圆口喷射器湍流流场数学模型及其最优设计

本文根据湍流射流和湍流边界层理论对圆喷嘴喷射器混合段湍流流场进行了研究,应用雷诺方程推导出喷射器混合段的基本方程和动量积分方程,用数学模型研究了喷射燃烧器,并对喷射器提出了一套最优设计公式。     

应用二流湍流模型模拟二维轴对称湍流射流

本文应用二流湍流模型和“常数有效粘度”,并将“混合长度”作为湍流流团的平均尺寸来模拟定常和非定常、二维轴对称湍流射流.二流湍流模型假设湍流流场中的每一点为“湍流”和“非湍流”流体所交替占据,从而模拟了湍流的“间隙”现象。本文将计算值与完整的定常二维轴对称湍流射流的实验值进行比较,验证了数学模型的可靠性;而非定常射流的计算结果则与相对应的定常射流的计算结果及现有的非定常射流的实验值进行了比较,取得了可以接受的一致性。本文还对数学模型及计算结果进行了讨论。     

荷电喷雾两相湍流流场的数值计算

荷电喷雾可以有效地改善雾化质量和喷雾流场特性，因此被广泛地应用于静电喷涂、除尘、药物喷洒和液体燃料的雾化燃烧等领域．荷电喷雾湍流射流流场的数值模拟对于荷电喷雾装置的设计及确定射流喷雾的各特性参数具有重要意义、采用颗粒拟流体方法，用κ-ε-κp荷电两相湍流模型对荷电喷雾气液两相湍流流场进行了数值模拟．经与实验结果对比，该模型可以较好地模拟荷电气液两相湍流射流流场，可用于荷电喷洒机具和荷电喷雾燃烧器的设计。     

半封闭冲击射流对移动平板流动特性的影响

采用雷诺应力湍流模型和Simplic算法对半封闭湍流狭缝射流冲击移动平板进行了数值分析,得到了不同射角和平板速度下的流场结构、湍流强度和平板面剪切应力分布曲线.结果表明,减小射流倾角和提高平板速度都会导致流场结构和湍流强度相对射流中心线呈现非对称性,且在流场一侧形成二次回流区.当平板速度提高到入口射流速度的2倍时,平板...     

受限射流流场热量传递特性的实验研究

锅炉煤粉燃烧往往是通过煤粉与空气混合后喷射进入炉内卷吸高温烟气而预热、着火的,其着火过程的早晚与射流和烟气间的热量交换情况关系极大.而这种交换实质上就是射流流股与被卷吸的气流之间的质量、动量和热量传递的结果,在湍流情况下这三者之间是相互影响的.尽管对湍流射流的研究比较成熟,有大量的文献资料可以查阅,然而由于射流流场的复杂性,大多数结果很难直接应用于具体的实际情况.如上所述,要计算射流与卷吸气流间的热通量就是一件较困难的工作.有鉴于此,本文对受限平面射流流场进行了实验测定,以模拟炉内冷态流动情况,而重点放在射流流股与外卷吸气流间的热量传递过程的测量与计算.实验的具体做法是用热线风速仪和热电偶测定流场的速度、脉动速度、温度及温度梯度,并结合湍流单方程模型计算出射流流场的热流分布,尤其是扩散热流的分布.     

超音速射流流场中湍流模型

为了确定适用于超音速射流流场数值模拟的湍流模型,首先从理论上分析常用的五种湍流模型之间的差异及其适用范围;其次,采用五种湍流模型,分别对不同马赫数下超音速射流流场进行数值模拟,将数值模拟结果与实测值和理论值进行对比分析.结果表明:剪切压力传输k--ω模型与其他模型相比,通过对输运方程的修正,保证其在计算射流流场时具有较高的准确性;在喷管内部和外部射流流场的模拟中,剪切压力传输k--ω模型的计算结果与理论值和实测值具有较高的吻合度,在五种湍流模型中最适合于超音速射流流场的数值模拟研究.     

