不同壅塞管直径壅塞空化器的数值研究

研究了7种不同壅塞管直径和背压对壅塞空化器空化效果的影响。结果表明:不同壅塞管直径的壅塞空化器在背压小于或等于临界压力值时出现壅塞流动现象,此时,壅塞截面上游壅塞管轴心线上的压力、气体体积分数、马赫数都不会受背压影响;当壅塞管中形成混合较均匀的气液两相流时,从壅塞管中段至壅塞截面气液两相流动的马赫数逐渐增加,在压力梯度最高点最大值为0.98;不同壅塞管直径的壅塞空化器要产生强烈的空化都有最佳的背压范围,随着壅塞管直径的增大,最佳的背压范围会逐渐缩小;在壅塞流动的条件下,增大背压或壅塞管直径,最大压力梯度值会增大,壅塞截面会向上游移动。     

射流泵极限工况下空化流动

极限工况发生时,液体射流泵喉管中段至末端的汽液两相空化流动为均相泡状流。基于定常、等温及水平流动假设和Wood声速公式,导出极限工况发生时射流泵喉管中段至末端一维均相泡状流的控制方程组。依据该控制方程结合射流泵壁面沿程压力测试结果,计算喉管中段至末端液汽两相流动的马赫数。从喉管的中段至末端液汽两相流动的马赫数逐渐增加,在压力最低点附近达到最大,其最大值为0.94,十分接近1。进一步分析表明,极限工况发生时,射流泵喉管中段至末端液汽两相空化流表现为两相临界流动,其流速达到当地液汽两相流声速,流动出现臃塞,从而导致一定工作压力下吸入流量不再随出口压力的降低而增加,而是保持不变。揭示射流泵极限工况发生的机理,对其深入研究具有重要意义。     

轴向柱塞泵低气压运行特性建模与试验分析

空化是影响液压系统动态特性的重要因素,为此开展了轴向柱塞泵低压环境下的工况研究。考虑气液两相混合油液的密度、体积弹性模量和黏度的影响,限制入口油腔的最低压力,建立轴向柱塞泵的压力流量模型,计算获得轴向柱塞泵在不同工况下的流量特性,并通过试验验证。研究表明:负载增大导致更严重的空化以及泄漏,并使容积效率降低;轴向柱塞泵在达到临界流量之后,转速提升只会加剧空化,而不能提升流量;最大容积效率出现在临界流量产生之前。为轴向柱塞泵低气压性能预测提供了理论支撑。     

转速对涡旋液泵空化性能的影响

基于空泡动力学和两相流理论,采用Schnerr-Sauer模型,运用动网格技术对涡旋式液泵不同转速下的空化特性进行了数值模拟,得到不同转角下流场内空化发生位置和强度随着转速的变化规律,以及气液相的分布情况。结果表明:涡旋液泵低转速时不易发生空化,随着转速的增加,空化加剧且多发生在啮合间隙处及吸液腔内,转角较大时在动盘外壁面处也有较为严重的空化发生;随着转速的增大,泵进口流量增大,由于空化的加剧效率降低。     

节流孔板空化特性分析

管道系统中的各类阀门、文丘里管、孔板等节流件,随系统工作压力和前后压差的增大,会出现气液两相流引起的空化或发生阻塞流,对系统的工作性能和安全造成严重影响.针对以不同规格孔板为代表的节流件,采用理论推导和FLUENT流体力学两相流仿真,结合实验台架所得的空化流动特征,辅以对局部空化气泡的高速微距拍摄结果,提出了斜梯三角形...     

基于重叠网格的阀芯振荡诱导空化的数值模拟

锥阀作为调压阀在工作过程中受到外部激励作用不可避免的会发生轴向振荡,诱导流场中出现空化现象,空化初生、发展及溃灭与阀芯振荡耦合在一起,导致整个液压系统的压力发生大幅波动。针对这一问题,基于OpenFOAM开源平台二次开发出具有动态重叠网格功能的两相空化流求解器,对阀芯振荡诱导空化现象进行数值模拟,结合实验与数值计算结果得出：阀芯振荡关阀阶段阀腔中油液受到惯性作用向出口流动,产生大范围低压区,在低压影响下促使气核剧烈膨胀,在阀腔下游产生二次空化;阀芯振荡开阀阶段阀口处压力梯度大,压差驱动油液高速通过阀口产生射流,导致阀口处形成射流空化,这将为高性能液压阀的设计提供理论依据。     

