临界流喷嘴式分液器两相流喷射的数值模拟

气液两相流制冷剂经过喷嘴后达到临界音速,形成气液两相对称分布的环状流流型,可以改善下游换热器各支路因压力不同造成的换热不均情况。采用Fluent软件对新型整流喷嘴分液器的临界流喷射过程进行了模拟研究。使用R507制冷剂,在喷嘴喉径不变、不同的入口压力条件下分别模拟了喷嘴收缩段、扩张段、喉部长度和出口直径变化对流动特性的影响。模拟结果表明：在入口压力3.2～4.0 MPa范围内,气液两相流制冷剂的喷射速度随入口压力增大而增大,最高速度增大了12.6%。当入口压力为3.6 MPa时,两相流制冷剂的喷射速度达到临界音速。气液两相流制冷剂经四组不同结构尺寸的喷嘴喷射后,速度均达到临界音速,并形成液相包裹气相且沿轴对称分布的环状流流型。研究可为临界流喷嘴的设计提供参考。     

明渠水气两相流数值模拟

本文采用紊流代数应力模型计算了明渠强迫掺气水流掺气设施后的两相流动,通过求解气相的质量守恒方程求得两相混合物的掺入浓度分布。算例与实验资料比较,结果基本吻合,表明这种模型是合理可行的。     

液-固流化床最小流态化速度的数值模拟与验证

为使用计算颗粒流体力学(CPFD)的数值模拟法代替实验法,建立单管的液-固两相流化床实验系统;实验测量5种颗粒的最小流化速度;应用CPFD方法对单管液-固流化床模型进行数值模拟,比较5种颗粒的最小流态化速度的实验值与模拟值,并进行误差分析,验证数值模拟方法的正确性。结果表明：5种实验颗粒的最小流态化速度实验值分别为0.021 6、 0.036 7、 0.029 3、 0.055 5、 0.084 5 m/s; 2种公式验算值与实验值的最大相对误差小于10%,平均相对误差小于5%,证明实验结果是可靠的;5种模拟颗粒的最小流态化速度模拟修正值分别为0.024、 0.044、 0.041、 0.069、 0.062 m/s;颗粒S₁、 S₂、 S₄、 S₅的模拟修正值与颗粒E₁、 E₂、 E₄、 E₅的实验值之间的最小流态化速度的误差分别为11.1%、 19.9%、 24.3%、 26.6%,均为正向偏差且在工程允许范...     

基于Fluent的气液两相流喷嘴内部流动特性仿真

目的探究气液两相流喷嘴内部流动特性及工作参数对流动特性的影响。方法测量得到气液两相流喷嘴的结构图,利用Fluent软件建立喷嘴模型,并选择流体体积(VOF)两相流模型和RNG(重整化群)k-?湍流模型,以常温状态下液态水和空气为研究介质,并以气压和液压为变量,进行多参数的流动特性分析,并引入气液比的概念。结果得到了不同时刻喷嘴内部的压力、速度及液相分布云图。其中最大压力为827 kPa,出现在出口段和进气段交叉的壁面上,由于喷嘴内部出现缩口,故出口段存在负压(?1.53 MPa);喷嘴内部最高速度出现在气液两相交汇处,为134 m/s;液相在最初迅速充满喷嘴后,逐渐与气相混合,最终出口段中心液相体积占比为0.543,混合情况良好。还得到了多参数对喷嘴内部压力、速度及液相分布的影响。结论使用软件仿真的方法得到了喷嘴内部的流动特性和多参数对流动特性的影响规律,并为进一步研究优化喷嘴结构及喷雾提供了建议和参考。     

流体性质对固液两相流离心泵的性能影响研究

运用数值计算软件Fluent6.2,以山西省某火电厂固液两相流泵离心泵为实例,对泵内流场进行数值计算,研究流体性质如介质粘度、介质浓度等对固液两相流离心泵性能的影响.在此基础上分析其运行效率低、局部磨蚀严重现象的原因.以期为火电厂固液两相流离心泵的设计及改造提供可靠依据.     

