组合机匣处理对跨音压气机流动特性的影响

针对当前单一流动控制技术在压气机优化方面存在影响范围不大、性能提升有限的不足,提出了一种轴向倾斜缝和抽吸槽相结合的组合机匣处理结构,采用定常数值模拟研究了两种流动控制技术的结合对跨音压气机流场特性及性能的影响。模拟结果表明:应用该组合机匣处理结构后,转子在峰值效率下降2.5%的前提下使失速裕度提高了5.52%,明显改善了转子的性能;组合机匣处理除了能同时改善叶顶和端壁的流动之外,两种结构的复合影响使激波强度降低、流体分离减弱,低速范围明显减小;尽管两种结构的相互作用能为低能流体提供能量,但射流与主流流动发生的掺混带来了一定的掺混损失,增加了主流的切向动量及二次流损失,引起转子效率降低。     

碟式离心机分离性能试验及数值模拟研究

碟式离心机作为高效分离机械广泛应用于食品、化工、制药等行业生产．为探究碟式离心机的内部流场及分离效率，进行了现场试验，并根据Σ理论建立了具有20层碟片的简化三维物理模型，利用FLUENT软件对转鼓内的流场及分离过程进行数值模拟．试验结果表明，转速和进料量对碟式离心机分离效率影响较大，提高转速、降低进料量均能提高离心机的分离效率，通过分析进出口物料的粒径发现，在试验工况下，粒径大于6μm的颗粒均能被有效分离，改变操作参数主要影响粒径为2～5μm的颗粒的分离．模拟结果表明：在碟片间隙内，物料对碟片的跟随性良好，压力与半径呈现出二次型正比关系，周向速度与半径成正比关系，在沉渣区域物料明显滞后于转鼓转动，这导致离心液压和周向速度均小于理论值，同时随着转速的提高，沉渣区域物料的滞后性更加明显；由于上升通道存在，在碟片间隙内局部位置存在明显轴向速度，从而对碟片内的流动产生干扰，导致碟片大端位置的周向速度和离心液压分布不均；在两相分离过程中，颗粒自液相中分离，沉积于上碟片的下表面，并滑落至转鼓沉渣区，固相颗粒在碟片间隙内主要堆积于定距条前侧，在相邻两个定距条之间，固相体积分数沿顺时针方向减少．研究方...     

气体离心机取料支臂附近流场的数值模拟

为研究气体离心机取料支臂附近的流动状况,数值模拟了取料支臂附近的流场。采用矢量分裂的有限体积法求解不同出流条件下的N av ier-S tokes方程。采用二阶总变差减小原理,捕捉激波,同时将支臂外部和内部的流动结合起来进行计算。讨论了激波和气体粘性对流场的影响。得到了不同取料情况下的流场分布图像。结果表明:所采用的计算格式很好地捕捉到了激波和边界层,验证了计算方法的有效性,为数值模拟实际离心机支臂附近的流动状况和支臂损耗的计算打下了基础。     

基于Fluent胶粒储罐流场分析及结构优化

为提高胶粒储罐的使用寿命和搅拌效果,采用Fluent仿真软件模拟罐内流场情况,分析挡板对储液流动的影响,并对挡板结构进行优化.仿真结果表明,优化后挡板最大压力降低58%,其承受压力、抵挡应变、增加稳定性的能力符合生产要求,对抑制自由液面的波动也起到良好作用;间隙的存在一定程度上可以改善挡板反面死区的流场环境;贴板、肋板的存在使挡板更加稳定,有效避免了因挡板形变导致与罐体连接处焊缝产生撕裂的现象;储罐压力下沉、搅拌回漩下沉至6 000 mm处,可以使介质充分混合.     

典型布局端壁等离子体激励抑制高负荷扩压叶栅角区分离实验

为提高端壁等离子体气动激励对高负荷压气机扩压叶栅角区流动分离的控制能力,需要进一步优化激励布局,实现更高效的流动控制。针对多种端壁等离子体激励布局形式,分别开展了毫秒脉冲等离子体气动激励抑制叶栅角区流动分离的实验研究。结果表明:端壁横向流动对角区流动分离的影响大于流向附面层的流动分离。端壁激励布局对流动控制效果至关重要。优化后的激励布局沿三维角区端壁分离线切向,流动控制效果最好,50%叶高处总压损失减小11.8%;但随着来流攻角的变化,导致激励器布置不再与端壁分离线相切,流动控制效果减弱,因此要根据控制攻角的范围需求,结合具体的流场结构,设计合适的激励布局;适当的增加激励组数能有效促进射流与近壁面气流掺混,提高流动控制效果。     

