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.     

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.     

较大流量多支管流量分配实验与数值模拟

许多烟气加热过程涉及到较大流量多支管流量分配均匀性问题．因此对这类较大流量多支管的流动情况进行了数值模拟和实验研究,得到了分配管内的流动规律及实现流量均匀分配的方法．实验表明,改进分配管结构,可以实现较大流量多支管的流量均匀分配．     

方锥管布浆器内流动特性的数值模拟

为了研究方锥管布浆器内的流动特性,采用计算流体动力学方法,对方锥形布浆总管内速度分布、压力分布及支管束的质量流量分布进行了分析,并对Baines简化型、分段近似型和改进型3种不同结构的总管进行了对比研究.结果表明:常用的简化型总管,其内部流动存在显著的不均匀性,沿总管方向有明显的压力梯度,导致支管束的质量流量沿总管方向分布不均匀.分段逼近型和改进型总管内也存在明显的压力梯度和浆料分布的不均匀性.3种结构总管支管束的质量流量分布与期望值均有较大偏差,按简化型、分段近似型、改进型顺序依次增大.基于Baines方法设计的方锥形总管后壁形状与期望形状差别较大.     

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.     

基于FLUENT的柴油机排气歧管内流场的数值模拟

建立了柴油机排气歧管的计算流体动力学(CFD)模型,应用Fluent软件分析各歧管分别排气时,排气管内的流动特性,通过计算各支管流量的均匀性以及流场的流通性来衡量排气歧管设计的好坏.数值模拟结果表明各支管分别排气时的进、出口质量流量较为均匀,流场中的气体流动基本顺畅,没有明显的旋涡存在,但一些区域动压较大.为减少能量损失,对排气歧管进行了结构改进,改进后的流场数值模拟结果表明动压较大区域有明显改善,流速分布更有利于排气.因此,通过CFD技术研究歧管结构形状对流场的影响,能够为优化排气歧管的结构设计,减小流动阻力,改善排气效果提供理论依据.     

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.     

并联管路气液两相流分流实验与数值模拟

为了研究气液两相流在并联立管中的分流状况,在实验室中建立了带有并联立管的气液两相流流动回路。建立了气液两相流分流数学模型,通过数值模拟方法对气液两相流分流进行研究。实验过程中发现了并联立管中三种不同的流动状态分别为弹状流-弹状流、搅混流-搅混流以及弹状流-搅混流。实验结果表明当并联立管中的流动状态为弹状流-弹状流时,两根立管中的压降相同,但是并联立管中的液塞排出并不具有同步性,可能产生偏流状况。在气液流速较高的搅混流-搅混流时两相流在并联立管中始终处于均匀分配状态。介于两者之间的弹状流-搅混流,并联立管中的压降产生较大的偏差,气液两相流流量更倾向于搅混流一侧流出,此时并联立管中产生严重的偏流状况。数值模拟过程中,通过对并联立管出口持液率进行监测,在较低的气液速下两相流并不能够均匀分配,但是在较高的气液速下,两相流始终处于均匀分配,可见所建立的数学模型具有良好的准确性。     

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.     

排气三通管道分散流流动特性的数值模拟及分析

为减小排气T型三通管道中的局部压力损失,利用FLUENT软件对其分散流动特性进行数值模拟,分析支管与总管流通截面积比、夹角、质量流量比及流体温度对管道总压损失系数的影响规律。结果表明:总管流速和气体温度对总压损失系数影响不大,支管与总管质量流量比却对总压损失系数影响显著;分支管与总管夹角、分支管与总管流通截面比对总管-通支管总压损失系数的影响不明显,但对总管-分支管总压损失系数的影响显著。通过数值模拟和分析建议T型三通管推荐结构为分支管与总管夹角α=45°,分支管与总管流通截面比A3/A1的适宜范围为0.8~1。数值模拟结果与前人研究及试验结果比对,趋势一致,计算精度较高,可为类似汽车排气分流技术开发提供依据。     

旋流型管壁分配器取样孔分流特性

通过对取样孔的气液两相流的数值模拟和室内试验,探索取样孔的分流特性,考察取样小孔的结构(包括孔数、轴向取样位置、大小、形状和在圆周方向上的开孔位置)对取样的稳定性和均匀性及分流系数的影响.结果表明:液相分流系数与主管气相折算速度关系较小;当主管液相流速大于0.08 m/s,取样孔数目为8,直径为5 mm,位置距离整流器...     