高温高压差液控阀空化和空蚀的数值分析

采用高温高压液控阀的实际操作条件和介质的物性参数,基于两相空化流动的控制方程和RNG k-ε湍流模型,对液控阀的空化和空蚀特性进行数值分析。结果表明:流体在流经阀座和阀芯之间的间隙时,流速急剧增加,压力迅速降低至液体的饱和蒸汽压以下,形成空化。由于阀芯出口处的突扩结构,流速急剧降低,产生分离现象,从而在下游出现回流区,回流区域会形成空化带。并且,当操作温度升高和入口压力增加均会导致空化的区域增大、强度增加。数值模拟结果与阀芯的实际失效形貌基本吻合,证明该方法可成功应用于阀门的空化和空蚀预测。     

基于格子Boltzmann方法的微通道内气液两相流流型和压力降特性研究

微流体广泛应用于生物医学和化工等领域。采用格子Boltzmann方法对T型微通道内气液两相流的流动特性进行研究,分析壁面特性、气液流速和气液流速比等对两相流运动特性的影响。结果表明：壁面接触角越大越容易形成气泡,随着毛细数的增大,分散相脱离点逐渐远离两相入口,形成更长的分层流,不易形成气泡;当气相流速较大,生成气泡的位置远离T型微通道交叉处,分层流的长度增加;不同条件下沿微通道方向压力逐渐减小,在气液两相交汇区域压力存在波动;微通道轴线流速的峰值出现“滞后”现象,速度波动随气液流速比增大而增大;大密度比气液两相流模拟,可以对宏观实验现象的机制进行更深入的解释。     

液压锥阀空化特性的计算与分析

针对四种不同阀口形状的液压锥阀,采用CFD软件STAR-CCM+中的高雷诺数k-ε模型,结合空化模型,对阀腔内流场进行数值模拟,分析不同阀口形状的锥阀产生空化的位置和强度,并定性分析入口压力对空化强度的影响.同时,对四种形状锥阀进行入口阶跃压力作用下的CFD动态计算,以验证其动态特性,结果表明:空化强度弱的结构,其动态特性较差;空化现象较为强烈的锥阀,其动态特性较好.     

活塞驱动往复式壅塞空化器的设计及仿真分析

为寻求一种解决大规模工业水处理问题的新型空化器,该文作者设计和研制了一套活塞驱动往复式壅塞空化器。基于pro/e设计了空化器内部结构及运动仿真,利用Fluent软件计算了在不同背压下活塞驱动往复式壅塞空化器内部流场变化规律。计算和仿真结果表明:活塞缸内径为150 mm、喷嘴直径为3 mm、曲柄长为60 mm、连杆长为480 mm、曲柄转速为60 r/min时,新型空化器能够产生有效空化,背压同步控制阀能够有效控制背压,且最佳背压为0.2 MPa。     

空化对低温浮动环密封流场和密封特性的影响

为探究典型工况下单相和两相空化流动的流场及密封特性,对考虑过渡段的低温浮动环密封进行数值仿真,对比分析转子面、密封间隙轴向及周向的压力分布特点,并探究单相和两相流动条件下进口压力、进口温度、转子偏心率以及转子转速对泄漏量、进口损失系数、密封力和偏位角的影响.研究结果表明:同心状态下,单相流和两相流的流场均具有对称性;偏...     

粉煤灰管道气力输送特性的研究

对浓相粉煤灰气力输送系统三维流场进行了数值模拟,给出了流场特性,分析了颗粒对气相的影响,描述了颗粒沉降的具体过程。研究表明单位长度压力损失与速度平方、体积浓度成正比,而与管道长度无关;颗粒直径越大,压力损失就越小;颗粒的沉降与运动速度、颗粒直径和管道长度有关。     

不同进口压力下柴油机非对称喷嘴内部流动特性的数值分析

采用流体动力学欧拉多相流模型，模拟了不同进口压力下柴油机喷油器非对称喷嘴内部流动特性，研究了喷嘴各孔出口处气相体积分数和质量流率分布特性。结果表明：喷嘴内部形成了均匀的雾化场，喷嘴出现空化的气相体积比和压力差上升速度都表现为孔1孔、5孔、2孔、3孔、4孔逐渐降低变化，并且空化现象基本都出现在转角上部。喷嘴各孔质量流率均随进出口压力差表现出单调增加的变化规律，之后趋于一定的稳定。在进口压力30 MPa下，压力增大后将会促进质量流率的升高；在80 MPa的进口压力下，质量流率不会发生显著改变；随着进口压力达到160 MPa，质量流率处于一个恒定状态。     

