平板内三角波脉动流速度场的数值模拟

通过数值模拟研究了平板内层流三角波脉动压力下的速度场。数值模拟结果表明,流体速度分布与脉动压力的振幅和频率密切相关。随着脉动振幅的增大,脉动流瞬态速度随之增大;当脉动压力频率较小时,脉动流瞬态速度分布呈现出准稳态的特征,但随着频率增大到1.0Hz时,脉动流速度分布出现明显的"速度环"效应,即在近壁面处出现较大的速度梯度。     

渐扩渐缩波纹通道内脉动流的传热强化

采用曲线坐标系下压力与速度耦合的SIMPLER算法, 数值研究了周期性渐扩渐缩波纹通道内脉动流动与换热情况,流动Re数的范围为10～1000,Pr数为0.7.计算考察了不同Re数、脉动频率以及振幅对通道内强化传热和压力损失的影响.研究结果表明,稳态下Re数大于40以后,流动出现分离,Re数大于600以后,流动显得复杂和混乱;受入口脉动流的影响,通道内的旋涡发生周期性的脱落、增长和迁移,从而增强了流体之间的扰动和掺混,强化了传热;传热的强化效果随着流动Re数、脉动频率以及振幅的增大而增强;另外,流动阻力随着无量纲时间呈正弦规律变化,但与脉动频率无关.     

瞬态压力分析法检测城镇燃气管道泄漏

提出一种针对城镇短距燃气管网的局部管道泄漏检测方法。文中建立了简化的管道泄漏模型,通过数值模拟检测燃气管道破损引起的流场瞬态压力脉动,对压力脉动信号分析实现泄漏识别。分析结果表明,在泄漏发生前管道内流场均匀,没有出现强烈的压力脉动;当发生泄漏时,泄漏口产生高速射流而引起局部流场不均匀,产生随时间变化的压力扰动,扰动的传播使整个管道内流场出现强烈的压力脉动。对流场瞬态压力信号进行FFT分析发现,在数值模拟条件下的泄漏引起一种固定模式的扰动,其频率约为42.4 Hz。     

流速对圆柱绕流旋涡脱落的分析

本论文应用CFD方法数值模拟了绕流中最为经典的绕流问题即圆柱绕流问题。在不同雷诺数下的,卡门涡街的变化情况。研究了不同振幅和振动频率下的流场结构、涡脱落模态和一些重要流动参数的关系并通过速度参数图、压力等值线图展示。本文计算分析流向振荡圆柱绕流中涡脱落方式,结果表明:随着雷诺数Re的增加,相对圆柱绕流脱落增大。     

润滑管道内油气两相流压力脉动特性分析

润滑油在工作过程中经常会由于自身溶解或外部进入空气而产生气泡,影响其润滑特性。因此,研究润滑系统中的气液两相流动特性具有重要意义。为了解含气润滑油在流动过程中的压力脉动特性,本文采用 ANSYS_CFX对一润滑管道实验装置内油气两相流动进行数值模拟,将不同工况下的压力计算结果与实验数据作对比,验证了数值计算方法的合理性,然后分析了管道不同位置的压力脉动以及流量对压力脉动的影响。计算结果表明,流动开始,油与空气的分界面受到扰动使得空气逐渐进入油中,形成油气两相流;沿着流动方向,管道截面上的平均压力的脉动振幅先增大后减小,最大值位于紧邻泵出口的监测面;两相流动中气泡受泵的搅拌作用破碎形成连续且均匀的小气泡,使出口管道内流动所受冲击更小,压力脉动相对较小;随着流量增加,压力脉动的周期减小,振幅增大。     

两喷嘴对置撞击流径向射流流动特征

对喷嘴间距与喷嘴直径比为0.5～100范围内两喷嘴对置撞击流径向射流的湍流脉动特征、速度分布和扩展率等进行了实验研究和数值模拟。研究结果表明,撞击流径向射流明显较自由射流湍动强烈;从驻点开始径向射流速度逐渐增大到最大值后开始衰减,射流呈现自相似性;随着喷嘴间距增大,撞击流径向射流的扩展率呈现增大的趋势,大约为自由圆射流的1.5～3倍。采用CFD软件对撞击流径向射流的速度分布特征进行了数值模拟,与实验结果相比,两方程湍流模型预报的撞击流径向射流的扩展率明显偏小,雷诺应力模型的预报精度有较大改进。     

振动场对聚合物熔体在异型材挤出口模内的流动影响

利用ANSYS软件对受口模入口处周期性振动的压力驱动的非牛顿幂率聚合物熔体在“Y”型异型材挤出口模内的流动过程进行了三维等温数值模拟。研究了入口压力的振动参数对流场压力和速度的影响情况。结果表明：流场中压力和速度的振动频率与入口压力的振动频率相等，而流场压力和速度的振幅随入口压力振幅的增大或者频率的降低丽增大，亦即低频高幅的振动容易得到较大的振动幅值。研究还表明流场速度的振动滞后于压力，且速度振动的衰减也比压力的衰减慢。     