基于有限元的固液两相射流冲刷磨损率数值研究

利用数值模拟方法研究了不锈钢受到固液两相射流冲蚀作用后发生的磨损过程, 对不同粒径的试样进行了磨损率测试。结果表明:流体在喷嘴出口部位的速度约等于10 m/s, 当流体与面板发生撞击后便会流向下游, 在射流喷嘴口附件存在一个明显的压力较高的滞止区域。下游区域磨损率明显高于上游区域, 并且与圆心距离越远的地方冲刷磨损率也越大, 之后逐渐降低。当流体与冲蚀壁面接触之后便会流向下游区域, 对下游区域造成较大的冲蚀作用, 使下游产生较大的冲刷磨损率。越靠近下游区域, 冲蚀磨损率表现为先增大后降低的现象, 越靠近上游磨损率越小。平均冲刷磨损率和射流速度呈指数关系。     

金属在液固两相流中的冲刷腐蚀

液固两相流体的冲刷腐蚀行为较单相流体更为复杂,在相同液相介质的情况下,其冲刷腐蚀对材料的破坏程度更为严重。综述了国内外对液固两相流的冲刷腐蚀体系开展的研究,对冲刷腐蚀的过程有了进一步的认识,对冲刷腐蚀的影响规律和危害性进行了论述,从而为材料的选用提供一定的参考依据。     

串列双圆柱静止绕流的二维数值仿真分析

利用CFX软件建立二维流场模型,采用有限体积法针对串列双圆柱的静止绕流现象进行了数值模拟计算。首先计算了雷诺数Re=200,不同间距时上下游圆柱的斯托罗哈数,并与参考文献的计算结果进行了对比,证明了该文计算的可靠性。然后分析了不同间距时上下游圆柱的升力系数和阻力系数的变化特点,得出了Re=200时双圆柱绕流的临界间距在3.375D~3.5D之间。最后通过对不同间距下流场变化的研究得出:上下游圆柱的间距小于临界间距时,上游圆柱不存在旋涡脱落;超过临界间距时,上游圆柱出现旋涡脱落;下游圆柱始终存在旋涡脱落现象。研究成果能够为计算流体力学和空气动力学技术的发展提供理论基础。     

低温感包覆火药装药的两相流内弹道数值模拟

本文分析了低温感包覆火药装药在火炮膛内点传火和燃烧的物理过程，建立了具有主装药、包覆药、可燃药筒、中心传火管和尾翼管状药等五种装药原件这一复杂装药结构的两相流内弹道物理模型和数学模型，编写了相应的计算程序，并以某线膛炮为例进行了计算，结果表明：计算值与实验值吻合较好。     

基于虚拟区域法的竖槽内液固两相流化过程研究

该文应用分布式拉格朗日乘子／虚拟区域法对竖槽底部均匀排列的颗粒在液体内的流化过程进行了直接数值模拟,得到了流化过程中流场压力和速度矢量分布,颗粒的流化过程、位置分布和速度矢量分布等,分析了流场压力曲线和速度曲线的阶梯状分布与颗粒分布的关系,探讨了颗粒相流化过程中位置及速度分布随时间的变化。     

气液两相流阶跃脉冲瞬变过程数值计算

构建了气液两相流动的半经验波动模型,用特征线法对绝热管中初始空泡分布为阶跃脉冲的气液两相流动过程进行数值计算,研究脉冲空泡分布的流动稳定性。计算表明,脉冲空泡场具有色散波特征,存在不稳定的行波解。阶跃稳定域由阶跃初始值、终了值以及漂移通量特性决定。     

非饱和土中多相流动的试验研究和数值模拟

针对多孔介质中水、气和非水相流体的多相流动特点,建立了描述非水相流体污染物迁移问题的数学模型。采用离心模型试验和数值分析的方法模拟了土壤非饱和区中的多相流动过程,得到了污染物的时空分布特征和污染范围。模型试验和数值分析结果表明,轻非水相流体在地表泄漏后,会在重力作用下进入非饱和土体并向下迁移,部分滞留于土体孔隙中;到达地下水位时会浮在水面上并且继续侧向运移;水文地质条件对非饱和土中多相流动特征有重要的影响。     

低层双坡屋面建筑三维定常风场的数值模拟

基于计算流体力学软件Fluent6.3,首先,选用基于Reynolds时均的标准k-ε等湍流模型对大气边界层中TTU标模的低层建筑三维定常风流场进行模拟分析,并将数值模拟结果与场地实测数据和TJ-2风洞试验结果进行了比较分析;其次,采用RNGk-ε模型分析了不同风向角下,房屋屋面坡度、挑檐长度、檐口高度和长宽比对低层双坡房屋屋面风压系数及各表面体型系数的影响。结果表明:数值模拟较好地反映了低层建筑周围风环境的绕流特性和表面风压的分布情况;迎风墙面均受有正压力,其体型系数受房屋几何尺寸的影响较小,房屋的背风面均承受负压力;屋面坡度及檐口高度对屋面风压分布及风压大小均有明显的影响,挑檐长度的影响较小;屋面的平均风压系数分布和大小与风的来流方向有关。该结论为低层房屋的工程抗风设计提供了依据。     

