微细管内流动特性的数值分析

通过结合实验数据的数值计算方法研究了微细管道内可压流动的流动特性,提出了改进的表面粗糙度粘性系数模型,将表面粗糙度的影响引入计算模型中,计算结果与实验数据符合较好,说明表面粗糙度是影响微细管道内气体流动特性的重要因素。扩张管的计算结果表明在Re>450时,流动开始由层流向湍流转捩。因此微细管内流动的数值模拟需综合考虑粗糙度的影响以及流动的提前转捩,才能得到与实验比较吻合的计算值。     

水煤浆在管内的流动特性

本文在分析前人工作的基础上,考虑了由水煤浆屈服应力所引起的管内速度分布的变化,理论分析了水煤浆在管内的流动情况,提出了水煤浆管阻特性的理论计算方法,并对其进行了大量的试验验证。实验结果与理论分析十分吻合,说明本计算方法可以用于实际工程的设计。     

环喷式流量调节阀的流动特性

为了研究环喷式流量调节阀的流动特性,以DN900环喷式流量调节阀为例,首先运用局部能量损失分析方法,将通流部位分为三部分,通过理论计算得到不同开度下环喷式流量调节阀的流阻系数以及在50 m净水头下的流量系数和水头损失等;然后运用数值方法对环喷式流量调节阀通流过程进行数值模拟,得到了不同开度下的流阻系数以及在相同净水头下的流量系数和水头损失等,并对调节阀的内部流动特性进行分析。将两种方法计算得到的结果进行对比分析,结果表明,基于局部损失推导和数值计算得到的流阻系数具有相同的分布规律,即随着开度的减小流阻系数快速增长,且大开度时两种方法的计算结果吻合较好;同时流体流经阀门时会有旋涡出现,为改善阀门汽蚀情况可以在阀门中加入补气管。     

Z型集箱连接系统单相流体的流动特性

分析了电站锅炉并联管组单相流体流量偏差计算的现有标准方法存在计算误差的原因．通过建立更接近真实的物理模型,研究了Ｚ型集箱连接系统单相流体的流动特性,获得了理论解．实例对比计算表明,实际流量偏差越大,现有标准方法产生的计算误差越大．本文的工作为准确计算Ｚ型集箱连接系统单相流体流量偏差,提供了一种有效的方法．     

制冷剂在毛细管内闪蒸流动的特性

针对制冷剂在毛细管中闪蒸流动过程出现的热力学不平衡现象,基于毛细管内的“综合成核”理论,建立了气泡密度模型和气泡成长模型以及闪蒸流动数学模型,计算出反映毛细管内制冷剂闪蒸流动过程特性的重要参数－气化欠压,并对计算结果进行了理论分析。结果表明：随着质量流量的增加和入口温度的降低,气化欠压增大。     

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。     

滑移流区任意截面微槽道内流动边界条件对流动特性的影响

通过正交函数法就滑移流区内任意截面形状的微槽道在二阶滑移和热蠕流流动边界条件下的流动和阻力特性进行了分析和计算,得到了微槽内的速度分布和阻力系数,并与相关实验结果进行了比较.结果表明,该方法的计算值与实验数据基本吻合;采用二阶滑移边界条件计算的阻力系数略大于一阶滑移边界条件下的计算值,而计入附加热蠕流边界条件时的阻力减小;边界条件的影响随Kn数增加而增大.为任意截面微槽内具有高阶滑移和热蠕流等复杂滑移边界条件下的流动特性计算提供了方法.     

换热器壳侧紊流流动特性的数值研究

根据体积多孔度、表面渗透度的概念 ,采用分布阻力方法建立了换热器壳侧紊流流动的三维数值模型 ,用修正的 κ- ε模型考虑管束对紊流的产生和耗散的影响 ,用壁面函数法处理壳壁和折流板的壁面效应 .对一管壳式换热器模型的壳侧流动特性进行了数值模拟 ,计算的压力分布与试验值进行了对比 ,并研究了不同紊流模型对计算结果的影响 .结果表明 ,计算的压力分布和试验值吻合良好 ,该模型能有效地模拟管壳式换热器壳侧流动特性 .     