大长径比直筒型旋风分离器内部流动特性研究

为了探究大长径比直筒型旋风分离器内部的流动特性,采用雷诺应力模型(RSM)对单入口蜗壳式旋风分离器进行数值模拟,从瞬态流场和动态特性两个方面分析不同轴向位置的切向速度分布。同时,运用RMS分析了湍流脉动速度偏离时均速度的程度。结果表明,在瞬态流场中,切向速度等值线在截面上分布不对称,呈现明显的非轴对称现象;主要表现为切向速度零值的所在位置与几何中心不重合,零值偏移的一侧,切向速度较大,偏离的一侧较小。此外,切向速度的动态变化属于高速脉动状态,具有准周期性特点,通过优化结构或操作条件可以改变涡核频率,降低工业震动。在分离空间上部区域,流动不稳定性较大,湍流脉动较强,速度波动范围较大。随着轴向向下,流体能量逐渐耗散,速度脉动逐渐减小。RMS数据表明运动流体从入口段进入旋风分离器,流动不稳定性逐渐增大,达到一定程度后,不稳定性逐渐变小,直至较为平稳。     

毛细管内多相脉动流动的格子-Boltzmann模拟

基于伪势模型理论,建立毛细管内汽液两相工质脉动流动的等温格子-Boltzmann模型。将利用该模型取得的静态液滴形态以及表面张力、大空间和窄空间内气泡浮升运动时的形态模拟结果与文献的研究结果进行对比,验证了模型的可靠性。对毛细管内泡状流和柱塞流两种流型在边界正弦压力波作用下绝热脉动流动情况进行了数值模拟。通过模拟研究了毛细管内不同压力波振幅下液相Reynolds数和气泡位移幅度周期性变化规律;获得了汽液界面形态在脉动过程中的变化;观察到在边界液相速度方向发生改变时,边界附近区域的Reynolds数振荡现象;分析了重力对脉动运动过程的影响。模拟结果为分析以毛细管为主要构件的脉动热管内汽液两相工质的工作过程提供了一定依据。     

并联双通道内超临界水的脉动传热特性

在压力26～30 MPa,时均质量流速420 kg·m~(-2)·s~(-1)、热通量0～130 kW·m~(-2)工况范围内,对垂直上升并联双通道内超临界水的脉动传热特性进行了实验研究。根据实验数据分析了流量脉动对壁温的影响,脉动振幅率(A_f)和脉动频率数(Wo)对时均Nusselt数的影响,并将脉动时均Nu与超临界传热关联式进行了比较。结果表明:壁温随流量脉动而波动,脉动周期相同,相位相反,流量脉动振幅越大,壁温波动也越大;低频脉动时均Nu随脉动振幅率的增大逐渐减小,随脉动频率数的增大先减小后基本不变;高频脉动时均Nu随脉动振幅率的增大而缓慢增大,随脉动频率数的增大而减小;关联式预测的Nu较实验值普遍偏高。     

高粘度流质下管壳式折流板开孔换热器换热性能的数值模拟

通过数值模拟计算研究了4块弓形折流板管壳式折流板开孔换热器在高粘度流质下的强化换热性能。模拟结果表明,在高粘度流质中折流板开后换热器压力分布比未开孔前分布均匀些,温度分布同样遵循相似规律,未开孔折流板背根部会产生滞留区,并且滞留区随着速度的增大而增大,折流板开孔后会对流体产生扰动作用,从而改善滞留区,有助于强化传热。     

提升管射流影响区内压力脉动特性研究

在提升管大型冷模实验装置中，采集了两种射流形式（射流向上倾斜和射流向下倾斜）提升管射流影响区内的压力动态数据，获得了压力脉动强度的轴、径向分布，并结合压力脉动信号的小波分解分析了不同射流形式对提升管内气固间作用规律的影响，建立了射流影响区内压力脉动特性与射流速度的联系。结果表明，与向上倾斜射流相比，向下倾斜射流使得提升管内压力脉动标准偏差整体数值增大约30%，而轴向、径向变化梯度均有所减小，气固混合过程的强度增大。小波分析结果表明，随着射流速度的增大，射流向上倾斜时，射流喷嘴入口截面附近区域小波能量整体数值将降低约25%，而在射流向下倾斜的射流影响区内小波能量整体数值将增大29%左右，其中ED4、EA8能量占比最大；向下倾斜的射流能有效增加射流影响区内高频压力脉动强度，有利于提高气固接触效果。     

