四通道燃烧器冷态流场优化的PIV测量

利用粒子成像测速仪PIV对水泥生产中回转窑冷态模型内四通道燃烧器出口附近的流场进行测量，考察不同的轴流风、旋流风、煤风和中心风之间的比例关系对流场的影响作用，分析了四种不同工况下的燃烧器出口的流场特性．结果表明轴流风和旋流风速度对燃烧器形成的射流场影响最显著．其中轴流风促进内部回流区的形成，旋流风减弱内回流区的形成，但能够加强流体和煤粉的充分混合，避免煤粉燃烧时局部高温区的形成．因此适当增加轴流风量和旋流风量可以起到降低烟气中的NOx含量的作用．     

钝体燃烧器湍流分离流场的数值模拟

本文应用涡量流函数法和k-ε双方程模型对煤粉钝体燃烧器的燃烧室中的等温流场——带钝体突扩通道中的流动进行数值模拟。计算出了流场中回流区的几何参数、速度分布、湍动能分布等,得到了与实测数据基本一致的结果。     

PIV技术在双通道燃烧器出口流场研究中的应用

针对双通道燃烧器普遍存在射流刚性差的问题，应用PIV技术对双通道燃烧器出口冷态流场进行测量研究，分析比较燃烧器出口不同位置加装楔形体条件下的流动特性，通过研究，找到既可以提高两股一次风的出口速度而增强燃烧器出口的射流刚性又不减小回流区大小的结构参数，以供实际燃烧器改造时参考。     

湍流模型在NexGen燃烧器出口流场模拟中的应用

Nex Gen燃烧器是美国联邦航空管理局(federal aviation administration,FAA)指定用于开展防火试验的燃烧器。采用商用Ansys Fluent软件对NexGen燃烧器进行三维定常数值模拟,研究其出口流场,为防火试验试验方案的设计提供参考和指导。首先,分别利用冷态流场和燃烧反应的实验数据验证计算模型的有效性;其次,由于燃烧问题和NexGen燃烧器结构的复杂性,为寻求一种能够捕捉其流场变化特性的湍流模型,研究不同湍流模型对出口流场的影响。分别选用Standard k-ε模型、RNG k-ε模型和Realizable k-ε模型进行数值模拟。结果表明,采用不同湍流模型时,计算得到的速度场和温度场不同;而Realizable k-ε模型计算得到的燃烧器出口下游101.6 mm处校准面上的温度分布、七点平均温度和平均热流密度与实验值吻合较好,因此更适用于防火试验的模拟研究。     

带凹腔稳焰器的导流片式旋流燃烧器流场特性分析

为提高微粒捕集器喷油助燃再生用燃烧器的点火和稳焰能力,基于课题组前期设计的轴流式直叶片旋流器供风系统,引入凹腔稳焰器、导流片、尾气双圆管等典型结构,提出两种燃烧器模型,并采用冷态流场数值计算对两种燃烧器模型进行分析,以中心回流区和尾气燃烧室的回流为依据,研究模型内旋涡位置和大小的流场特性。对比分析得出:带凹腔稳焰器的导流片式旋流燃烧器的点火和稳焰性能优越,其中尾气管为双圆管对称射流的模型A比尾气管为双圆管切向旋流的模型B更适用于微粒捕集器再生用燃烧室的设计需求。     

离心式心脏泵内部流场数值模拟与分析

利用CFD软件对采用一元理论的方法所设计的无回流区和有回流区2种离心式心脏泵进行数值模拟,考察和分析人工心脏泵叶轮内部流场的分布,揭示叶轮内部流动的特殊规律和流动机理.通过数值模拟得到心脏泵流道内的切应力、速度和压力分布云图,分析2种模型对血栓和溶血的影响.结果表明,有回流区离心式心脏泵模型内部流场要比无回流区离心式心脏泵模型内部流场更符合血液动力学的要求,对血细胞的破坏更小,具有更好的抗血栓和溶血性能.     

离心泵进口回流流场及其控制方法的数值模拟

在小流量工况下运行时离心泵叶轮进口会产生进口回流现象.采用标准κ-ε湍流模型,应用ANSYS CFX软件对不同工况下低比转速离心泵进口处的三维湍流场进行了数值模拟,分析了流场内的速度分布.为减小进口回流的危害,提出了在离心泵进口加注高压水的回流控制方案.对注入不同压力的高压水后,数值分析了进口流场的速度分布和回流漩涡的形态变化,并对比分析了回流控制效果以及离心泵扬程和效率.结果表明:在进口处注入高压水能有效改善回流发生时的流场速度分布,减弱回流强度,降低回流发生的关键流量点;但高压水的注入在设计流量和大流量范围内还会降低泵的扬程和效率;综合考虑各种因素后选择在该叶轮进口处注入0.10 MPa的高压水作为本模型泵的回流控制方案.     

轴流泵水力模型内部流场数值模拟

基于Reynolds时均N-S方程,采用标准k-ε湍流模型,压力、速度耦合使用SIMPLEC算法,离散采用具有二阶精度的隐式格式差分,对轴流泵过流部件内部流场进行三维定常湍流数值模拟,得到泵内流动的速度和压力矢量分布图,以及其他一些流动的信息.数值模拟结果表明,设计工况下的流场分布和流态总体较好,但叶轮叶片背面进口靠近轮缘处出现局部低压,导叶外壁区域负荷大,说明该轴流泵水力模型还有进一步改进和对其性能进一步提高的必要.     

轴流泵叶轮出口流场的3D-PIV测量

为了全面揭示轴流泵叶轮出口流场规律,采用3D-PIV技术对一经改装的轴流泵在设计工况、高效区工况、马鞍区工况、小流量工况和大流量工况下的叶轮出口流场进行了全面测量,并运用TSI公司的Insight和Tecplot软件对数据进行了后处理,得出了各个测试工况下叶轮出口测试区域的空间流线图和横断面三维流速的云图分布.试验结果揭示了轴流泵叶轮出口流场呈螺旋形向外运动的趋势,水流具有较为明显的三维流动特征;证明采用3D-PIV技术对轴流泵叶轮出口流场进行研究是可行的,能够反映三维流场的实际情况,为轴流泵设计提供参考,并对CFD数值模拟轴流泵叶轮出口流场的结果进行验证.     

汽轮机调节阀全工况三维流场特性的数值研究

依据厂方提供的汽轮机调节阎原始设计和冷态试验数据以及电厂的运行反馈信息，对2种不同进汽方式的调节阀在全工况运行参数下进行了三维流场特性的数值模拟．研究结果表明，环形通道是主控通流能力、流动特性和稳定性的关键部分，其流场变化最为剧烈，小升程工况时在不足40mm的极短区间内马赫数可从0．1升至1．9．阀座内的流场特性表现为：小升程工况时主流集中于通道的中心部位；中等升程工况时在阀碟下方出现较大的空穴区，并有显著的回流特征，这不仅影响通流能力，更为不利的是会引起不稳定性流动；高升程工况时流场分布趋于均匀。