系。     

锅炉内煤粉燃烧数值模拟研究

首先利用商业软件FLUENT建立了高炉内回旋区煤粉燃烧三维数学模型,随后分析了煤粉燃烧过程的速度场、颗粒轨迹,最后从不同煤比和不同富氧率2个方面对煤粉燃烧过程进行了研究,对今后高炉运行过程中怎样调整有十分重要的借鉴意义。     

柴油发动机丝网过滤器压降数值模拟方法研究

分析两种典型金属丝网滤芯的物理模型,依据Darcy-Forchheimer定律,建立金属丝网压降计算的数学模型,通过实验法确定模型中渗透率和惯性系数两个参数值。采用计算流体动力学(CFD)软件FLUENT对回形和柱形滤芯进行了数值模拟,验证得出所建模型适用于丝网滤器压降的数值模拟。研究结果为采用工程仿生学原理并进一步研究仿生耦合不粘滤器提供了理论分析基础。     

基于Fluent的混合弯管流场的数值模拟

弯管在工业生产的各个领域正得到越来越广泛的运用。以工业生产最常见的一种弯管体为研究对象,利用计算流体力学技术,首先对弯管体进行物理建模,设定各项基本参数,通过FLUENT软件对弯管内温度、压力、速度等参数做了全面详细的二维数值模拟,最后将计算结果进行图形化显示,得到了各项设计指标的极值及其所在部位等重要的设计及优化依据,形象具体的研究分析了弯管内流体状态。     

直角弯管流道流场的数值模拟与分析

对直角弯管流道流场进行有限体积法数值模拟，分别给出了直角弯管的速度、流线、压力可视化图象，指出流体流动时直角弯管中涡旋产生的位置和大小。并描绘出进油口速度与进出油口两端压力差之间的关系曲线以及直角弯管内直管的摩擦阻力系数与雷诺数之间的关系曲线。     

磨粒流抛光弯管的数值模拟与试验优化

针对当前复杂零件难以精密加工的问题,运用磨粒流技术进行光整加工,考虑入口压力和颗粒浓度双因素对磨粒流加工的影响,以弯管为研究对象,依据流体力学理论,对不同入口压力和颗粒浓度下的速度、湍流动能和总压进行了仿真分析,经过对比分析得出结论:当入口压力为6MPa,颗粒浓度为10％,磨粒流的抛光效果最好,并根据此参数进行了磨粒流抛光试验.试验结果表明:弯管内表面的粗糙度降低,但是出口处的表面粗糙度要高于入口处的表面粗糙度,因此选择以出口为磨粒流入口,重复进行试验,最终得到均匀一致的表面.     

弯管冲蚀失效流固耦合机理及数值模拟

针对流体输送管道失效研究中存在的问题,主要研究腐蚀与流体流动的交互作用对管道冲蚀破坏的作用机理。建立流固耦合数理模型,推导出在任意拉格朗日-欧拉(Arbitrary Lagrange-Euler, ALE)描述下的粘性流体N-S方程和腐蚀产物保护膜固体区域的控制方程,分析管壁边界层多相流介质流动与腐蚀产物保护膜破损之间的耦合作用。以弯管的冲蚀失效为例,结合弯管的结构特性、多相流的物性参数,运用ANSYS有限元分析软件,采用物理环境顺序耦合法进行流固耦合数值模拟,分析管壁腐蚀产物保护膜的变形程度和受力状态,判定弯管冲蚀破坏的危险区域和失效趋势;现场测厚数据与仿真计算结果基本吻合,验证仿真计算的可靠性和可行性,该方法可用于管道输送系统的风险预测、安全评估和工艺改造。     

超声导波在缺陷弯管上的数值模拟研究

采用数值模拟的方法对弯管结构进行了分析.通过对4种不同弯曲半径弯管的特性进行分析,最终选定70 kHz作为导波的激励频率;通过对不同周期信号在弯管中的特征进行分析,选定激励信号的周期为5.通过对不同弯曲角度弯管进行分析,L(0,2)模态导波经过弯管时会发生模态转换,转换为F(1,2)模态;在弯管内侧与外侧进行检测发现存在显著区别,弯头内侧会发生信号衰弱,较小的损伤不易检测,外侧会发生能量聚集,损伤特征更加明显;透射系数受弯曲角度影响较大,在90.时透射系数较小,能量损失严重.     

