并联管组流动特性的数值模拟

利用FLUENT软件,对并联管组流动特性进行数值模拟,并与实验结果进行了对比.数值模拟计算分析了进口流量和支管长度对流量分配的影响.在湍流的状态下,为了使流量分配得更加均匀,可以尽量减小进口速度,增加支管长度.     

等直径流量分配管的计算

流量分配管是将主管流体分配以各个孔，或者是流体由各孔汇入主管的流动过程，设计多孔管的任务是要流程各段的流体流动速度，压强；计算各孔的流速和孔径。本文通过能量和质量衡算关系导出等直径流量分配管的计算式，配液均匀度的表达式。理论计算值和实验值的最大误差为：压强０．２３％，孔速１．７３％。     

四支管钢板控冷结构喷嘴管出口流量均匀性

利用有限元耦合场数值模拟计算方法,对钢板控冷设备中四支管结构管路的流场进行了三维稳态数值模拟,分析了喷嘴管直径、喷嘴管高度、支管直径以及入口管进水流速等参数对各喷嘴管出口流量均匀性的影响. 模拟结果表明:喷嘴管直径、支管直径、入口管进水流速对各喷嘴管出口流量均匀性影响较大,而喷嘴管高度对各喷嘴管出口流量均匀性影响较小.     

超临界循环流化床下降水冷屏流量分配特性试验研究

针对350 MW超临界循环流化床锅炉的结构参数,建立空气-水试验台,模拟了超临界循环流化床锅炉在25％、50％和70％3种额定负荷下气液两相流在下降水冷屏并联支管中的分配特性.采用快关阀门法和分相测量法分别测量了下降水冷屏各并联支管内的体积流量含气率分布、干度分布、各相流量分布和差压分布.试验发现:在进口集箱干度为0.3～0.9的范围内,25％负荷下的体积流量含气率、千度分布和差压分布最均匀,并且随着锅炉负荷的增加,各并联支管内的相分配偏差增加;25％负荷下各并联支管内各相的流量分配均匀性最差,并且随着锅炉负荷的增加,各并联支管内流量分配均匀性得到改善.     

多孔分配管与汇集管内单相流体的流动特性

建立了变节距开孔的分配管和汇集管内单相流体的流动物理模型,并获得了分配管和汇集管内流动特性的分析解．导出了小孔间的流速、流量偏差公式,以及流量均匀分配和均匀汇集时节距函数的分布及其离散解．为动力、化工、机械等行业多种单相流体分配管和汇集管的流动设计提供了有效的理论分析方法     

水平并联管系统中两相流流量分配特性的可视性研究

在空气－水试验台上，对分配集箱入口装设加速管和不装设加速管的水平Ｕ型和Ｚ型集箱系统的两相流流量的分配特性进行了可视性研究．研究发现，水平并联管系统中的两相流流量分配与分配集箱内的流动状况有关；在分配集箱入口装设加速管后，两相流量分配特性有很大改善．     

超临界压力变压运行水冷壁中间集箱汽-水两相流分配特性的实验研究

超临界变压运行直流锅炉在启动和低负荷运行时,汽-液两相混合物通过水冷壁中间分配集箱后,在垂直水冷壁中要进行流量和相的再分配,存在着流量偏差较大和水冷壁出口汽温偏差较大的可能性,影响锅炉的安全运行.针对这一问题,以600 MW超临界锅炉过渡段水冷壁中间分配集箱及垂直水冷壁为研究对象,在压力10~21 MPa、分配集箱引入管质量流速400~1 200 kg/(m2.s)、干度0.7~1.0范围内,对垂直水冷壁管的分配特性进行了深入的实验研究.结果表明:影响分配集箱并联支管相分配和汽液两相流流量分配的主要因素为引入管质量流速、干度及分配集箱压力.随着分配集箱引入管质量流速的增加,相分配及流量分配的均匀性增强.当分配集箱的工作压力增加时,分配集箱并联支管间干度分配及流量分配的均匀性增加.并联支管间干度分配的不均匀性随着分配集箱入口干度的增加而减小,而入口干度对流量分配的影响规律较复杂,没有明显的变化规律.研究结果不但对保证超临界锅炉安全、高效运行具有重要的工程意义,而且为我国发展具有自主产权的超临界锅炉提供设计依据.     

