基于结构化网格的两级矿浆泵数值模拟分析

为了研究深海采矿两级矿浆泵泵内固液流体流动规律及工作性能,采用计算流体动力学软件CFD对两级矿浆泵泵内的固液两相湍流进行了数值模拟和性能预测.阐述了矿浆泵计算流道区域的拓扑块划分方法和结构化网格生成方法;采用RNGκ-ε湍流模型和多参考坐标系,进行全三维流场数值模拟,分析了矿浆泵内流场的压力分布、流速分布和湍动能分布,进而计算出不同颗粒属性的泵的特性曲线.研究表明,颗粒属性对矿浆泵工作性能有重要影响,在颗粒体积分数相同的条件下,泵的扬程和效率均随颗粒粒径的减小而增大.颗粒的体积分数适宜控制在5%~10%左右.     

外环流气提式反应器液体局部动力学的实验研究和数值模拟

在外环流气提式气液反应器内,分别以空气和质量分数5%羧甲基纤维素（CMC）水溶液为气相和液相,对液相局部动力学进行了系统研究。应用电极示踪测试技术（ETM）测定了下降段液体速度;应用计算流体力学软件FLUENT 6.0对上升段的液体湍动能和湍动能耗散率进行了模拟计算。模拟结果表明：气体分布器对液体湍动能和湍动能耗散率有较大影响,液体湍动能和湍动能耗散率随表观气速的增大均增大,且液体湍动能呈现出较对称的波动模式。在低气速下,局部液体速率的模拟结果与实验数据吻合良好。     

电站锅炉燃烧特性的数值模拟

对 116 0t·h-1四角切圆电站锅炉的燃烧过程进行了数值模拟 ,燃烧器组采用常规直流煤粉燃烧器和低NOx煤粉燃烧器两种形式 .结果表明 ,大空间锅炉炉膛的速度场、温度场分布很不均匀 ;燃烧器上部附近的炉膛中心烟气上升速度最小 ,湍动能最大 ,温度最高 .烟气上升速度分布图形 ,在燃烧器区域为单峰形 ,即炉膛中心上升速度最大 ;在燃烧器上部为马鞍形 ,即截面环形区域的上升速度最大 .烟气温度分布图形 ,在燃烧器区域呈马鞍形 ,即中心区域和四周水冷壁附近的温度较低 ,截面环形区域的温度最高 ;在燃烧器上部区域为单峰形 ,即炉膛中心的温度最大 .水冷壁附近烟气温度的最大值 ,即结渣的可能区域位于旋转火焰的下游 .炉膛的切圆直径 ,在燃烧器区域随炉膛高度增大不断减小 ,至燃烧器上部附近急剧增大 ,之后随高度增大成一常数 .电站锅炉的常规直流煤粉燃烧器改造成低NOx 燃烧器时 ,炉膛的速度场、湍动能场、截面切圆直径和旋流强度以及温度场等保持不变 .     

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。     

铜带材气悬浮退火过程中的气体流动与气固传热特征

对气垫炉加热段内0.6 mm厚紫铜板材处理过程中的气体流动和气固传热进行研究,改变板材移动速度和悬浮高度,对气流速度、温度、湍动能的分布及努塞尔数(Nu)进行对比与综合分析,系统地评价板材的处理效果与气垫炉的运行稳定性。研究结果表明：随着板材移动速度增大,板材表面的温度和Nu分布趋于均匀,驻点位置向板材运动方向偏移;Nu的平均值增大,传热效率提高。驻点上游流动分离区内的速度和湍动能均比下游侧的低。板材悬浮高度增大,驻点附近的湍动能下降,而流动分离区的旋涡被拉伸,热传递在流向和展向均被增强;同时,温度和Nu分布更均匀,Nu的平均值增大。     

凸台撞壁对分区燃烧系统性能影响的仿真

为了更好地利用油束喷射动能,改善柴油机喷雾的空间分布,提出了一种基于凸台撞壁引导下的分区燃烧系统.运用CFD软件FIRE对该燃烧系统的喷雾与燃烧过程进行了3维仿真研究,从不同角度分析了凸台撞壁对分区燃烧系统的燃烧与排放特性的影响.结果表明:分区结构提高了缸内平均湍动能,增加了压缩过程中流入燃烧室内的气流量,促进了油气的快速混合与燃烧;在凸台面上不发生油束堆积的各撞壁方案中,凸台锥角越大,缸内平均湍动能峰值就越小,同时膨胀过程中气体流出燃烧室的速度也越低,从而扩散燃烧现象就越明显,soot排放值也越低.     