水力喷射空气旋流器气相压降特性的数值模拟

利用雷诺应力模型(RSM)的流体体积(VOF)多相流模型对水力喷射空气旋流器(WSA)的气相压降特性和流场进行了数值模拟研究。结果表明,雷诺应力模型和VOF两相流模型能够较好地模拟WSA的气相压降特性和液相回流比,WSA的气相压降随着进口气速的增加先后出现低压降区、压降突跳区和高压降区3个区域。在低压降区,射流保持较好的完整性;压降突跳区,射流呈袋式破碎雾化;高压降区,射流呈剪切破碎雾化。WSA内的静压分布关于Z轴比较对称,整个WSA内在射流—旋流耦合场之上的区域压力最大,其次是WSA的分离空间,在排气管进口区域压力最小。     

煤粉在水平管道输送过程中的数值模拟

通过数值模拟的方法,分析研究了煤风速度与煤粉在水平管道中的输送规律,目的是确定煤粉在水平管道内均匀输送不发生沉积的煤风速度。因为煤风速度过高,管路阻力增大,能耗和磨损都会增大;煤风速度过低,不能形成气力输送,导致煤粉在管道内沉积。通过模拟结果分析得出如下结论:当煤风速度大于25 m/s,煤粉可在管道内均匀输送;当小于25m/s时,煤粉将在管道内发生沉积,不利于煤粉的输送。该数值模拟分析结果可为煤粉在水平管道中的高效输送提供参考依据。     

水平转竖直弯管粗颗粒气力输送特性数值模拟

为了明确水平转竖直弯管中粗颗粒的输送特性，在实验验证的基础上，利用计算流体力学与离散元(Computational Fluid Dynamics and Discrete Elements, CFD-DEM)耦合数值模拟方法对直径2.5 mm、高3.3 mm粗颗粒在水平转竖直弯管中的输送流型、速度、质量流量和气相压力变化进行了研究。研究表明：在起送阶段，弯管料栓具有蓄能作用，难以一次过弯的颗粒会在弯管中自发组成形态稳定的料栓，待蓄能完成后继续过弯运动；沙丘流的输送速度小、平均质量流量高，束状流的输送速度大、平均质量流量低。在稳定输送阶段，固相流型、速度、质量流量波动相对稳定，弯管段的压降和颗粒平均速度在前后半段表现出明显差异；前半段压降小、等压线波动大、颗粒平均速度快；后半段压降大、等压线波动小、颗粒平均速度慢；水平管段颗粒流型为稳定分层流，弯管段前半段颗粒流型为束装颗粒流、后半段为颗粒堆积分层流，垂直管段颗粒流型随管道延伸在向悬浮流发展。     

煤粉燃烧器出口旋转气固两相流场的数值模拟

用K—ε—Kp气固两相湍流模型模拟了煤粉燃烧器出口区域的气固两相旋转 流场，并将计算结果与试验结果做了详细的比较。计算和试验结果表明在旋转流场的轴向方 向产生了回流区，切向方向具有强制涡与自由涡相结合的Rankin涡结构。K－ε－K p模型预报的气固两相速度场与试验相比在定量上和定性上是合理的。结果表明，K－ε－ Kp模型已具有一定的工程应用价值，但还需进一步的改进。     

水力旋流器压降及压力分布特性的数值模拟

利用数值模拟技术，研究了水力旋流器内的压降及压力分布特性，计算得到的各种旋流管的压降结果和实测值吻合较好，其相对误差不超过15％，径向压力梯度的计算结果表明：圆筒段不利于分离；大锥段有利于油滴向轴心方向运移，尾直管是油滴向轴心移动的低效区。旋流管各段压降所占比例基本上不随流量变化而变化，其中圆筒段最小，小锥段最大，尾笔段稍大于大锥段。     

矩形截面直角弯管内高压成形过程的数值模拟

内高压成形技术是以轻量化和一体化为特征的一种空心变截面轻体构件的先进制造技术。在汽车工业领域，运用该技术能够生产出质量轻而且具有很高的强度和刚度的零件。矩形截面直角弯管是一类特殊零件，具有典型的直角弯曲特征．常规弯曲工艺无法加工。采用内高压成形技术，可避免常规弯曲方法的不足，实现该类零件的成形。对采用管材内高压成形技术加工矩形截面工件成形过程进行了有限元模拟，对整个管件的成形规律进行了总结分析，对于应用内高压成形技术生产该类零件具有重要指导意义。     