不同混合方式下磨料射流喷嘴内流场仿真

为研究磨料射流在喷嘴内动力耗散及流场分布,获得合理磨料混合方式,在一定假设条件下,采用湍流RNG数学模型,利用ANSYS FLUID 有限元分析软件模拟了两种混合方式下喷嘴内射流流场;在模型参数及初始条件相同的情况下,分析和比较了两种流场的速度、能量变化规律.模拟结果表明,前混合式喷嘴内速度场分布均匀,紊流强度小,出口具有较高动能;后混合式喷嘴内由于涡旋的形成损耗了部分能量,出口速度和动能明显降低.通过对比分析,前混合式磨料射流在煤岩钻孔及割缝上是较为合理的方式.     

平面射流及平面射流火焰中拟序结构的实验研究

在设计和组建了二维平面射流及平面射流燃烧实验系统的基础上 ,对二维平面湍射流流场及平面湍射流燃烧场进行了流场显示实验研究。实验采用烟雾作为示踪粒子 ,由 He- Ne气体激光器产生的激光束经柱面镜后形成片光源实现对流场的照明。实验给出了不同射流伴流速度比下二维平面湍射流的流场显示图像 ,不同的射流发展阶段流场中的大尺度湍流拟序结构的形态及其发展演变情况以及射流燃烧场中湍流拟序结构的形态。实验同时表明 ,在射流燃烧情况下 ,火焰的存在使喷嘴出口处的流动层流化 ,并显著降低初始剪切层的增长     

MD-82飞机客舱环境流场的HWA测量与分析

使用热线测速技术以高于湍流最小时间尺度的分辨率,精细测量了MD-82飞机客舱环境中的条缝型送风口射流流场和个性化送风口射流流场.对流场的平均速度剖面、湍流度分布、湍能谱进行了分析.平均速度的变化揭示了离开出口后流场速度的衰减规律.湍流度表明了湍流流场脉动剧烈程度和湍流扩散发展规律,是各种尺度的脉动分量叠加的结果.对流场的湍能谱分析展现了惯性子区的存在,能量从大尺度的含能区通过惯性子区传递给小尺度结构并最终耗散为热能.     

小支板后不同喷孔形状射流的气动特性

针对带有小支板后低动压喷注的超声速流场进行数值模拟,分析了有无小支板时6种不同喷孔形状的流场特性。研究结果表明:小支板能显著提高后方不同喷孔横向射流的穿透深度、促进燃料与来流掺混并且不会导致较大的总压损失;小支板与方孔、圆孔和三角形喷孔组合时流场特性差异并不大,与长宽比为10:1的喷孔和菱形孔组合混合效率提升得较为显著;大长宽比喷孔能使射流充分利用小支板后缘的低压区与强湍流区,从而发挥出比无小支板时更为优越的掺混特性;通过研究进一步认识了小支板后低动压喷注的流场特性,为优化喷射装置提供了依据。     

压裂混砂搅拌装置搅拌叶轮结构优化设计研究

为了提高压裂混砂搅拌装置的搅拌效果,以混砂搅拌装置混合时间为实验指标,针对搅拌叶轮的结构特点,采用正交实验及CFD数值模拟相结合的方法研究了搅拌叶轮的主要几何尺寸对混合时间的影响规律,得到了搅拌装置叶轮最佳结构参数,为搅拌叶轮结构优化设计提供了理论支撑。结果表明,搅拌叶轮的几何尺寸变化对混合时间具有一定的影响,其中,上叶轮直径影响最大,下叶轮直径和下叶轮导流筒与叶轮直径比值次之,上叶轮导流筒与叶轮直径比值影响相对较小;搅拌叶轮几何尺寸最优方案对应的混合时间最短,值为11.0 s。     

混合时间测定方法剖析与过程模拟

用湍流理论和微观混合理论对碘液退色测混合时间方法进行分析,建立了退色过程中宏观混合与微观混合的数学模型,并给出了三种桨叶的模型参数。计算表明,宏观混合时间与整个过程的混合时间的比例,随单位体积功耗的增大而增大。     

蒸馏塔内液体混合对汽体混合的影响

提出了塔板上液体混合对板间汽体混合影响的概念,并获得了相应的关联式。经塔板效率的计算结果比较,本文关系式的计算值与Diener的数据相当吻合,而与不考虑液体混合对汽体混合影响的相比,误差明显减小。     

