摩擦和传热联合作用下等截面喷枪内气体的流动特性——(Ⅰ)基本方程及计算程式

基于可压缩流体动力学和热力学及传热原理,导出了表征摩擦和热源联合作用下管式和套管式等截面喷枪内气体流动特性的基本方程和计算公式;对18t AOD炉用套管式喷枪内的气体流动,较合理地确定了喷枪内壁温度和气体滞止温度沿管长的分布,以及吹炼过程中喷枪的摩擦系数;给出了不同流态下喷枪内气体流动特性的计算程式.     

摩擦和传热联合作用下等截面喷枪内气体的流动特性：（Ⅱ …

以本工作第一部分中所的表征热源作用下管式和套管式等截面喷枪气体流动特性的基本方程和计算公式，分析了１８ｔＡＯＤ炉用套管式喷枪的气体流动特性。     

摩擦和传热联合作用下等截面喷枪内气体的流动特性——(Ⅱ)计算结果及分析

以本工作第一部分中所提出的表征热源作用下管式和套管式等截面喷枪气体流动特性的基本方程和计算公式，分析了１８ｔＡＯＤ炉用套管式喷枪的气体流动特性，考察了加热和摩擦效应、供气压力、气体种类和成分等的影响，结果表明，热源的存在对等截面喷枪内气体流动特性有相当大的影响．其效果与增强摩擦效应相一致，使出口气量显著减小；对应用于实际冶金过程的等截面喷枪进行设计和气体流动特性计算时，按绝热摩擦流处理会产生相当大的偏差，必须考虑来自高温熔体和耐火炉衬等的加热效应；供气压力对等截面喷枪内的气体流动特性有决定性的作用；喷吹气体种类和成分会影响等截面喷枪内气体流动特性，对于给定的喷枪和体系，喷吹不同的气体时应根据工艺要求采用不同的喷吹参数     

普通大气等离子喷涂过程的数值分析

根据普通大气等离子喷涂的喷枪尺寸和喷枪结构沿轴线对称的特点,建立了包含阴、阳固体电极的扇形计算区,用于分析等离子体的流动特性。运用非局域热平衡方法对电子和重粒子的温度区别对待,并且考虑了等离子气体在喷枪内的电离与复合反应,得出了普通等离子喷涂在纯氩和氩氢混合气氛中的等离子气流温度、速度场分布,以及喷枪喉部尺寸变化对气流的影响。模拟结果表明:在加入氢气之后,喷涂温度、气体电离度和内部气流速度均显著提高;随喉部直径减小等离子气流速度不断提高,最后达到超声速水平,而温度则随着喉部直径的减小而降低,在喉部直径减小到一定程度后温度的变化趋缓。     

等截面套管喷枪的气体力学参数试验研究

本文从可压缩流的基本理论出发,讨论了等截面套管喷枪的计算原则和方法,并对它的气体力学参数进行了测试。测定了不同管径的不锈钢管和铜管的摩擦阻力系数。在此基础上,对套管喷枪出口断面上的速度分布和沿套管喷枪轴线上的速度变化规律和压力变化规律进行了测定。通过试验证明了测定的摩擦阻力系数是可信的,拟定的计算方法是实用的。     

三元复肥的内分级内返料喷浆造粒干燥：Ⅱ—喷枪设计

本文以浆造粒原理与二流式枪雾化机理为基础，设计出适合三元复肥喷浆造粒用的内混式二流喷枪，并对其进行了清水和试车试验，证明该喷枪对高粘度、等并适用于三元复肥的喷浆造粒干燥。     

微等离子体喷枪及其应用

 微等离子体喷枪是一类重要的微等离子体源,已成为近年国际上低温等离子体研究的热点课题之一。与常规等离子体喷枪相比,微等离子喷枪具有低功耗、低温度、高密度等特性。由于电极间隙小,适合于高气压或大气压下运行,因而微等离子体喷枪具有体积小、易于集成、便携等优势。目前研制的微等离子体喷枪主要有直流微空心阴极型、高频微DBD型、射频电容耦合型、射频电感耦合型、微波耦合型等放电形式。现阶段,微等离子体喷枪已在半导体制造领域、生物医学领域、航天推进领域进入了实用化阶段。本研究组研究制作了高频微DBD和射频电容耦合型结构的喷枪,将其应用于光刻胶去胶、材料表面改性及微生物灭菌领域,并对喷枪的放电特性进行了研究。基于本研究组的实验研究,本文综述了已有的各种微等离子体喷枪,介绍了各种微等离子体喷枪的结构和工作原理,以及在不同领域的研究和应用状况。     