钻井液离心机沉降模型及捕集效率研究

在充分考虑固液两相流动特点的基础上,根据钻井液离心机的结构特点和工作原理,提出了涉及初始沉降位置对离心机捕集效率影响的钻井液离心机固相颗粒沉降模型,并在此基础上提出了钻井液离心机捕集效率计算方法。该方法反映了离心机结构参数、操作参数、钻井液参数和捕集效率之间的关系。文献中捕集效率理论计算值、本文所提方法计算值和实测值之间的对比结果表明,采用本文所提方法得到的捕集效率计算值与实测值吻合度较高,证明了沉降模型和计算公式的正确性和准确性。     

含黏性力最速降线问题的最优化解法及其在ADS设计中的应用

为优化加速器驱动次临界系统(ADS)靶件束窗形状设计,该文研究了一类含黏性力的最速降线问题。采用变分法进行分析,最终需数值求解一组非线性积分方程。针对Newton迭代法在高黏性系数情况下难以获得收敛解且无法获得近似解的缺陷,提出一种最优化求解思路。通过数值试验比较了4种启发式最优化算法的计算效率,并选择粒子群算法与Newton迭代法作进一步对比。结果表明:在高黏性系数情况下粒子群算法计算效率优于Newton迭代法,并且粒子群算法在该问题上近似线性收敛。用最速降线取代半椭圆的束窗形状后,流动分离更晚且流道滞止区更小,有利于提升换热效率。     

带阴性选择的粒子群优化算法

针对PSO在计算后期多样性不足、易发生优化停滞的现象,引入免疫系统中的阴性选择概念,定义了新的计算亲和力的方法,提出了带阴性选择的粒子群优化算法,并对其进行了计算复杂性分析.改进算法能在检测到粒子群收敛至局部解后,更新群体中的部分粒子,并使新粒子在解空间上远离局部解,提高了粒子的多样性.试验证明,改进算法的优化性能优于PSO和局部PSO.对改进算法的计算成本及参数选择进行了讨论,并提出了下一步的研究方向.     

单钩波形板分离器的实验研究

对单钩波形板汽水分离器进行了性能试验研究,验证了二次携带现象的存在,测量了单钩波形板汽水分离器的分离效率和压降,分析了挡板对分离效率的影响,导得了计算单钩波形板分离效率的经验公式,为波形板分离器的优化设计奠定了基础。     

PWR蒸汽发生器水滴重力分离研究

用分离流动模型模拟了重力分离空间内的汽水两相流动，对重力分离空间内水滴的运动和分离效率进行了数值计算，讨论了重力分离高度和蒸汽上升速度对重力分离效率的影响以及各种尺寸水滴的跟随性     

气体离心机供料射流的三维数值模拟

通过使用有限体积法和隐式二阶迎风格式求解了三维Navier-Stokes方程组,研究了气体离心机内部供料射流。得到不同供料压强条件下供料射流流场的三维分布,数值模拟结果表明:供料射流对离心机内部流场的影响随供料压强的增大而增大;当供料压强为3 kPa时,Mach盘出现在无量纲半径0.81处。由于强旋条件下的供料射流结构较为复杂,实际供料流动情况与均匀供料假设存在较大差异,因此根据射流流场分布对环流计算边界条件进行修正,将更准确地评估离心机分离性能。     

生物搅拌槽中挡板结构对搅拌效果的影响

利用Fluent软件，对无挡板搅拌槽和有挡板搅拌槽的搅拌效果进行了对比。基于有限体积法，采用RANS（Reynolds-averaged Navier-Stokes）模型对搅拌槽中的流场进行了模拟仿真，获得了搅拌过程中湍流的流速分布、压力分布和湍动能，对流场的结构形态进行了分析。结果表明：在搅拌槽中设置的挡板宽度越大，流场内的速度值波动就越大，速度矢量变化就越大，湍动能随之变大，有利于提高搅拌槽的搅拌效果；从压力分布上看搅拌槽中的最小压力均出现在距离搅拌槽底面0.12 m处；带档板结构搅拌槽的最小压力低于不带挡板的情况；搅拌槽中的挡板会导致流场中的速度矢量具有较强的旋流效应，流场内速度梯度变化较大，形成较强的涡流，有利于搅拌过程中发生更强烈的化学反应。     