吸油口压力影响下外啮合齿轮泵极限转速特性研究

外啮合齿轮泵在工业领域有广泛应用,随着技术水平的提高,对其转速要求越来越高.为了提高齿轮泵转速,分析限制齿轮泵转速的因素是必要的.运用数值模拟的方法,首先通过分析泵进出口流量特性得出了限制转速的原因;然后通过对比分析不同吸油口压力下,齿轮泵的最高转速得到了吸油压力对极限转速的影响规律.结果表明:齿轮泵的最高转速受进油压...     

空化效应对斜线槽机械密封性能的影响

润滑膜的空化效应对流体动压型机械密封的密封性能影响显著。以煤油基磁流体润滑斜线槽上游泵送机械密封为研究对象,考虑空化热效应以及黏温效应,建立润滑液膜特性的数值分析模型,以液膜中的气相体积分数为指标,研究工况和结构参数对密封性能的影响规律,并与仅考虑黏温效应的模型进行对比。结果表明：因空化热模型考虑液膜介质饱和蒸汽压力随温度变化,考虑空化热效应时的开启力、泄漏率和气相体积分数均小于仅考虑黏温效应下的对应值,但2种条件下各参数的变化趋势基本一致;转速和槽径比增大,空化效应增强,而进口压力、膜厚、径向夹角和槽数的增大会削弱空化效应;转速、槽深、径向夹角、槽径比增加,会导致泄漏率增加,而进口压力和槽数的增加能够提升密封性能。     

以水为介质阻尼孔气穴流动理论和试验研究

针对水的汽化压力高、容易发生气穴的特点,应用气穴模型理论对阻尼小孔中以水作为工作介质时的流动特性进行理论分析.在此基础上,用可视化方法对阻尼小孔中的气穴流动特性进行试验,研究阻尼孔中的气穴发生过程,分析阻尼孔内径和长径比对气穴的影响.研究结果表明阻尼孔的气穴首先在进口部位产生,并随着两端压差的增大向出口推移.大长径比的阻尼孔相对小长径比的阻尼孔而言不容易发生气穴.在相同长径比的情况下,孔径大的阻尼孔相对孔径小的阻尼孔更容易发生气穴.研究结果对阻尼小孔的选择设计具有一定的参考意义.     

Characteristics of the inlet with the pressure perturbation in the ramjet engine

Flows in a ramjet inlet is simulated for the study of the rocket-ramjet transition. The flow is unsteady, two-dimensional axisymmetric, compressible and turbulent. Double time marching method is used for the unsteady calculation and HLLC method is used as a higher order MUSCL method. As for turbulent calculation, k — ω SST model is used for more accurate viscous calculations. Sinusoidal pressure perturbation is given at the exit and the flow fields at the inlet is studied. The cruise condition as well as the ground test condition are considered. The pressure level for the ground test condition is relatively low and the effect of the pressure perturbation at the combustion chamber is small. The normal shock at the cruise condition is very sensitive to the pressure perturbation and can be easily detached from the cowl when the exit pressure is relatively high. The sudden decrease in the mass flux is observed when the inlet flow becomes subcriticai, which can make the inlet incapable. The amplitude of travelling pressure waves becomes larger as the downstream pressure increases, and the wavelength becomes shorter as Mach number increases. The phase difference of the travelling perturbed pressure wave in space is 180 degree.     

Effect of flow direction on two-phase flow distribution of refrigerants at a T-junction

The present study experimentally investigated the effect of flow direction and other flow parameters on two-phase flow distribution of refrigerants at a T-junction, and also suggested a prediction model for refrigerant in a T-junction by modifying previous model for air-water flow. R-22, R-134a, and R-410A were used as test refrigerants. As geometric parameters, the direction of the inlet or branch tube and the tube diameter ratio of branch to inlet tube were chosen. The measured data were compared with the values predicted by the models developed for air-water or steam-water mixture in the literature. We propose a modified model for application to the reduced T-junction and vertical tube orientation. Among the geometric parameters, the branch tube direction showed the biggest sensitivity to the mass flow rate ratio for the gas phase, while the inlet quality showed the biggest sensitivity to the mass flow rate ratio among the inlet flow parameters.