平行流蒸发器制冷剂流量分配特性

采用标准k-ε模型和Eulerian模型对平行流蒸发器集管内两相制冷剂分配特性进行模拟,发现在集管加入分流管后,制冷剂流量分配不均匀性得到明显改善.在此基础上,分别对扁管插入集管的深度、分流管开孔率对流量分配的影响情况展开分析.发现当扁管伸入集管深度大约在分流管下方1/2时流量分配均匀性最好;对比不同开孔率时的流量分配情况,发现随着开孔率的增大流量分配均匀性先变差后变好,之后随着开孔率进一步增大,流量分配均匀性又变差.分流管在小开孔率下,需要注意与制冷系统中节流阀的匹配.     

多分支管道若干流动特性研究

通过数值计算对多分支管道的若干流动特性进行研究,在拼片式块结构化网格系统下。采用κ-ε紊流模型对多分支管道中的流场进行二维计算,发现对于具有相同尺寸、相同几何型式的多分支管道而言,支管距主管入口端的位置越靠前,通过该支管的流量越小．结合计算结果与实验结果认为,流线弯曲程度对流动的影响是产生这种流量分布趋势的原因。在其他条件不变的情况下,支管流量与主管入口流量近似呈线性关系,支管间的流量差随主管入口流量的增大而增大,随支管间距的增大而减小。     

重整炉受热集合管网的流量分配

对于催化重整装置大型化过程中造成的管内偏流问题,采用偏流因子和最大流量负偏差概念作为衡量辐射炉管流量分配均匀性的定量判据,考察了管网结构、均匀受热与非均匀受热对集合管网流量分配的影响,得到了集合管网流量分配数据。结果表明,开发的适用于不同炉管布置的受热集合管网流量分配软件,其计算结果易收敛、计算精度较高,能够反映集合管网内部流量分配情况。     

考虑管长因素的初分流量方法探讨

环状网初分流量方法中 ,比较适用的是改进的最小平方和法 ,即考虑管长因素的最小平方和法。而管长幂次数的不同对分配结果影响颇大。采用计高幂次管长的最小平方和法分配管网初始流量 ,加重了管长因素对流量的影响 ,并使结果更符合流量分配原则。文章通过对不同幂次数计算结果的分析、比较 ,提出较合理的取值 ,并在算例中得到验证。     

管壁导热对管内流动流体热边界条件的影响

对层流管内受迫流动热入口段内流体与管壁间耦合传热进行了计算 ,研究了试件几何尺寸、试件与流体物性参数及流体流动状态对内管壁处流体热边界条件均匀性的影响。研究结果表明 ,即使在管外壁均匀加热 (或冷却 )的情况下 ,管壁导热也使得内管壁处流体的热边界条件出现明显的不均匀性。影响这种不均匀性的主要因素是Peclet数、管壁材料的相对导热系数、实验段相对加热长度及管壁相对厚度等无量纲参数。为了改善管内壁处流体的热边界条件以提高对流换热实验结果的精度和可靠性 ,在保证管外壁加热 (或冷却 )均匀性的前提下 ,一定要尽可能采用足够长的薄壁管做对流换热实验的加热段。此外 ,试件的材料与拟采用的加热方式有关。恒壁温加热时要选用导热系数大的材料 ,而恒热流加热时 (如外绕加热丝加热或管壁直接通电加热 )则应选用导热系数较小的材料     

天然气汽车催化转化器流场的数值模拟

对天然气汽车尾气催化转化器的流场进行了稳态流动的数值模拟.模拟结果表明:气体从催化器进气管进入扩张管流动会发生分离,而气体的流动在排气锥管收敛得很好;气体的流动分布在很大程度上依靠催化器扩张管角度;催化器载体中有明显的压降;覆盖在中心孔道表面的贵金属催化剂比边缘区域消耗得快.     