基于FLUENT的水平管道稠油掺稀均质化流场模拟

掺稀降黏输送是常用的稠油管道输送工艺,稀油通过分散和溶解作用降低稠油黏度。然而,稠油黏度较高,稀稠油是否混合均匀将直接影响降黏效果。国内外学者对竖直井筒中稠油掺稀举升的混合方式和效果多有研究,但针对水平管道掺稀方式及入口速度和掺稀比对混合效果的影响却鲜有报道,故本文基于计算流体动力学理论,建立了水平管道稠油掺稀模型,着重分析了稠油入口速度、掺稀比以及加装静态混合器对混合效果的影响,研究结果表明:水平管道稠油掺稀流动过程中,稠油、稀油混合不均匀,形成稠油、混合油、稀油的分层流动形态;稠油进口速度不能改善分层流动现象,对稠油、稀油的混合均匀性影响较小;改变掺稀比不能有效改善稠油、稀油的混合效果;在管道内加装3组SK组件能实现稠油、稀油的最优混合;SK静态混合组件能极大程度地提高混合油品在管道内的湍动能,促进稠油、稀油均匀混合。本文的研究成果对改善稠油水平掺稀的混合均匀性,提高降黏效率有重要意义。     

突扩管流动形态的数值模拟

针对油品在管道中运输时常常遇到边界突然扩大的流动状态。分别建立突扩管的物理模型、数学模型,并应用软件模拟不同雷诺数、不同突扩比下的管内流体的流动形态,得出了不同雷诺数下轴向压力的变化趋势以及局部水头损失随突扩比的影响规律。结果可以很好地反映突扩管流的基本特征。对于石油生产中常见的此类问题的研究具有重要的意义和作用。     

三层多孔板电除尘器气流均布数值研究

气流分布均匀性对电除尘器粉尘脱除效率有着十分重要的影响,通过计算流体动力学软件Fluent对某电厂1 000 MW级机组电除尘器气流均布特性进行数值模拟研究,其中多孔板简化为多孔介质模型,流场的模拟采用k-ε双方程,数值计算采用SIMPLE算法,结果表明,在电除尘器入口喇叭口处设置三层多孔板,且开孔率设置为50%、30%、30%,气流均布性最佳;进口流速为6 m/s时,电除尘器气流均布满足合格要求,并对比了有无灰斗挡板对气流均匀性的影响,发现灰斗挡板可以有效减小灰斗内部涡流现象,提高粉尘脱除效果。     

串并联管路条件下的油水两相流动综合模型

油水两相混合流动是油田开发过程中常见的流动形式。然而,目前的研究主要局限于单一恒径管道内,缺乏对并联或串联管路等复杂管路内流体流动的研究。本文基于管路串并联理论、流型转变准则、双流体模型和均相流模型,建立了复杂管路油水两相流动的综合模型,结合实例对该模型进行了验证,与数值模拟结果进行了比较。研究结果表明,该模型对油水两相在复杂管路中的分流情况和压降均表现出了良好的预测性,在两相体积含水率分别为0%~100%条件下,模型预测的绝对平均百分误差最高为14.4%,总体平均误差为9.8%。     