进气门布置对汽油机进气过程的影响

采用三维数值模拟的方法对某摩托车发动机进气过程的气体流动进行了瞬态模拟,通过分析速度、压力、湍动能分布及定量计算缸内进气充量、缸内平均压力、平均湍动能等参数,研究了不同进气门倾角布置对进气过程的影响．计算结果表明,采用较大的进气门倾角对进气过程有利．     

煤粉浓缩器对旋流煤粉燃烧NO排放影响的研究

为研制低污染旋流煤粉燃烧器,研究了煤粉浓缩器中旋流煤粉燃烧时NO的排放情况.用相位多普勒测速仪对在浓缩器中加入或不加入物料时的冷态两相流动速度,湍动能以及颗粒浓度进行了实验研究.用生成NO的统一二阶矩代数模型、HCN释放的简化Solomon模型和煤粉燃烧的全双流体模型,就浓缩器对旋流煤粉燃烧器NO生成的影响进行了数值模拟,给出了湍流动能、煤粉浓度、温度和NO浓度分布.冷态实验结果和数值模拟结果符合较好,两者都表明,煤粉浓缩器增大了回流区内煤粉浓度.热态模拟结果表明,煤粉浓缩器降低了NO生成.     

喷射泵湍流场及外特性数值模拟

对于喷射泵湍流场,采用k-ε湍流模型,在不同喷嘴入口流速条件下进行了数值模拟,给出了流场的速度分布、压力分布以及湍动能分布曲线。对流场特性分析表明,湍动能在喷嘴出口处和扩散管初段出现峰值,喷嘴出口处无量纲湍动能峰值位于不同的的径向位置,而扩散管初段的无量纲湍动能峰值则处于同一径向位置上。分析外特性结果表明,湍流场数值模拟结果与理论值吻合较好。最后分析了影响喷射泵的效率的因素,提出了在低流量比范围内的主要因素为流体混合损失,而在高流量比范围内的主要因素为喉管和扩散管摩擦损失。研究结果对进一步数值模拟以及工程应用有指导意义。     

径向流反应器随机填充催化床层的数值模拟

应用颗粒离散元法建立径向流反应器内球形颗粒随机堆积环形催化剂床层模型,采用颗粒流程序-计算流体动力学(PFC-CFD)耦合求解法得到床层内流体流动压力场、速度场分布规律,研究当边界条件相同、颗粒粒径分别为12、 14、 16、 20、 28 mm时,随机堆积床层内场分布的变化规律。结果表明:随着催化剂颗粒粒径的减小,床层阻力增大,床层速度、压力的变化梯度也增大,但流体沿轴向分布较均匀;粒径12 mm的催化床层径向流反应器内部轴流分布最均匀。     

纯水锥阀式先导阀阀口流场的CFD分析及结构优化

介绍一种纯水锥阀式先导阀的结构,并用FLUENT软件对其内流场进行仿真分析。得到流场压力,速度及湍动能分布云图,根据仿真分析结果对锥阀结构进行两种结构的优化和改进。分析结果显示,改进后的结构明显地减小了阀内的静压力和湍动能的损失,降低了阀口气穴产生的几率,减小了振动。     

超高压乳化喷嘴数值模拟结果的理论分析

采用流体模拟软件,对乳化喷嘴在300 MPa下以水为介质进行模拟分析,得到了引流区、碰撞区、射流区的速度、剪切应力和湍动能分布规律图.模拟结果揭示了3个区域流体流动的基本特征;阐明了每个区域的主要细化机理.对模拟结果进行了理论分析,得出模拟结果和理论分析具有一致性,为喷嘴结构的设计提供了理论依据.     

底吹冰铜吹炼炉中气-液流动状况的数学模拟

采用Eulerian-Eulerian模型描述了底吹冰铜吹炼炉内气液两相流行为,在模拟结果与实测结果一致的基础上,对双喷嘴在不同喷气角度下熔池内的气液两相流行为及气体含量进行模拟计算与比较.结果表明:随着喷吹角度的增大,喷溅情况相应有所减弱,在14°对喷角度下的喷溅现象最为严重.随着双喷嘴对喷角度的增大,射流轴线横向穿透距离增大,湍动能的分布区域也相应增大,气泡在容器中停留时间增加.但当夹角超过一定范围后,继续增大角度会使喷嘴口距离液面垂直距离减小,气泡在熔池中的停留时间反而减小,其中28°对喷角度下,熔池中的气体体积分数最大,而且湍动能分布范围最广.     