三元复肥的内分级内返料喷浆造粒干燥Ⅱ─喷枪设计

本文以喷浆造粒原理与二流式喷枪雾化机理为基础，设计出适合三元复肥喷浆造粒用的内混式二流喷枪，并对其进行了清水和试车试验，证明该喷枪对高粘度、含固粒子糊状料装具有良好的雾化性能，并适用于三元复肥的喷浆造粒干燥。     

储气库注采井井筒温度场预测与影响因素分析

随着冬季对天然气需求的持续增加,对储气库的调峰能力提出了严峻的考验,注采井作为连接地面与地下的通道,井筒温度受注采周期的影响发生变化,如何准确的预测井筒内温度变化,对于预测环空压力、保证油管和套管安全、水泥环密封性和储气库运行安全至关重要。本文根据流体力学中质量守恒定律、能量守恒定律和动量定理,将气体的压强、温度、密度和流速进行耦合分析,利用显式四阶Runge-Kutta数值求解方法,输出油管内气体不同深度的流动参数,并对影响油管内气体温度的敏感性因素进行分析,得到了储气库注气过程、采气过程、关井阶段温度分布规律。结果表明注气过程井底处温度受注气量影响较大,注气时间和注气压力对井底温度影响较小;在采气过程,井口处气体温度随采气量的增加而增大,油管内气体压力由井底到井口逐渐减小,并且随着采气量的增加,减小趋势越明显;在关井初期,油管内气体温度变化速率较大,随着关井时间的持续增加,油管内气体温度逐渐趋于地层温度,并且越接近于井口气体温度变化速率越明显。     

铁水包吹气排渣过程的模拟

设计喷枪置于铁水包后部(相对于扒渣嘴),在扒渣开始前,通过此喷枪向铁水内喷吹气体,气体上浮后排开一定面积渣层,使表面渣向扒渣嘴方向聚集,为下一步扒渣机的操作提供便利条件,从而减少扒渣次数,提高效率,降低铁损. 使用1:3.5比例设计铁水包水模型,模拟不同工况下,气体排渣的效果. 同时采用数值模拟的方法验证水模实验结果. 实验表明喷枪浸入深度从200mm变到400mm,无渣比(无渣区域占总面积的百分比)从10%增加到30%;气体流量从4m~3·h~(-1)变到6m~3·h(-1),无渣比从30%增加到37%. 说明浸入深度越大,吹气量越大,排渣的效果越好. 数值模拟与水模型符合较好.     

顶吹熔炼炉中喷枪寿命的探讨

喷枪顶吹熔炼技术是一种控制简单、适应能力强、熔炼强度高的先进喷吹熔池熔炼技术,喷枪是顶吹熔炼的核心装置.一直以来,喷枪在实际应用中使用寿命都很低.喷枪的使用寿命直接影响着冶炼强度和作业率.文章主要对影响喷枪使用寿命的因素以及改善方法作出一些探讨.     

扩展角对Diamond-Jet型超音速火焰喷涂流场的影响

采用计算流体力学方法对超音速火焰喷涂过程进行数值模拟,研究了扩展角的变化对燃烧场的影响.研究发现扩展角对马赫锥形成的位置具有影响,随着扩展角的变化,马赫锥产生的位置向燃烧室方向偏移,当扩展角为0°～3.0°时,最大马赫数随扩展角度增大而增大.研究了扩展角对Diamond-Jet喷枪的温度场影响,当扩展角为0°～1.0°时,温度随扩展角的增加而降低,燃烧能转化为气体的动能;但是当扩展角度继续增加时,温度不再降低.     

变参数下的空气喷枪涂层厚度分布建模

首先分析了影响空气喷枪涂层厚度及喷涂机器人作业过程中的可调和常变因素,然后利用BP神经网络方法对平板直行喷涂实验获得的实验数据加以拟合,建立以喷涂距离、喷枪移动速度、喷枪流量和测量点与喷枪轴线距离作为输入的喷枪喷涂模型。与传统模型相比,该模型用相对少量的实验数据就可以预测不同喷涂距离、喷枪移动速度和喷枪流量下的涂层厚度分布。实验数据表明,该模型准确、有效。     