二步法三维编织变截面薄壁壳体RTM 工艺数值模拟与试验研究

采用分段-集合计算方法, 对二步法三维编织变厚度变截面薄壁壳体RTM 充模工艺过程进行了较深入的理论研究。提出了较准确的树脂流动速度、树脂充模时间和树脂流动压力计算方程。数值预测值与充模试验结果具有良好的一致性, 所推导理论方程为合理设计RTM 充模工艺参数提供了理论依据。      

基于大涡模拟的大气边界层湍流强度对低矮房屋风荷载特性影响研究

对德州理工大学(Texas tech university,TTU)低矮房屋标准模型,以已有现场实测以及缩尺模型风洞实验数据为验证对比,基于大涡模拟(Large-eddy simulation,LES)方法研究了大气边界层湍流强度对低矮房屋风荷载特征的影响机理。采用CDRFG (Consistent discretizing random flow generation) 人工合成湍流方法生成大气边界层湍流,研究了来流湍流度对低矮建筑表面的平均、脉动以及极小值风压分布以及风压非高斯特性的影响,并利用LES能提供非常场流动全流域信息的优势,结合瞬态湍流场结构对大气边界层湍流对低矮房屋风荷载特征的影响机理进行了阐释。结果表明:LES数值模拟得到的平均、脉动及极小值风压系数与实验以及实测结果一致,平均风压结果包络在实测误差范围以内,极小值风压系数最大误差小于10%,脉动风压系数最大误差小于20%且误差区域较小。在来流湍流度增大的过程中,低矮房屋屋面平均风压系数变化较小,脉动风压系数呈显著的线性增加;极小值风压系数变化规律相对复杂,呈现出非线性减小的趋势,风压系数极小值可达?5.0;屋面涡脱强度逐渐被抑制,锥形涡迹线与屋面迎风前缘的夹角由14.4°下降至8.7°。屋面风压非高斯特性主要与屋面形成的涡旋结构相关,表现出典型的右偏软化非高斯过程,且随着来流湍流度的增加风压非高斯特性逐渐减弱。从流场的角度来看,湍流度的增加抑制屋面迎风前缘柱状涡以及锥形涡的形成,加快流动分离的再附,减少分离泡尺度,同时提高了屋盖周围的湍流高频能量成分,从而使脉动风压增加,极小值风压减小以及风压非高斯特性减弱。该研究阐明了大气边界层湍流对低矮房屋风荷载特性的影响机理,有助于进一步理解低矮房屋风致破坏机理,并且为低矮房屋的抗风设计及抗风性能优化提供重要参考。     

微管道内湍流转捩的实验研究

研究旨在确定微管道内流动从层流到湍流转捩的临界雷诺数。利用微观粒子图像测速技术(Micro-PIV)研究了去离子水在内径为230μm的圆形截面玻璃微管道内的流场结构,得到了从层流到充分发展湍流各流动状态下的轴向平均速度分布和湍流度分布,实验雷诺数为1020~3145,同时研究了微管道内的流动阻力特性。平均速度场和脉动速度场的实验结果表明微管道内从层流到湍流的转捩发生在Re=1800~1900左右,与流动阻力的测量结果一致,与宏观流动比较,并未发现微管道内的流动转捩有明显提前。实验结果还显示,当Re>2700时,微管道内的平均流速分布和相对湍流度分布呈现典型的充分发展湍流状态特征。     

不同SST模式在细长体绕流模拟中的应用比较

分别运用SST（Shear-Stress Transport）k-ω、SST-DES、SST-SAS湍流模型对亚音速条件下细长旋成体大攻角绕流流场及气动力特性进行了数值研究,通过侧向力轴向演化、物面压力分布、涡粘度变化、计算网格适应性及对流场细节的捕捉等方面比较了3种湍流模式的计算结果。数值实验表明：在相同计算条件下,3种模式对细长体后部的模拟结果差异较大,SAS模型能捕捉到更多的小尺度涡及尾涡系的非定常特性;相同横截面处涡粘度处于同一量级且大小关系为SAS 相似文献