废气燃烧器结构对流动和排放物浓度的影响

为了提高废气处理燃烧器喷嘴的使用寿命、降低排放物中NOx的浓度,采用Realizablek-ε模型对废气处理燃烧器三维流动和燃烧进行了数值模拟.结果显示燃烧室内的流动、燃烧、化学反应以及排放物中NOx的浓度与燃烧器的导流片角度和燃烧器结构密切相关,包括内部流道的形状和面积.据此提出了燃烧器的两种结构修改方案.数值模拟结果表明当去掉导流片从而增大空气流通截面积并减小流动阻力后,燃烧器内的速度和压力分布合理,高温区位置后移,燃烧和化学反应效率提高,排放物NOx的浓度明显降低.其中一种结构改进的燃烧器投入使用后,经检测NOx的浓度减少9.5%.     

燃烧室几何形状对柴油机缸内气体流动和性能的影响(英文)

研究了燃烧室几何形状对直喷式柴油机缸内气体流动和性能的影响 .用多维模型计算了三种不同几何形状的燃烧室内气体流动状况 ,系统分析了燃烧室内紊流、挤流以及湍流动能随时间和空间的分布 ,优化了燃烧室几何形状并在一台单缸柴油机上对优化的燃烧室进行了试验研究 .结果表明 ,优化后的燃烧室内气体运动强烈 ,湍流动能在较大的空间时间范围内维持高水平 .通过适当减小供油提前角 ,采用优化后燃烧室的柴油机预混合燃烧减少 ,扩散燃烧加强 ,取得了低NOx、碳烟、CO、HC排放以及低燃油消耗率的效果     

缸内直喷汽油机喷嘴内流动影响参数分析

为了研究缸内直喷汽油机喷油嘴内流动特性及影响喷孔出口流动参数的因素,建立了欧拉多流体模型对喷嘴内流动进行模拟计算,并对所建模型进行了验证.分析了不同介质和不同喷嘴进出口压差下喷孔内流动特征及影响喷孔出口截面流动参数的因素.结果表明:气泡数密度增大则空穴程度增大,但当气泡数密度大于一定值时,空穴流动趋于稳定;随着空穴程度的增大,喷孔出口截面平均速度增大,平均湍动能减小;喷嘴进出口压差的增大,有利于空穴的发生;喷嘴内湍动和气泡与流动介质间相对运动产生的压力波动,有利于喷嘴内空穴发生;在较高的喷嘴进出口压差的情况下,局部湍动对喷孔出口截面的湍动能影响不可忽略;喷孔内流量系数主要受空穴程度影响.     

风机内空气流动仿真研究

采用大型通用有限元分析软件ANSYS对风机内的空气流动进行仿真分析,得到流体的速度、压力的分布图,并对风机出口处的速度场进行了数值模拟,为风机的优化设计提供了依据。     

湍流预混射流火焰直接模拟中入口条件的确定

该文对甲烷-空气湍流平面射流预混火焰进行了直接数值模拟。射流入口的扰动速度数据依据给定的湍流能谱生成,利用入口处的湍流积分长度尺度和湍动能确定了能谱的峰值波数。计算结果给出了气体温度、质量分数和涡量模的瞬态分布,表明在剪切层内随着旋涡尺度的增大出现了拟序结构。化学反应受到湍流的作用,瞬时反应面出现了明显的皱折,反应面积增大。沿射流中心线,湍动能逐渐衰减,温度脉动和甲烷质量分数脉动均方根值则逐渐增大。     

存在温差的气体-颗粒两相流实验研究

为研究气体-颗粒两相流中温度梯度对流场特性的影响,采用三维粒子动态分析仪(particle dynamics analyzer, PDA)测量了水平管中颗粒的大小、速度和脉动速度之值.实验选用粒径小于100 μm的玻璃微珠,实验段中颗粒的体积分数约为10-4.通过PDA数据分析系统对小于2 μm和 48～52 μm颗粒的运动参数进行了分析,以小于2 μm颗粒作为两相中的气相参数.结果表明,在气粒两相流主流与壁面间存在温差时,两相流场的湍流强度和湍动能增加而横向速度减小,且在近壁区,湍流强度、湍动能和横向速度受温度场的影响更加显著.     

管内插螺旋液固两相流流场特征影响因素试验

为探究雷诺数、颗粒体积分数和颗粒粒径对内插螺旋液固两相流复合技术流场特征的影响,采用粒子图像处理技术试验研究管内流体涡量、径向速度及湍动能分布规律。结果表明：整体平均涡量、近壁区域平均涡量、径向速度峰值均与雷诺数、颗粒体积分数呈正相关,但与颗粒粒径呈负相关;径向速度均呈正负波动,且近壁区域平均涡量比整体平均涡量增幅大;在试验范围内,Re为33 000比Re为26 400的平均湍动能提高81.7%,颗粒体积分数为5%比体积分数为1%的平均湍动能提高16.7%,颗粒粒径为1.5 mm比颗粒粒径为5 mm的平均湍动能提高9.83%。