三维电容层析成像传感器优化及循环流化床提升管轴向流动成像

由于多相流流动的复杂性和不透明性,对气固两相流循环流化床提升管轴向行为研究一直是亟待解决的难题。本文采用八截面三十二电极的三维电容层析成像（ECT）传感器,每个截面包含4个电极,分析了在不同轴径比（轴向长度与传感器内径之比）和不同电极覆盖率下的成像情况。仿真结果表明,当轴径比为8.3、电极覆盖率达到69%时,在保证成像质量的情况下达到最大的轴径比。开发了一套32通道的三维ECT数据采集系统用于流化床提升管流动成像,成像速度为每秒120帧。成像结果表明,当流化气速U_f为2.34m/s时,段塞流在加速上升到一定高度后,由于气速和颗粒速度差降低带来的曳力减小而破裂。本系统可以有效揭示循环流化床（CFB）的三维动态特征。     

气-液两相降膜流动及传质过程的CFD研究

利用VOF法建立了考虑表面张力动量源项、气液相间摩擦力动量源项以及相问传质源项的CFD计算模型,定量描述了气．液两相逆流降膜传质过程。根据CFD模型,计算了不同液相进口浓度和不同气相流量条件下,异丙醇稀溶液的解吸过程,模拟得到的液相出口浓度与实验数据吻合很好。相界面处的浓度分布表明。随自由表面波动,界面浓度会发生剧烈脉动。液相总传质系数增强因子R的实验值与CFD模拟均表明,即使在很小的传质推动力下R也大于1。由于CFD模型不考虑Rayleigh-Benard-Maragoni效应,则这种现象,可解释为界面波动对传质增强的结果。这也证明增强界面波动是一种强化传质分离过程的有效途径。     

PEM燃料电池阴极三维数学模型

通过耦合求解质量守恒方程、动量守恒方程和组份守恒方程,计算出点状、多蛇形和单蛇形三种不同流场阴极O2和H2O浓度的分布以及气体速度分布。电流密度为600mA／cm^2时,催化层与扩散层交界面处点状、多蛇形和单蛇形流场中的最小O2浓度是逐步增加,约为1．5％;最大H2O浓度依次减小,大约1．5％;扩散层中间处气体速度依次增加。最后通过单电池实验得到三种流场的电池性能和模型中气体分布情况一致。     

三维流场数值模拟在柴油机喷油嘴中的应用

由于喷油嘴内的流动状态以及燃油喷射情况在很大程度上影响柴油机的排放和经济性能,对喷油嘴进行流场分析就显得越来越重要了。鉴于试验和测量受种种条件限制,可以采用CFD模型来预测柴油机喷油嘴内的流场状态,并与试验相结合,提高喷油嘴的选配和设计水平。采用Fluent软件进行模拟计算。主要研究喷油嘴的压力室、喷孔以及针阀的前端结构,并考虑燃油的可压缩性及黏度随压力、温度的变化。通过研究可以预测喷油嘴内流场的分布,分析喷油嘴设计的合理性,指出改进方向。     

重介质旋流器分选过程的离散分析与数值模拟

重介质旋流器广泛应用于煤炭分选,分选过程十分复杂,试验测试研究重介质旋流器内部流场和颗粒运动特性费时费力,成本较高。随着数值计算技术的发展,国内外学者应用数值模拟方法研究旋流器内部的多相流流场。采用计算流体力学(CFD)与离散分析方法(DEM)耦合技术对重介质旋流器的分选过程进行数值模拟研究,为重介质旋流器的结构参数和操作参数的优化提供了一种新途径。用Fluent软件研究了旋流器内部悬浮液速度场、密度场、压力梯度场和黏度场,用EDEM软件研究了旋流分选过程中的煤粒运动行为及分选效果的评价。研究结果表明:悬浮液压力分布和压力梯度分布径向基本对称,溢流口和底流口处压力值最低。器壁沿径向形成了压力梯度,差值逐渐增大,空气柱边界处压力梯度最大;不同尺度的煤粒在旋流器内部的停留时间不同,相同密度的煤粒,粒度越小,停留时间越长。溢流中排出煤粒在旋流器中的停留时间明显长于从底流口排出的煤粒。溢流口排出的煤粒,密度越大,停留时间越长,底流口排出的煤粒,密度越大,停留时间越短。不同的旋流器结构参数对分选的影响程度不尽相同,其中溢流管直径的影响最为显著,溢流管直径超过500 mm时,不能形成完整的空气柱,无法分选。溢流管直径为300 mm时,分选效果较好;溢流管插入深度显著影响分选精度,插入深度为160 mm时,分选密度增大,细小高密度的煤颗粒将错配进入溢流,溢流管插入深度为320～800 mm时,分选密度接近悬浮液密度,分选指标E_p=0. 084～0. 100,分选效果较好。底流口直径对旋流器选精度影响较大,当底流口直径为272和306 mm时,分选密度与悬浮液密度接近,E_p值小于0.1,分选效果较好。圆柱段长度对于分选密度影响不明显。     

中心龙卷流型搅拌槽流动特性的CFD研究

运用计算流体动力学(CFD)方法,对中心龙卷流型搅拌槽内部流场进行数值模拟,并且和标准搅拌槽进行了分析比较。结果表明:和标准搅拌槽相比,中心龙卷流型搅拌槽的功率准数较小,节能效果显著。流体流经导流板,可以获得较大的轴向速度,在槽中心可以形成理想的中心龙卷流,从而有利于固体颗粒的悬浮。     

球磨机静压轴承静态压力场及流场仿真分析

针对多油腔静压轴承压力油流动的复杂性,使用通用流体有限元软件CFX对油膜进行数值模拟,分析了静态下的油膜压力及流场对静压轴承承载能力的影响.结果显示,圆形主油腔使压力场及流场稳定、均衡;不同的进油速度影响到副油腔压力的大小;通过分析轴瓦出口边缘的流线稳定性,可验证油腔尺寸合适与否.     

基于CFD的单向节流阀流场分析

单向节流阀广泛用于液压控制系统中,既可以作单向阀使用,又可以作节流阀使用.单向节流阀腔室内部流场的详细分析,尤其是液动力的精确预测,对单向节流阀的优化设计至关重要.该文采用计算流体动力学(CFD)方法,对单向节流阀腔室3D流场进行详细的仿真分析,研究单向节流阀射流角、液动力和流量等主要流场特征参数的变化情况.     

风力机叶片气动弹性和颤振主动控制研究进展

文中首先结合国内外研究进展情况概括总结了大型风力机叶片气动弹性等效梁建模理论,以及解决风力机叶片气动弹性稳定性问题的常用方法:BEM方法、动态失速模型和CFD方法.其次,对在现代大型风力机叶片设计中颇受关注的,智能材料在风力机叶片结构颤振及振动主动控制中的应用研究现状也给予了简要的介绍.最后指出一些尚待进一步研究的问题,以及今后的发展方向.     

基于Fluent的陶瓷浆料搅拌槽的结构优化

采用Fluent软件对陶瓷浆料搅拌槽的内部流场经行了模拟.选用非结构化四面体网格,利用MRF模型和标准k-ε湍流模型,在稳态条件下模拟了不同桨型、不同桨叶离底高度及不同搅拌桨直径下的流场.模拟结果表明:24°三折叶桨所产生的轴向流流型比较适合固液搅拌操作;桨叶直径d=0.5D=250mm,离底高度C=0.25D=125mm时槽内流场分布比较均匀.