超音速气流粉碎机喷嘴计算机辅助设计

根据气体动力学理论,利用定常二维无旋超音速流的数值方法－－特征线法,结合气流粉碎机的流动特性,对喷嘴管壁型线设计进行了研究,提出了超音速气流粉碎机喷嘴的设计步骤和计算方法,开发出超音速气流粉碎机喷嘴计算机辅助设计系统。该系统采用参数化设计,有良好的人机交互界面和文件管理功能。     

蜗壳喷嘴出口速度分布特性

用数值计算的方法，以κ-ε双方程模型模拟蜗壳内的气体流动情况，以心形线拟合蜗壳的通流截面，用SIMPLEST算法计算了3种不同型线蜗壳喷嘴出口气流角和速度的分布情况。对计算结果的比较表明，蜗壳型线的变化，对喷嘴出口气流参数的分布会产生明显的影响。当Aθ/rθ沿周向线性变化时，喷嘴出口参数的分布最均匀。     

基于珠-杆模型的喷气涡流纺喷嘴气流场中的纤维运动规律

采用有限体积法对喷气涡流纺喷嘴中的高速气流场进行数值模拟,通过Fluent软件获得了喷嘴中气流场的流动特征,并对气流场中的纤维模型进行动力学分析,在此基础上建立纤维/气流力学模型,求解纤维运动方程,从而对纤维在涡流纺喷嘴气流场中的运动轨迹进行追踪.模拟结果表明:喷气涡流纺喷嘴内部气流呈中心对称分布,纤维在喷嘴内部呈波浪形运动,纤维尾端越靠近加捻室区域,其摆动越明显;当纤维全部进入空心管后摆动不明显.     

喷气涡流纺旋转气流场及纱体运动的数值模拟

对喷气涡流纺喷嘴内的高速旋转气流场进行分析研究,并在此基础上研究纱体在该气流场中的运动。对喷气涡流纺喷嘴及纱体分别进行三维建模,采用Realizable κ-ε模型求解高速旋转气流的湍动特征,采用壁面函数法对近壁区域的流动进行求解,采用三角形插值法对纱体运动进行求解。实现对喷嘴内高速旋转气流的动力学特性及纱体运动的三维数值模拟分析,揭示喷气涡流纺纱过程中喷嘴内高速旋转气流的流动规律、湍动现象及纱体的运动情况。模拟结果表明:气流速度在喷孔出口处最大,且气流区域各截面的径向速度均为正值,这有助于自由端纤维的形成和纱强力的提高;喷嘴内气流区域各截面有不同程度的不规则湍流涡存在;温度在喷气孔的出口处最小;喷嘴内气流的静压值大部分为负压且小于外界大气压强;喷气孔气流流线进行较为规律的旋转运动,而喷嘴入口气流流线较为复杂,并有回流现象;纱体在喷嘴高速旋转气流场中运动时会产生较大的位移和弯曲,而产生的扭转相对较小,几乎没有伸长。     

共轨喷油器高压喷射模型的仿真与试验验证

利用CFD分析软件对柴油机喷嘴内部流动进行仿真研究,以不同边界条件对燃油喷雾状态进行了计算分析;对与喷嘴内部流动相联合的共轨喷油器喷射模型进行了理论研究和试验验证.建立了共轨喷油器有气穴和无气穴两种喷嘴内部CFD流动分析模型,并对流动情况进行了计算分析,将计算结果作为边界条件,对喷嘴喷雾场进行了模拟,并将模拟结果与试验台架测试结果进行了对比.实验结果表明,对于喷嘴内部流动,有气穴模型更接近于共轨喷油器内的真实流动状态.     

二次加速超音速喷嘴内流场的数值模拟

根据制备工艺条件及雾化喷嘴的结构特点,建立喷嘴流动的物理模型,然后建立二次加速超音速喷嘴流动的数学模型,采用计算流体力学方法对控制方程进行离散。在此基础上,借助ANSYS软件,计算出喷嘴结构对气流的影响,其它流体参数相同条件下,通过改变喷嘴的结构使气体出口速度加大,结果表明：二次加速喷嘴的效果较好。     

递推式变高度矩形喷嘴射流模型

为计算高速气流穿越肋片管管束的轴向速度，提出并建立了递推式变高度矩形喷嘴射流模型，将高速气流穿趣肋片管管束视为气流通过一串矩形喷嘴，各喷嘴出口气流视力射流，分析了模型递推计算应遵循的规律，所提出的模型可有效地描述并计算高速气流穿越肋片管管束时的速度变化。     

