螺旋半圆管夹套内湍流流动与传热的数值模拟

应用CFD分析软件Fluent,在简化模型的基础上对螺旋半圆管夹套内的三维湍流流动及换热进行了数值模拟. 结果表明,夹套内与螺旋线垂直的横截面上,切线方向的时均速度等值线呈鞍状分布,弯曲外壁侧的速度梯度远大于直内壁侧;二次流为稳定的两涡结构,二次涡的中心位置在半圆形截面的2个尖角附近. 由于二次流的作用,换热壁面上局部努塞尔数Nulocal分布不均,最小值在壁面中心点处,最大值在中心点两侧,研究范围内,最小值为平均值的0.8~0.85倍,最大值为平均值的1.15~1.25倍. 螺距对夹套内充分发展段的流体流动及换热的影响很小;增大曲率,夹套的换热能力增强,同时流动阻力也增大.     

翼型涡发生器对半圆形螺旋通道的换热强化机理

为考察不同形状和布置方式的翼型涡发生器强化半圆形截面螺旋通道的换热特性,对单一以及安装了jxjs、jxjk、sjjs和sjjk 4种涡发生器的螺旋通道内流动与换热特性进行了数值研究,数值模拟结果与实验结果吻合较好。结果表明,研究范围内涡发生器前后180°范围内的换热壁面平均Nusselt数与单一通道的相应值之比的平均值在1.044～1.074之间,流动阻力系数f/f₀在1.105～1.188之间。对传热效果而言,矩形翼优于三角形翼,对翼渐缩布置优于渐扩布置。涡发生器产生的纵向脱落涡旋改变了原有的二次流场结构,改善了速度场和温度场的协同性,强化了传热。安装jxjs和sjjs型涡发生器的复合二次流场分别为4涡和2个大涡结构,Re=8000时两者在通道内强化换热作用范围分别可达10.47和12.56倍翼高的距离。     

三角形螺旋流道充分发展层流流体的流动性能

基于角钢螺旋夹套,展开了对三角形螺旋流道层流流动性能的实验和数值研究。经对比,同一模型下的实验结果和模拟结果吻合良好。采用数值方法得到了充分发展状态下流体的主流速度、二次流速度、流函数及涡量的分布特点,分析了三角形边界上局部阻力系数的分布规律,并与半圆管螺旋流道进行了比较。结果表明：在所研究的Dean数及量纲1曲率（k）内,流道横截面上的二次流为稳定的两涡结构,内、外壁面局部阻力系数的分布明显不同,外壁面局部阻力系数的平均值约为内壁面阻力系数平均值的1.54～2.72倍;随着Dean数及k 的增大,二次流动增强,内、外壁面阻力系数均增大;对于量纲1挠率及Dean数均较小的三角形螺旋流道,挠率对流体流动的影响很小;通过对比,两种流道具有相同内壁面面积、曲率半径、螺距及Reynolds数时,三角形螺旋流道的流动阻力小于半圆管螺旋流道。     

SK型静态混合器切割区内速度混沌特性

为揭示SK型静态混合器内非稳态流动特性,利用激光多普勒粒子分析仪对直径为0.04m、长径比为1.25的SK型静态混合器的切割区瞬时流场进行测量。采用功率谱和最大Lyapunov指数识别混合器内瞬时速度时间序列的混沌特性,利用湍流高阶矩参数分析混沌运动的统计特征。实验结果表明:SK型静态混合器切割区速度波动时间序列具有混沌特性;功率谱函数随频率的增加呈幂函数衰减,瞬时速度脉动主要能量集中在31.25Hz以下;湍流高阶矩分布揭示了切割区内的速度脉动存在非线性拟序结构,混沌运动的概率密度函数偏离高斯分布。     

浸没循环撞击流失应器的研究（I）——结构设计与特点

详细介绍浸没循环撞击流反应器的原理、结构设计及其特点。在结构上，它为卧式设计，2边对称地装有2个导流筒，安装在导流筒内的旋转叶轮推动流体沿导流筒高速流动，在反应器中心处相向撞击，形成一个高度湍动的撞击区。并采用循环流动结构，使物料停留时间可以任意设置。它具有优于传统搅拌槽反应器的一系列特点，特别是在强化混合和机械性能方面，最后提出对这种新型反应器性能进行研究的重点：微观混合特性、撞击面流体的波动特性及其二者的关系等。     

雾沫夹带及沟流对塔板效率的影响

依据液体二维不均匀流动、二维涡流扩散模型，提出一个雾沫夹带及沟流对塔板上液体分布影响的数学模型，得到该条件下的塔板效率计算公式．讨论雾沫夹带及沟流对塔板效率的影响，结果表明雾沫夹带及沟流的存在使塔板效率降低。     

流体在SK型静态混合器中作层流流动时流体阻力计算的探讨

将流体在静态混合器中作的层流流动分解为直线运动和旋转运动，然后分别计算这两种运动在流管中的流体阻力，并将两者相加后得到SK型静态混合器中液体层流流动时流体阻力的计算式．最后通过实验进行验证。     

塔板上液体二维不均匀流动时的浓度分布

本文提出了塔板上液体二维不均匀流动时的浓度分布数学模型,并对数学模型进行差分求解,给出了塔板上液体的浓度分布图.这可作为确定塔板效率的依据。     

斜板沉降器分离性能的研究

在对斜板沉降分离机理研究的基础上，通过对斜板沉降器的实验研究，在不同的实验条件和操作条件下，分别对斜板沉降器的结构参数和操作参数进行优化，从而找到最优倾角和最佳斜板长度．斜板沉降器参数的优化，为斜板沉降器的工业设计提供可靠的理论依据．     

静态混合器混合效果的测定方法研究

根据静态混合器连续操作的特点。定义描述其混合效果的混合度表达式，并利用不相溶的两相流体混合后的体积等于它们各自体积之和的原理，建立动态求取各组分体积分数和流量分数的计算方法和实验装置．结果表明：利用该方法测定静态混合器的混合效果避免了多点取样，提高了测量的准确性并减少了实验时间，可以用于混合产品质量的在线检测，并为静态混合器的结构设计和工艺设计提供参考依据．