液体旋转和喷射流体的流场分析及其应用

研究液体喷射流体和旋转雾化流体的流场结构.依据Prandtl理论导出半空间自由射流束宽度和射流速度的算式.观察旋动雾化流体流动的工况,通过实验测量自由射流束的宽度张角及旋转雾化流体的参数.文中的研究结果在环境工程治理及工业上得到应用.     

底吹电弧炉熔池流动状态的解析

采用激光多普勒测速仪测量底吹电弧炉熔池在中心底吹和内三孔底吹两种布置方式下，气体搅拌熔池水模型的速度场，利用ＳＩＭＰＬＥＣ算法计算两种底吹布置方式下水模型流场，结果表明：内三孔布置方式下的流场分布优于中心布置方式下的流场分布。     

内燃机缸内流场PIV测试技术中获取数 …

把ＰＩＶ流场测量技术用于内燃机缸内流场的研究，并提出了一种从ＰＩＶ粒子图像中获得速度信息的新方法，使计算速度更快，测量结果的可靠性更高。     

自由湍流射流热流量的测定

本文给出一种在用单热线和热偶测量流场有关参数的基础上利用湍流经典理论计算流场热流量分布的方法,并在对自由湍流射流实际测量与计算后与理论结果进行了比较,表明了该方法的准确性与可行性.     

粒子成像测速技术研究进展

粒子成像测速作为一种流场测试的方法正受到越来越多的关注。其基本原理为测量流场中示踪粒子在一定时间间隔内的位移，从而获得流场速度的定量信息。对国内外关于ＰＩＶ技术在三维测量及信号处理技术方面的进展进行了综合研究。     

PEMFC流场的数学模拟

质子交换膜燃料电池（PEMFC）流场是影响其电池性能的重要因素．建立了针对PEMFC流场分析的数学模型，并对5种常见形式的流场进行了模拟计算，考察了其中气体流速及电流密度等物理量的分布情况．模拟结果显示，流场形式对电流密度分布影响很大，适当拉近上游和下游流场之间的距离可以促进电流密度的均匀分布．所建方法可以用来评价流场，对流场形式的设计有指导作用。     

瑞利散射用于分子流场多参数测量

研究了激光在分子流场的瑞利散射特性,包括散射光强、量加宽以及频率移动与流场中分子密度、温度和速度分布的关系,研究了实现瑞利散射测量的实验方法,利用脉冲深紫外及可见激光,结合带像增强器ＣＣＤ照像机,建立了脉冲为纳秒量级的流场测量装置,拍摄了清晰的空气瑞利散射图像。     

环形气液雾化装置雾化因素研究与降尘试验

环形气液雾化装置是基于高速气流中横向射流二次雾化机理设计的。采用Fluent软件模拟了环形气液雾化装置的液相流场、气相流场,分析了不同环缝角度和气管距离对装置内液相流动状态的影响及不同气体流速下气相流动状态。结果表明,环缝角度控制在40°～50°、环缝出口至气管出口距离控制在2～6 mm时,液滴和气体具有足够大的相对速度,并且有充分的二次雾化时间和距离。在此基础上对环形气液雾化装置进行了雾化与降尘试验,获得较好的降尘效果。     

可燃气体燃烧和阻燃流场的光谱测量技术研究

在可燃预混气体爆燃过程中,会产生大量的短链自由基,如CH、OH等,而自由基的变化更能代表化学反应的过程,自由基自发光都有其对应的谱线分布,特征谱线包含了丰富的参数信息,利用特征谱线可对燃烧流场某些参数进行诊断和定量测量。本文设置了一套典型的自由基/自发光拍摄和阻爆测量系统,通过典型自由基荧光成像来研究可燃气体爆炸微观研究,依靠同步技术实现阻燃剂的喷射从而实现对对瓦斯爆炸的抑制作用。     

轴流通风机出口紊流流场的实验研究

本文对某一型号的一类轴流通风机的出口紊流流场进行了测量,得出了风机出口流场紊流度的变化特性和紊流流场的波形图,根据实验结果的分析,指出了该类通风机的空气动力噪声源。     

雾化气体淬火过程流场及温度场的数值分析

为了了解淬火过程中淬火设备内流场的分布情况和淬火工件的温度变化情况,用计算机流体力学(CFD)的方法对工件雾化气体淬火过程进行数值分析。在fluent平台上建立雾化气体的二维非稳态模型,模拟了雾化气体淬火设备内流场和工件温度场的分布,以及淬火过程流体类型和流体速度对试件冷却速度的影响,并研究了工件在淬火区内的放置位置对工件冷却曲线的影响。模拟结果与实验结果进行对比分析表明:相同的条件下,工件在淬火区的放置位置不同,淬火效果也不相同。模拟结果为雾化气体淬火工艺的优化提供了有益基础。     