同轴气流作用下压电式微滴喷射过程的数值模拟

为探讨同轴气流对压电式微滴喷射过程的影响,建立计算流体动力学模型,对设有同轴气流喷射槽的压电式喷头进行二维数值模拟,并根据计算结果分析喷头内部及喷嘴外部流体区域的速度场与压强场分布特征。结果表明:同轴气流在喷嘴正下方相遇后分散至左右两侧,使空气域内形成轴对称的成对涡旋,随着气流的连续喷出,涡旋数量增加且不断加强扩大并向喷嘴下游移动;同轴气流的引入使压电片的振幅增大,空气域内的压强减小,而位于喷嘴正下方由两侧气流扩散形成的涡流区域压强值减小更为显著;随着同轴气流流速的增加,微滴断裂时刻延后,微滴形状由椭球形逐渐变为球形,微滴的延伸长度增加,微滴直径增大。     

喷气织机封闭式喷气引纬管道内气流的测试分析

本文以封闭式喷气引纬管道为研究对象,分析计算了喷嘴内气流速度的变化规律,得出一组喷嘴内气流马赫数 M 与位置 x 的关系曲线;并分析研究了封闭引纬管道内气流速度的变化规律以及气流速度的计算方法,并对封闭引纬管道内气流速度进行了测试分析。     

对撞式流化床气流粉碎机内腔结构及气流场数值模拟

通过分析对撞式流化床气流粉碎机的喷嘴结构、分级叶轮型式、加料口位置及底部结构等，阐述了该型气流粉碎机的结构型式及特点，为了克服设计该型粉碎机过程中的盲目性，采用计算流体力学软件fluent，对内径为200mm的对撞式流化床气流粉碎机的内腔气流场进行了有限元分析计算，并根据计算结果绘制内腔气流场的速度和压力分布云图，描绘了粉碎机内腔流场的气流迹线，为对撞式流化床气流粉碎机的优化设计提供了理论依据。     

喷嘴结构参数对陶瓷过滤管内压力波形的影响规律

测定了在直管、渐缩和缩放三种结构型式的脉冲反吹喷嘴作用下滤管内的压力波形 ,分析了喷吹压力、脉冲宽度等因素对滤管内瞬态压力的影响规律。对缩放式喷嘴的不同进出口位置的动态压力进行了测量分析。实验结果表明 ,喷嘴的结构型式对脉冲反吹有重要影响 ,并为分析缩放式喷嘴内的流动状态提供了实验基础     

欧拉模型的后混合水射流喷丸喷头内流数值模拟

为研究后混合水射流喷丸喷头内部两相流的运动规律,采用FLUENT软件对其内部液固两相流场进行数值模拟。根据其流动特性,数学模型采用欧拉模型,湍流模型采用标准的k-ε模型,并将固体相看作拟流体,分析喷丸压力和靶距对轴向速度和轴向动压强的影响。结果表明:喷头内的轴向速度和轴向动压强的变化规律是相似的,并且在相同的喷丸条件下,水流场的轴向速度大于弹丸流场的轴向速度,水流场的轴向动压强小于弹丸流场的轴向动压强。当喷丸压力为10MPa、靶距为55 mm时,水流场和弹丸流场在弹丸喷嘴出口处的轴向速度分别为63.3和56.9 m/s,水流场和弹丸流场在弹丸喷嘴出口处的轴向动压强分别为1.97和3.94 MPa。     

喷嘴距对水蒸汽喷射泵工作性能的影响分析

利用流体力学计算软件FLUENT对水蒸汽喷射泵的工作性能进行数值模拟,通过合理的模型假设与简化,对计算模型进行网格划分与求解,从而得到水蒸汽喷射泵的内部流体流动形态和引射系数。保持工作参数和其它几何参数不变,仅改变喷嘴距的大小,模拟计算出水蒸汽喷射泵在不同喷嘴距下的引射系数,根据引射系数和内部流场的变化情况,分析其影响规律,从而找出较好的喷嘴距取值范围。     

风琴管空化喷嘴流场数值模拟

 风琴管空化喷嘴是一种常见的空化射流喷嘴,利用喷嘴内部特殊结构形成产生空化效应,从而提高射流的打击效果,因此,研究空化喷嘴内部结构对形成的空化效应影响,有利于提高喷嘴的工作性能。本文利用多相流模型研究风琴管空化喷嘴,在出口压力为2MPa工况下,对不同入口压力下喷嘴的内流场进行了数值计算。结果表明,在正常工作压力8MPa情况下,喷嘴喉道位置出现局部低速区和低压区域,且空化位置出现在喉道截面突变位置。同时,研究了喷嘴喉道长径比和存在圆角情况下内部空化情况,发现增大喷嘴喉道长径比实际相当于增加了低压区域,有利于空化的产生;喷嘴喉道变径区域存在圆角会严重影响空化喷嘴的空化性能,且圆角半径越大,临界空化压力越大。     

Characterizing and Analyzing the Airflow Field inside the Nozzle Block of Murata Vortex Spinning

A three-dimensional computational fluid dynamics model is developed by software Fluent 6.2, to simulate the flow field inside the nozzle block of the Murata vortex spinning. The flowing state and the distribution law of static pressure and velocity are characterized and analyzed. The relationship between the flowing state and the structure of the vortex spun yarn is also discussed. The research results can enhance the understanding of the yarn formation principle from viewpoint of the airflow field law inside the nozzle block of Murata vortex spinning.     