并联双通道内超临界水的脉动传热特性

在压力26~30 MPa,时均质量流速420 kg·m^-2·s^-1、热通量0~130 kW·m^-2工况范围内,对垂直上升并联双通道内超临界水的脉动传热特性进行了实验研究。根据实验数据分析了流量脉动对壁温的影响,脉动振幅率(A_f)和脉动频率数（Wo）对时均Nusselt数的影响,并将脉动时均Nu与超临界传热关联式进行了比较。结果表明：壁温随流量脉动而波动,脉动周期相同,相位相反,流量脉动振幅越大,壁温波动也越大;低频脉动时均Nu随脉动振幅率的增大逐渐减小,随脉动频率数的增大先减小后基本不变;高频脉动时均Nu随脉动振幅率的增大而缓慢增大,随脉动频率数的增大而减小;关联式预测的Nu较实验值普遍偏高。     

聚合物熔体缝模内脉动挤出过程的研究

研究了振动场作用下聚合物熔体通过狭缝型流道的脉动挤出过程,探讨了振动参数与聚合物熔体铗缝流的压力降和流率之间的相互关系。结果表明,随着振动场频率和振幅的增加,聚合物熔体狭缝流的压力降减小,流量增率增大。     

低粘度流体下管壳式换热器开孔折流板换热性能的数值模拟

利用CFD软件FLUENT对上下布置的单弓形折流板开孔管壳式换热器在低粘度流体下的强化换热性能进行数值模拟。模拟结果表明,在低粘度流体下,开孔后的折流板换热器压力场分布比未开孔前分布均匀些,温度场分布同样遵循相似规律,发现未开孔折流板的背根部会产生滞留区,并且滞留区的范围随着速度的增大而扩大,折流板开孔后形成射流,滞留现象得到改善,有利于强化传热。     

大管径垂直管道内高压汽液混合流动的数值研究

采用流体体积模型(VOF)对高压环境下190 mm大管径垂直管内水蒸汽-水混合流动进行数值研究。数值计算得到了5.07,10.13与17.23 MPa高压下大管径垂直管内汽液流型分布图及搅混流态的相分布图和速度场分布,并与常压下的计算结果进行对比,以研究压力环境带来的影响。数值结果表明,高压环境下大管径垂直管内的流型图与Hewitt和Roberts流型图的吻合度较差。高压环境下大管径垂直管内没有出现雾状流;泡状流和搅混流的发生区域扩大;弹状流的发生区域被压缩得很小;环状流的变化最小。随着压力的增大,大管径垂直管内汽液搅混流中界面波的高度有所降低;液膜铺展在壁面的面积扩大;系统的稳定性提高。速度场分布是管道中心处速度较大;近壁面处速度场发生振荡;壁面处速度迅速减小至零。随着压力的增大,近壁面处速度场振荡的紊乱程度减轻。根据汽液两相流动特性,分析了发生以上现象的原因。     

振动力场影响模腔压力的实验研究

介绍了立式液压振动注射机的工作原理。在立式液压振动注射机上进行振动参数不同的注射成型实验，制取线性低密度聚乙烯(LLDPE)圆盘试样。利用自制的压力传感器及数据采集系统对脉动压力注射过程中的充模压力进行实时采集。实验结果表明，充模压力的波动频率与柱塞杆的振动频率相同；随着柱塞杆振动频率、振幅的增大，充模压力的波动幅度增大，平均充模压力也增大，模腔最大压力也增大。     

螺旋管内单相液体紊流脉动流动传热

以水为工质对螺旋管内单相液体充分发展紊流脉动传热特性进行了实验研究 ,发现了紊流脉动传热系数与流量脉动相位间的反相关系 ,引进了两个新的准则数 :脉动频率数W0 和脉动振幅率Ap,对紊流脉动传热规律进行了分析讨论 ,并根据紊流脉动传热参数的瞬态变化规律 ,对脉动过程中的管内二次流特征和变化作了详细讨论和分析 .     

氯碱工业离子膜电解槽内气液两相流动特性

为验证数值模拟结果的正确性,建立了氯碱工业离子膜电解槽冷模实验装置,对电解槽内液体速度和气含率进行了实验测量,实验数据验证了模拟结果。利用实验和数值模拟方法对不同工况下气含率和气体体积分布进行了研究;对循环板上开口处膜侧瞬时压力进行了监测,分析了该处压力波动特性。结果表明,随着气液流量增大,电解槽内气含率增大,顶部气体滞留层增厚。当电流密度为10 k A×m~(-2)时,槽内气含率达到9.08%,为4.5 k A×m~(-2)时的近3倍。气体体积分数沿电解槽竖直方向逐渐增大,在膜与槽板夹角处最大。循环板上开口处膜侧压力信号波动明显,高频脉动主要由液体流动引起,低频脉动主要由气体流动引起。     

中心浇口圆盘模腔正弦脉动充模分析

聚合物动态注射成型通过螺杆的轴向振动实现熔体脉动充模。利用Tanner本构模型建立了中心浇口圆盘模腔正弦脉动充模过程的数学模型,分析了振动参数对注射压力及熔体输送功率的影响。当充模过程的平均注射速率不变时,在一定频率与振幅范围内,模腔入口处的压力随振动源振幅(频率)的增大而增大,但其平均值降低;充模过程中输送熔体所需要的功率降低。