连铸喷嘴气路加速环对喷嘴出口处液相运动与分布的影响

为获得更好的高速连铸二冷区铸坯冷却效果,本文提出在气-水雾化喷嘴气路通道内增设加速环装置。根据生产工艺条件,利用Fluent软件建立了优化前后气-水雾化喷嘴的三维气-液两相流模型,分析了喷嘴进水压力和进气压力对喷嘴出口处液相速度和液相体积分数分布的影响。结果表明,本文计算条件下,当喷嘴进水压力一定时,随着进气压力的增加,喷嘴出口处液相速度显著增大,液相体积分数呈减小趋势;当喷嘴进气压力一定,随着进水压力的增加,喷嘴出口处液相速度减小,液相体积分数整体呈增大的趋势;相同工况条件下,喷嘴气路设置加速环后,喷嘴出口处的液相速度分布较优化前更稳定,液相分布均匀性得到改善。     

T型槽干气密封内微流动特性的数值计算

在N-S方程的基础上,考虑微尺度效应对干气密封内部流动的影响,推导出T型槽内气体稳态流场的非线性运动方程.应用有限差分思想,将非线性偏微分方程通过迭代增量线性化方法转化为线性代数方程组,通过迭代进行数值求解,获得T型槽内气体的速度分布和压力分布,近似求得不同气膜厚度时T型槽内气体泄露量和开启力分布.计算结果和其他文献中的实验结果基本符合,证明该理论分析方法在干气密封系统优化设计的可行性.     

煤与瓦斯突出瓦斯射流数值模拟

将煤与瓦斯突出过程的瓦斯突出视为连续射流,应用伯努利方程,建立了瓦斯射流的数学模型,得到了瓦斯突出射流流速和流量表达式,在此基础上考虑突出口压力和突出口直径影响,进行了瓦斯射流的数值模拟,得到了突出压力与突出射流最大速度、突出压力与射流流场分布、突出口直径与突出影响范围间关系规律。模拟结果表明:突出口压力与突出射流最大速度近似呈线性关系,在一定条件下射流流场分布具有甩尾效应,突出口直径越大,其突出影响范围越大。     

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。     

惰性气体泄爆实验与数值模拟

对惰性气体在3种不同压力下的泄爆进行了实验，并分别获得了流场图像、实验中气源出口截面的气体静压与周围环境静压之比分别为1．2、2．0和2．5。同时应用改造后的高阶精度MUSCL差分格式，对泄爆流场进行了数值模拟，将计算结果和实验结果对比后，发现两者吻合。根据射流动力学理论，分析了产生这种波系结构和流场压力变化的原因。当压力比为1．2时，波系为驻波形式；随着压力比的增加，射流波系中出现激波结构；当压力比达到2．5时，流动变为高度欠膨胀，波系中的激波在强度和直径上得到了加强。结果对进一步研究可燃性介质的泄爆过程，提供了可供参照的图像和数据。     

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。     

利用PIV测量水煤膏雾化粒径的试验研究

建立了垂直式水煤膏雾化试验装置，采用PIV(particle image velocimetry)及二次开发的图像处理软件对水煤膏雾化特性进行了测量，分析了水煤膏雾化颗粒测量的影响因素。PIV测量技术不仅可以用于流场测量，通过对PIV图像的二次处理还可以用于颗粒粒径的测量，为进一步研究水煤膏喷嘴的雾化性能提供了坚实的基础．结果表明，随着气膏质量比的增加，雾化平均粒径降低．当气膏质量比大干0．6时．雾化颗粒质量平均粒径降低的幅度很小．     

节流孔径对静压圆弧槽干气密封端面流场影响的数值模拟

应用SolidWorks软件分别建立4种不同节流孔径静压干气密封三维几何模型,并运用Gambit软件对4种模型分别进行网格划分.利用Fluent软件对端面流场进行数值模拟,得到流场的压力分布、速度分布以及泄漏量、气膜开启力.同时对节流孔直径与气膜推力泄漏量比值进行优化,获得最佳结构参数.数值结果表明:端面压力在节流孔处最高,向四周逐渐下降,密封气在流经节流孔后形成显著的压力降,随节流孔径的增大泄漏量上升;随节流孔径的增大气膜推力增大.     

20L近球形密闭罐内可燃气体流动和火焰传播的数值模拟

采用流体动力学计算软件-FLUENT数值模拟20 L近球形密闭罐进气流场,并分析进气位置、进气速度对进气流场的影响。结果表明:进气流速越大,密闭容器内的压强和气体湍流强度越大;当进气口直径与容器高度比值较小时,罐内压强、速度、湍流强度的最大值都位于进气口的轴线上,轴线左右两边的气体在不同时刻呈相同或相近的流态。模拟了可燃气体爆炸后火焰在罐内的传播过程,得到火焰以点火源为中心,以褶皱球形面向四周扩张,最后对模拟监测的压力值和实验压力传感器采集到的压力值进行比较。直观再现了20 L近球形密闭罐进气时气体扰动状况和近球形密闭罐中心点火的火焰传播过程。