等离子体喷枪辐照纺织品后亲水性"即时效应"研究

本文介绍了一种等离子体喷枪。作者使用这种喷枪利用不同气体的常压低温等离子体对几种纺织品材料进行了辐照亲水性实验，发现使用Ar等离子体处理羊毛织物一定时间后的亲水性“即时效应”得到抑制。经过近一年的实验观察，被辐照织物的亲水性仍保持织物刚被辐照几分钟后的亲水性水平，这表明“即时效应”确实得到了有效抑和i制。这种抑制“即时效应”的方法若能获得实际应用，将有助子推广干法处理纺织品的技术，从而能缓解或解决纺织品处理中的水污染问题。     

偏心矩形盘旋套管式气冷器传热特性研究

为探究偏心结构对二氧化碳套管式气冷器换热性能的影响,基于Fluent软件建立同心矩形盘旋套管和偏心矩形盘旋套管式气冷器,对比相同操作条件下的温度云图、速度云图和比热容云图,分析对流换热系数、湍流动能和压力曲线。数值模拟结果显示,与同心套管式气冷器相比,偏心套管式气冷器的云图偏斜程度大于同心结构,平均对流换热系数和湍流动能分别较同心结构提升了12.99%和15.38%,最大压降增大了14.85%,偏心套管总的换热性能优于同心套管。研究结果证明了偏心套管式气冷器结构优于同心套管式气冷器,为超临界CO₂热泵中的矩形螺旋管缠绕气体式冷却器设计、运行以及热效率的提升提供了科学依据,对高效换热器的应用具有重要的实际意义。     

非转移弧等离子喷枪流体特性

利用计算机数值模拟技术，采用有限容积方法，针对自制的低功率、内送粉等离子喷涂设备，对其喷枪内部和外部区域等离子体的速度场、温度场以及放电特性进行模拟计算．研究结果表明，采用计算机数值技术能够较准确模拟等离子有关特性，为更加准确模拟和优化喷涂工艺过程打下了基础．     

用虚拟轨迹投影法实现喷涂机器人喷枪轨迹

通过对喷涂机器人离线编程技术、喷枪轨迹实现的关键因素和目前各种CAD软件中通用的STL格式数据文件的研究,将STL数据文件中每个小三角形的法向矢量进行拓展,从而能够动态确定喷枪作业时的喷涂方向,主要介绍了一种基于STL数据文件来实现喷涂机器人喷枪轨迹的方法--虚拟轨迹投影法,并利用Visual C 6.0和OpenGL技术对喷枪轨迹的实现进行仿真,最后以车门为实例进行了验证.     

蓄热式换热器流动传热的数值模拟

以炼铁厂的蓄热式热风炉为例,根据热风炉的实际运行状况对热风炉内的流动与换热过程进行合理简化,应用二维模型,采用有限容积法对热风炉内的流动与换热情况进行数值求解,得到了热风炉在不同工况下的气体温度与蓄热体温度的分布情况,模拟计算结果表明：在内燃式热风炉蓄热体中气体的温度分布大致为对数曲线,并且在热风炉中同一高度上气体与蓄热体温差较小,与实际情况相符,这对优化热风炉的运行与设计有参考价值。     

多孔壁入流及其对槽道内主流流动与换热的影响

对带有多孔壁入流的水平槽道内主流气体的流动与换热问题进行了数值模拟。数值计算中将主流区和多孔壁面区进行耦合求解,对多孔壁面内流动和换热、多孔区域的非均匀温度分布、注入率对表面温度的影响等进行了研究。计算结果表明:在多孔壁面内部,冷却气体与多孔壁面内固体颗粒之间存在一定温差,说明在对多孔壁面内部的流动与换热进行体积平均式的宏观数学描述时采用局部非热平衡模型的必要性;在靠近主流气体的多孔壁面孔隙内产生与主流相反方向的速度分量。此外,不同注入率下多孔壁面上表面固体温度的计算值与实验结果基本吻合。     

身矩形槽道内的气体滑移流动和传热分析

分析了微矩形槽道内的不可气体在速度滑移和温度跳跃区的流动和传热过程。在分析模型中,假定矩形槽道底面定热流加热,其余三面绝热,流动和换热均匀为充分发展,且处于滑移流动区。给出了截面上速度分布和温度分布的分析解,讨论了阻力持性和换热特性,并与实验结果作了比较。二者的吻合程序表明,在一定的Knudsen数范围内,传统的Navier-Stokes方程和能量方程在考虑了速度滑移和温度跳跃影响后可以描述微矩形槽道内的气体流动和传热过程。