涡旋压缩机油气分离器分离特性及压降的 数值模拟

电动汽车空调涡旋压缩机油气分离器的性能对空调系统的安稳运行及压缩机的润滑与密封均起着至关重要的作用。针对这种油气分离器结构尺寸小,要求其压降小,分离效率高,转速适用范围宽等特点,为探寻其内部的流动规律、压降及分离效率随转速的变化规律,首先选用适用于强旋流流动的雷诺应力模型(RSM),模拟计算了油气分离器中流体的流线图和速度分布;利用DPM模型对气液二相流进行数值模拟,计算了压缩机在不同转速下油气分离器中润滑油的分离效率及流体压降。分析结果表明,气体在分离器中做准自由涡流动和准强制涡流动,分离效率随油滴粒径的增大而提高,压缩机转速较低时,分离效率随转速的降低而急剧降低,压降与转速的平方成比例增大。最后,给出了优化设计电动涡旋压缩机油气分离器的设计方法。     

不同曲度下90矩形弯管内部流场数值模拟研究

为了研究90°矩形弯管在不同曲度下的内部流场情况,以Gambit构建管道模型,使用Fluent软件、采用Standard k-ε模型对R/a=1.05～4.55曲度范围内的矩形管内空气的流动进行了数值模拟计算,分析了管内静压强和速度分布、漩涡产生的部位及强度、局部损失系数以及管道弯曲部分的受力情况,探究了弯管后二次流的...     

四角切圆锅炉炉内煤粉燃烧过程数值模拟

利用计算流体动力学软件PHOENICS 3.5对一台200 MW四角切圆水平浓淡燃烧煤粉炉进行数值模拟研究,采用多流体两相流动模型及煤粉燃烧综合模型,计算得出在垂直方向不同二次风风量分布的工况下,炉内各截面处的烟气温度、燃料浓度、燃烧产物组分浓度以及炉内辐射热流的分布。结果表明,在燃烧器出口处出现了高煤粉浓度和烟气高温区,并出现气固两相分离的现象,使得煤粉着火及时,燃烧器区域维持较高温度,并防止水冷壁结渣,炉内温度、炉膛出口氧量和飞灰可燃物的计算结果和试验结果相比,吻合较好。二次风分级配风工况下,下部燃烧器区烟气温度升高,但氧气推迟混入,相应位置飞灰可燃物有所增加。计算模型能够合理地模拟水平浓淡煤粉气流在大型锅炉炉膛内的燃烧过程,适用于运行工况的优化和炉内污染物的控制。     

基于Fluent的煤粉燃烧器风管流场数值模拟与分析

利用Fluent软件对煤风管道内气-固两相流进行模拟仿真,通过观察固体颗粒运动轨迹,对管道内冲蚀磨损进行研究分析。利用RNG k-ε湍流模型和拉格朗日离散相模型对燃烧器煤风管道内煤粉颗粒-空气两相流场进行耦合数值模拟,对比分析了输煤管在不同角度α时的流场特性和颗粒运动轨迹,发现当α≤15°时,管道壁面冲蚀磨损率有所降低;管道中除了存在冲蚀磨损,同时还伴随有摩擦磨损。通过对计算结果的分析和讨论,发现燃烧器设计的不合理因素,对煤粉燃烧器结构改进和相关参数优化有一定指导意义。     

用压降法测量管内颗粒浓度和风速方法的研究

根据两相流压降与颗粒浓度具有的确定的依赖关系，提出了压降法治测定管道颗粒浓度和风速的一般形式和特殊形式，通过对压降法不同形式的分析，找到了各自在测量上的特点及相互间的差别，指出在同一管线上选择送粉特性有差异的两段管道应用压降法的一般形式，可不破坏原有管线及其阻力特性，特别适合于采用乏气送粉和直吹式制粉系统的火电厂现场使用，建立了试验及在线测量系统并进行了试验，论证了压降法测量的可行性。     

超声波技术检测乳化液浓度的数值模拟研究

通过数值模拟(仿真技术)的理论和人工配比的实验,对超声波技术检测乳化液浓度的原理进行了研究,结果表明,信号稳定性和重复性良好,测试时间短,测试误差在允许的范围内,其技术可行。