三维超声速磁流体发生器的流动特性

应用三维非理想低磁Reynolds数磁流体五方程模型发展了对带有强制项的Navier-Stokes方程组采用熵条件格式,对椭圆型电势方程采用SOR进行迭代的数值方法,研究了磁流体发生器的性能．计算结果显示,发生器内的M数和总焓均呈下降趋势,流动在电极壁面上发生了分离,而且在核心流动区域沿着磁场方向展现出二维流动效应．在管道中心流动区域,电流线发生扭曲,随着磁作用数的增大而趋于明显,甚至出现涡电流．在通道中不同的流向截面上,其诱导涡电流也不同,并在绝缘壁面之间形成的M形的速度型．在绝缘体横截面的边角流场中出现一个涡状二次流,从而在边角上也诱导出与之对应的涡电流．最后计算了磁流体发生器在不同算例下的性能参数,说明了为提高发生器的性能,应该提高磁作用数．     

油水两相乳化液流动特性的实验研究

对垂直上升管内油水两相流动特性进行了实验研究,指出油包水流型向水包油流型发生转变的界限点在含水率φw=0．3处．在前人研究的基础上,提出了通过实验测量得到的压力降来计算油水两相乳化液粘度的新模型．结果表明,这种计算油水乳化液粘度的方法较为精确。     

汽车散热器空气流动阻力特性的数值计算研究

以获得散热器空气流动阻力、研究汽车发动机舱内流阻力为目的,针对常用的百叶窗汽车散热器,建立了空气流动数学模型,采用CFD方法对不同流速下的空气流动特性进行了数值计算,分析了空气流动阻力的组成,得出了阻力特性曲线．在此基础上,对该散热器的相似模型进行了阻力预测．计算结果表明：空气流动阻力的数值计算结果相对于实验结果的平均相对偏差为4．98％,其精度可满足工程的需要．计算分析结果为汽车设计初期发动机舱内流阻力特性预测提供了参考数据．     

FLNG装卸载系统流动特性仿真研究

浮式液化天然气(FLNG)生产储卸装置的装卸载系统是海上液化天然气(LNG)生产链的重要组成部分.由于作业环境和传输介质的特殊性,传统的流体传输和LNG码头装卸并不满足其要求.为研究流体温度的变化对管网内部LNG流动状态的影响,首先确定FLNG装卸载系统风险特性参数的计算流程,应用相关公式和数据进行编程计算,得到单时间节点各舱液货泵的流量、管网各节点的压力和温度,然后结合边界条件的变化,将此瞬时装卸工况的求解方法推广至整个装卸载过程,由此确定LNG传输过程中流动特性参数的时历变化关系.该模型的计算结果与实际装卸过程基本符合,说明该计算方法对FLNG装卸载系统风险特性参数的研究具有一定的可行性和准确性.     

基于解析法的微锥孔流动特性计算

为了优化微锥孔的设计,推导了一种计算渐缩/渐扩流动的解析算法;并与数值计算方法进行了对比,发现解析方法可以满足层流的渐缩/渐扩流动精度。在计算渐缩/渐扩流场的基础上,给出了流动阻力的计算方法,分析了流动阻力和雷诺数及角度的关系。研究发现流动阻力最小的并不是锥角为0的区域,而是出现在角度较小的渐扩流中;且随着雷诺数的减小,最小流阻出现的角度越大。研究结果可以为基于渐缩/渐扩流动的微型泵、喷射及雾化系统的设计提供参考。     