高超声速喷管中水蒸气凝结的数值研究

我们针对高超声速燃烧加热风洞喷管流动的大扩张比、高马赫数、高低温气体并存和高水蒸气含量的特点,发展了兼顾高温气体效应与水蒸气非平衡凝结过程影响的有限体积计算方法,对伴随水蒸气凝结的喷管流动的机理开展了数值研究.计算中,凝结模型采用Hill矩方法进行模拟.数值分析着重关注喷管进出口气流的参数变化.结果表明,燃烧加热风洞的凝结问题计算中,应考虑高温气体效应的影响,以保证结果的合理性;随总温、水蒸气含量等参数的不同,喷管流动中的凝结现象会呈现明显不同的特征,适量的水蒸气含量和较低的总温会使得凝结后的流场参数发生显著改变.     

Injector Nozzle Flow Model and Its Effects on the Calculations of High Pressure Sprays

This paper discusses the flowing process inside a nozzle, especially the formtion mechanism of cavitations within the nozzle and puts forward a nozzle flow model, which takes account of the injection conditions and nozzle geometry. By the model being implemented to the KIVA codes, the spray characteristics (e. g. , spray penetration and coneangle) of diesel and dimethyl ether (DME) are simulated. The comparisons belween the computational and experimental results are performed, which show that the liquid spray characteristics could be more truly demonstrated by considering the existence of the cavitations.     

余热发电系统双S型旋流片喷嘴内部闪蒸过程数值研究

闪蒸是液体经历压力突降时的快速汽化现象,在高耗能行业余热回收领域具有广阔的应用前景。针对闪蒸余热发电系统喷嘴内部流动与相变现象研究相对缺乏的问题,以典型的双S型旋流片喷嘴为研究对象,展开内部闪蒸问题的数值研究。基于耦合的流体体积函数模型与降压相变模型构建喷嘴内部闪蒸流动的数学描述,并利用CFD软件进行数值求解。结果表明,流体流经S型旋流片时开始旋转加速,在旋流片下游呈现中间旋转程度低、周围旋转程度高,随后经流道收缩段加速喷出。旋流片下游压力降低引发内部闪蒸现象,流体最终以气液混合物状态离开喷嘴。此外,从改善雾化效果、减轻积垢、增加通流能力的角度提出一种改进的喷嘴结构,能够促进喷雾闪蒸充分快速进行,有助于进一步提升闪蒸余热发电系统效率。     

送粉气流对冷喷涂流场及粒子速度影响的数值模拟

通过建立二维数值模型,利用计算流体力学软件进行数值模拟,研究了送粉气流压力和温度对冷喷涂过程中流场及粒子速度的影响.结果表明:喷涂中不可忽略送粉气流对流场及粒子速度的影响;为将粉末注入喷管,送粉气流的出口压力不能小于出口处的主气流压力,但增大送粉气流压力会使得进入喷管渐缩段的送粉冷气体流量增大,从而排挤高温主气流,同时也降低喷管气体流动的滞止焓,导致喷管喉部声速减小,不利于粒子加速;增加主气流温度对粒子加速效果不明显,而增加送粉气流温度可有效提高粒子撞击基板的速度,进而提高粉末粒子的沉积效率.     

风琴管空化清洗喷嘴结构改进及数值分析

空化水射流是一种运用水机械"汽蚀"的原理来增强射流冲蚀效果的高效水射流技术,风琴管喷嘴由于具有良好的空化初生和空化打击效果而在该领域广泛使用。该喷嘴流场中收缩段入口壁面附近会由于压力的降低而产生较强空化现象,如果将喷嘴收缩段壁面边界向外部扩展,增大低压产生区域的作用范围,设计了圆弧段扩张口径的空化喷嘴,同时引入脉冲结构进行改进。采用CFD软件对相同参数下普通风琴管喷嘴和新型喷嘴进行流场分析。结果表明,新型喷嘴圆弧段内部的大漩涡流场更有利于空化产生,具有脉冲结构的新型喷嘴中漩涡区域的空化气泡能够较容易地随脉动水体喷出,且水射流具有较强的瞬时冲击力,因而喷嘴的空化清洗效果将会更显著提升。