利用壅塞原理均匀分配高炉各风口的喷煤量

应用纯气体的壅塞原理,对由空气和煤粉组成的气粉两相流的壅塞现象进行了理论和实验研究,提出了一种基于壅塞原理的可均匀分配高炉喷吹煤粉流量的新方法.结果表明,在现有高炉喷煤系统的各输送支管前安装一组具有相同几何尺寸的“喉形喷管”并满足适当压力条件时,两相流将在各喷管内发生壅塞流动.此时,其流速和流量将保持一致且不受后续管路条件不同的影响,从而可起到均化喷煤量的作用.实验测定了质量流量与出口压强的关系,定义了临界压强比可作为判定壅塞发生与否的依据,并找出了临界压强比与固气比之间的变化规律,给出了实用喷管的选择依据和使用条件.     

同程热水系统循环水流方向探讨

针对现行规范推荐采用的机械循环集中热水供应系统同程管网布置形式,根据水力学原理,提出输水和配水管段水流方向的判据,并图示分析两根、三根及多根立管组成的同程式机械循环集中热水供应系统在纯回水及小量配水工况下的循环水流方向.结果表明:同程热水系统回水管道的循环运行存在多种不同的水流方向;现行机械循环集中热水供应系统的水力计算以纯回水、单一水流方向作为计算的前提,不考虑小量出水工况,是不完善的.要保证每根立管均有循环流量按计算设定的水流方向通过,必须满足一定的水力条件.     

布袋除尘系统内煤气流运动的数值模拟

采用Fluent软件模拟高炉布袋除尘系统中煤气主管道及箱体内的速度场和流场。数值计算结果表明,随着煤气在主管道中的深入,其速度总体上呈减小趋势;距离煤气主管入口越远,箱体煤气流量越大,但管道直径发生变化处,箱体煤气流量会发生突变;主管入口煤气总流量和密度对进入各个箱体的煤气流量分布影响不大,而主管道直径则对煤气在各个箱体的分布规律影响较大。     

汽-液-固多管循环流化床蒸发器中固体颗粒的分布

为研究三相循环流化床蒸发器加热管束内固体颗粒的分布规律,设计并构建了汽-液-固透明多管循环流化床蒸发系统.利用CCD图像采集和数据处理系统,研究了液体循环流量、热通量、颗粒加入量及颗种类等参数对于加热管束中固体颗粒分布的影响.结果表明：随着液体循环流量、热通量和颗粒加入量的增加,颗粒分布的不均匀度降低;而随着颗粒沉降速度的增加,颗粒分布的不均匀度增大.研究结果为进一步解决固体颗粒在加热管束中良好分布的问题奠定了基础.     

基于互补式布浆的混合室内浆料流动特性

为了研究互补式布浆方式下混合室内的流动特性,分析了互补式布浆方法及混合室的结构设计,采用计算流体动力学(CFD)的方法,研究了混合室内浆料流动特性,分析了支管束横排和纵排支管间的混合效应,并对经混合室混合后的布浆效果进行了实验验证。结果表明,进入混合室的平行排管射流是一种相同直径不同流量的射流流动,从支管束横排来看,各支管射流间产生了较强的卷吸和干涉作用,使射流向中间位置偏转和集中,导致在混合室中间位置处流量较大,两边流量略小。上下对应支管间射流在混合室内也形成了强烈的卷吸、干涉,使两股不等量的射流在混合室内完成互补混合和平均。实验结果与计算结果相吻合,最大偏差仅为0.538%,优于采用单侧进浆的浆料分布,表明互补式布浆方法依靠混合室的掺混作用能够很好地实现浆料均布。