三维强旋流场中的激波捕捉

为了研究激波对气体离心机取料支臂附近流场的影响,采用数值求解三维N av ier-S tokes方程组的方法来模拟三维强旋流场。使用有限体积法中的二阶迎风格式离散方程,隐式迭代求解。计算捕捉到了障碍物前方的脱体激波,随着径向位置的增大,激波的强度逐渐变大,激波面与支臂表面的距离越小;支臂与转子侧壁之间形成了斜激波,向下游延伸,同时激波面向内弯曲;激波对转子侧壁有影响;激波对上边界的影响很小。计算结果表明该文的方法对强旋流场的计算是有效的。     

Influence of Some Physical Parameters on the Separation Efficiency of a Gas Centrifuge

ＩｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆＳｏｍｅＰｈｙｓｉｃａｌＰａｒａｍｅｔｅｒｓｏｎｔｈｅＳｅｐａｒａｔｉｏｎＥｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆａＧａｓＣｅｎｔｒｉｆｕｇｅＹｉｎｇＣｈｕｎｔｏｎｇ（应纯同）；ＺｈａｎｇＣｕｎｚｈｅｎ（张存镇）；ＦｕＲｕｉｆｅｎｇ（傅瑞峰）；...     

多层百页窗式挡板三相流化床中液体流动模型

在矩形气液固三相流化床反应器中,采用脉冲应答技术,考察了挡板结构、气液流量、固体浓度对床层液体混合行为的影响.分别用多釜串联模型与轴向扩散模型描述挡板下方区域与挡板段的液体混合行为,应用矩量法及根据实验数据回归,得到了表征液相返混程度的模型参数的经验关联式.     

Numerical Study of the Feed Flow and Its Influence on the Separation Efficiency of a Gas Centrifuge

ＮｕｍｅｒｉｃａｌＳｔｕｄｙｏｆｔｈｅＦｅｅｄＦｌｏｗａｎｄＩｔｓＩｎｆｌｕｅｎｃｅｏｎｔｈｅＳｅｐａｒａｔｉｏｎＥｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆａＧａｓＣｅｎｔｒｉｆｕｇｅＦｕＲｕｉｆｅｎｇ（傅瑞峰）；ＣｈｅｎＷｅｉｂｏ（陈伟波）；ＹｉｎｇＣｈｕｎｔｏｎｇ...     

离心级联的流体状态模拟

离心级联的流体状态是影响级联分离效果的重要因素。为了得到满足水力学要求的级联设计参数,在原有的离心级联水力学暂态流模型的基础上,对阀门的计算方法进行了改进,并且添加了管道流量(或压强)自动调节器模型,使级联可以根据设计要求对水力学状态进行自动调节。数值计算的结果表明,该方法可以得到满足水力学要求的级联设计参数,简化了级联水力学状态的调整过程。由此得到的级联的各设计参数可以作为实际级联的调整和设计的参考依据。     

波纹板除雾器两相流动的数值模拟与分析

用计算流体力学(CFD)方法对波纹板除雾器内的气液两相流动进行了数值模拟,计算得到了不同液滴直径、进气速度与叶片间距下除雾器的除雾效率和压降,并分析总结了各参数对除雾效率和压降的影响规律.数值模拟还显示了液滴的运动轨迹以及液滴浓度、压力、速度和旋涡的分布情况,这对除雾器的优化设计具有指导意义.研究表明CFD方法可以成为除雾器设计的有效辅助手段.     

旋转填充床气相流场模拟与验证

为探索旋转填充床内的气相流场分布,本文对旋转床里的填料进行简化,建立了旋转床的二维物理模型。采用Fluent软件的标准k-ε模型模拟床内的气相流场,计算气体压降,并分析了气体在径向分布情况。结果表明：旋转填充床的压降主要集中在填料层内,压降随气体流量、转速的增加而增加,与实验数据相比,最大平均误差约22.6%;对于不同入口方式和内构件的旋转床,压降大小顺序为：切向入口>径向加挡板>径向加开孔挡板>径向入口,其中径向加挡板的旋转床内气体分布的均匀性较差。     

供料量对离心机中心区域流场影响的DSMC模拟

为研究离心机中心区域流动状况,采用了直接模拟Monte-Carlo方法(DSMC)对其进行模拟。离心机参数来自于Iguassu模型,在轴对称条件下,计算区域的径向两个边界是旋转壁面,在轴向两个边界上是根据刚体平衡解设定的气体入流。通过模拟计算,验证了在稀薄气体条件下,离心机内气体旋转运动的热力学平衡状态是等温刚体运动。比较了在相同供料量不同供料速度情况下的离心机内流场,结果表明:离心机内最高温度和径向最大速度和供料速度有关,而供料量对离心机轴向速度分布有着很大影响。