水泥搅拌桩室内配合比研究及施工控制

通过水泥土室内配合比试验,研究了水泥的掺量、龄期、外加剂掺量与水灰比对水泥土无侧限抗压强度的影响,以及现场施工中对水泥搅拌桩质量控制的要点。     

阿基米德螺线式混炼盘混炼效果的数值计算

根据基本假设,建立了阿基米德螺线式混炼盘中熔体流动数学模型和混炼过程的计算模型,并进行了数值计算,分析了混炼盘的螺槽深度、螺槽宽度以及转速对螺槽中熔体的停留时间、剪切速率和剪切应力的影响。     

销钉机筒挤出机混合段的混合性能

使用有限元法数值模拟有销钉和无销钉混合段流道内胶料的三维等温流场,用粒子示踪分析方法比较两者的混合性能.研究结果表明,有销钉混合段流道内,销钉局部打乱了胶料的运动轨迹,打散了滞留熔体,6个销钉所在横截面的流场被分成6个区域.料流被迫改变方向重新排列;胶料熔体的速度梯度增加;随着胶料速度梯度的增大,胶料的剪切应力增大,混合指数分布均匀.有销钉混合段的11个截面平均分离尺度小于无销钉混合段的10%.机筒销钉对于分散混合有一定的强化作用,其混合程度高于无销钉结构.     

弱混合与混沌

定义和研究了紧致度量空间上群作用的强Kato混沌。设X是一个没有孤立点的紧致度量空间,G是作用在X上的一个拓扑交换群。若动力系统(X,G)是弱混合的,则它是强Kato混沌的。     

闭式涡轮转盘塔的轴向混合

用脉冲示踪法研究了闭式涡轮转盘塔（ＣＴＲＤＣ）中连续相的轴向扩散系数ＥＣ与转速ＮＲ、一Ｖ等操作条件的关系,经回归分析得到ＥＣ的计算关联式,并且与转盘塔（ＲＤＣ）的研究结果作了比较。实验结果表明：由于闭式涡轮的强烈搅拌作用,ＮＲ大大下降液滴大小（ｄｐ）分布更均匀。与ＲＤＣ相比,ＣＴＲＤＣ中的轴向混和程度大大降低。     

考虑搅拌筒动态质心的搅拌车抗侧翻控制研究

转弯工况下,由于搅拌筒的回转及自身转弯离心力的共同作用,搅拌车容易侧翻.本文针对此问题开展搅拌筒动态质心和搅拌车侧翻稳定性研究.首先利用EDEM软件模拟混凝土在运输过程中的运动,经过计算、拟合获得质心位置变化的数学模型,将建立的质心位置变化模型与搅拌筒各支承力的关系应用于多体动力学仿真中,分析动态质心位置变化对搅拌车侧翻稳定性的影响.然后,基于差动制动理论,提出一种融合改进粒子群优化算法的自整定PID抗侧翻控制算法,研究结果表明,考虑动态质心的影响时,搅拌车更容易侧翻;自整定PID算法迭代寻优次数较传统粒子群算法降低33.3％,能更加快速的寻找到最优的控制参数.最后,通过角阶跃工况、Fishhook工况对提出的抗侧翻控制算法有效性进行验证,结果显示,自整定PID控制算法能更有效地防止搅拌车的侧翻,提高搅拌车侧翻稳定性.     

混频产生混沌

几个频率不同的谐波成份在非线性器件的混合称为混频。用非线性微分方程描写混频电路的动态过程,一般都能根据电路定律表达出来。然而微分方程的解析表达式却大多求不出来,因而近代非线性科学的发展,用数值仿真求出微分方程的图形解。用一条空间曲线表示三个变量间的相互函数关系,并以此作为方程的求解结果。由数值仿真画出的空间曲线称为相图,其性状随激励源参数的不同而变化,混频可能出现周期态与混沌态两种振荡性状。在仿真的时间间隔内,周期态能明显画出一个闭合的周期轨,这个闭合轨可以是单循环或多循环的。混沌态的相图要比周期态复杂得多,如果在访真间隔内轨线最后无法完成闭合,说明这是非周期的混沌。