液态金属钠两相流动压降特性实验研究

对稳定的液态金属钠沸腾两相流动压降特性进行了实验研究和理论分析．得到了不同工况下液钠沸腾两相流动压降特性的实验数据，建立了环形通道内液钠两相流动压降特性计算模型Ｎａ－ＴＰＤＰ，并将Ｌｏｃｋｈａｒｔ－Ｍａｒｔｉｎｅｌｉ，Ｋａｉｓｅｒ－Ｐｅｐｐｌｅｒ，Ｃｈｅｎ－Ｋａｌｉｓｈ等人不同的两相摩擦压降倍增因子关系式进行了计算分析和比较．计算结果表明：Ｋａｉｓｅｒ－Ｐｅｐｐｌｅｒ的两相摩擦压降倍增因子计算式与文中的实验结果符合较好．     

多流中间包钢液流动特性分析方法

中间包水模型实验一般采用脉冲刺激-响应实验,分析所得平均停留时间分布(RTD)曲线特征;然而经典组合模型处理多流中间包RTD曲线时经常出现负体积死区分率或结果偏差较大的问题.本文基于组合模型,采用阶段刺激-响应实验,分析所得累计停留时间分布F曲线特征,对死区比例和活塞区比例进行计算.该模型计算方法适用于多流中间包的流场特征计算.基于累计停留时间分布曲线特征分析,对某钢厂七流中间包控流装置结构进行优化,优化后的中间包死区比例降低,各流差异减小,有利于生产顺行和铸坯质量的提高.     

低高宽比矩形微通道中流动沸腾的压降特性

以甲醇为工质,在不同进口温度、质量流率、热流密度和倾角下,对低高宽比矩形微通道中流动沸腾压降特性进行了研究,并分别采用均相模型和分相模型对通道压降进行了计算。通过对比实验结果与计算结果发现,均相模型中两相平均粘度的计算应当采用Dukler公式,用其他计算式时误差较大;利用LockhartMartinelli关系式进行的分相模型计算发现,现有C值计算公式,如Chisholm,Lee and Lee,Mishima及Qu and Mudawar等,都不能用于预测该实验中低高宽比微通道的两相压降。实验发现当通     

微小异形截面通道内电渗流动特性分析

提出了用等直径圆柱体按三角形与正方形排列所构成的微小异形截面通道内电渗流动理论计算方法.通过Galerkin法计算其内部电势及速度分布,获得了温度、槽道截面当量直径、电场强度、ζ电势以及电解质浓度对微小异形截面通道内电渗流动的影响规律.计算结果表明:微小异形截面槽道内溶液的质量流量随ζ电势、电场强度、溶液温度及电解质浓度的增加而增加,随槽道截面当量直径的增加先增加后减小.     

气冷涡轮叶栅流动及热应力特性的数值研究

采用CFX商用软件的不同湍流模型对NASA-MarkII高压燃气气冷涡轮叶栅进行气热耦合计算,着重分析了叶栅内部流动情况及传热特性.与实验结果比较,k-ω-SST-GammaTheta湍流模型计算结果与实验结果吻合较好.应用ANSYS11.0商用软件对气冷涡轮叶片气热耦合温度场结果进行热应力计算.结果表明,涡轮叶片温度场求解结果对叶片内部热应力分布具有显著影响.     

气举试验井两相流动特性分析

用RELAP5／MOD3．2程序计算分析试验井的气举启动与卸载过程,探讨不同气举方式下油井内气液两相流流型分布规律,为下一步试验研究提供理论依据．由计算结果可见,在适当的气举参数组合下,可以实现稳定的气水产量;对所研究的气举参数,两相流流型随气举启动与卸载过程的变化规律是从泡状流过渡到环雾状流;如果气水产量达到稳定,沿油井高度的两相流流型均为环雾状流．     

建筑顶层吊顶传热流动特性研究

针对目前顶层吊顶存在的问题,提出一种新型吊顶形式,即通过引入室内空调区域的排风来改善其传热特性.采用数值方法对顶层空调房间拟采用的3类吊顶内空气传热流动特性进行计算分析,得到相应的流速及温度分布,为选取节能型吊顶和进行节能分析提供理论依据.