分流歧管的流场特性及结构优化

为了掌握除尘系统中分流歧管的结构设计对气流和粉尘分配均匀性的分布规律,利用FLUENT软件对不同几何条件下的分流歧管进行模拟计算。结果表明:歧管支管取长宽比为0.1~4.0七种情况下,当歧管横向支管的长宽比Rab为0.2时,气流体积流量分配比值在0.7578~1.1177之间,相对于其余六种条件均匀性较好;在长宽比为0.2的情况下,取面积比Rs范围在0.1~1.0七种情况,当支管的面积比从0.5~0.2降低时,气流分配曲线逐渐平稳,说明流量分配均匀性随支管面积比的减小而增大,该面积比范围内的几何结构可较均匀的分配含尘气流进入除尘设备,避免风量集中而造成的单个除尘器负荷过大,可使除尘系统发挥综合性能。     

供热空调系统并联变频水泵转速比配置优化分析

建立了供热空调系统中变频水泵扬程、效率和功率与流量和转速间的关联模型．结合并联水泵的运行特性,以最佳点工作流量与水泵转速比范围为参考,理论分析了对应并联变频水泵电耗极小值运行工况下各水泵转速比配置情况．以采取变压差设定值控制的某交流量空调水系统并联水泵运行工况为算例,仿真研究了一台水泵全速运行、一台水泵变频运行,两台水泵同步变频运行且转速比相差0．05,两台水泵同步变频运行且转速比相差0．1与两台水泵同步变频运行且转速比相同4种控制方案的水泵节能效果．理论分析与仿真结果表明,并联水泵转速比的差异将导致一台水泵或多台水泵效率低下,当各水泵转速比相同时,并联水泵的总电耗最小．     

掺氢天然气管路结构对超声波流量计适应性计算流体力学仿真研究

氢气是实现降低温室气体排放的潜在能源载体。氢气输送是阻碍氢能大规模应用的薄弱环节。而掺氢天然气管路是实现氢气大规模、长距离、低成本输送的高效途径。但氢气掺入天然气会导致流速,压力等参数发生变化,影响超声波流量计的性能。因此,研究氢气和天然气的掺混过程及超声波流量计的适应性是很有必要的。本文构建T型管、单螺旋管、单螺旋+前收缩管掺混管路的三维模型,使用CFD方法分析管路结构和掺氢比对流场氢气浓度和混合气体速度分布规律的影响。通过比较,5%掺氢体积比时C型掺混管路为最佳模型,掺混均匀时的氢气摩尔分数约为4.92%;并分析超声波流量计的适应性,进而推荐具体安装位置。此研究内容为超声波流量计在掺氢天然气精确计量方面提供了参考。     

埋地管线面积腐蚀率概率密度的模拟分析

利用马尔可夫过程,提出了管线腐蚀的发生模型,然后结合线性腐蚀发展模型,采用全概率公式,给出了埋地管线面积腐蚀率随服役时间变化时的概率密度函数解析表达式.将腐蚀发展模型中的参数分别考虑为确定变量和随机变量,推导出管线面积腐蚀率概率密度函数的具体表达式.结合具体的算例模拟分析,给出了管线面积腐蚀率概率密度函数随服役时间增加的演变过程.计算结果表明,模型可以很好地估计管线在使用过程中腐蚀的演变规律.     

基于Fluent的充填料浆管道输送阻力模拟

 为了解高浓度浆体的流动特性, 结合流体动力学的理论和充填浆体的特点, 对充填浆体在不离析的条件下做流体质点、均质性和连续性的假设, 建立充填浆体管道输送的数学模型。结合某矿山工业试验的结果, 运用Fluent 软件对浆体管道输送进行了阻力数值模拟, 通过模拟与实测结果的对比可看出, 两者误差在5%左右, 得出了浆体流速与沿程阻力损失之间的关系方程, 进而运用此模型计算得到该浆体管输自流的速度区间1.82～2.23 m/s。利用数值模拟结果可以为充填系统管路的设计提供依据, 也可用来指导矿山的实际生产, 具有很好的实用价值和推广意义。