轴流旋风分离器特性的数值模拟

为了研究轴流旋风分离器的性能,主要分析2.5~6m/s风速下叶片间距、旋转角度及排尘间隙对旋风分离器阻力和切向速度的影响.结果表明:旋风分离器的阻力随风速的增大而增大;叶片旋转角度对旋风阻力影响不大,但旋转角度的增加可增大最大切向速度;叶片间距变化对阻力和切向速度的影响很大,在6m/s风速下,叶片间距12mm较16mm时阻力增加31.1%,切向速度增大11%;排尘间隙变大可明显增大阻力,对切向速度影响较小.叶片间距为16mm,叶片旋转圆周角为90°,排尘间隙为7.15mm的旋风分离器对A4粗灰的分离效率可达85%以上.本研究结果为轴流旋风分离器几何参数设计提供了依据.     

40°～90°供热直埋折角弯管的数值分析

利用ANSYS有限元软件进行数值模拟,分析弯管折角角度、曲率半径、管径、壁厚和循环工作温差对40°~90°供热直埋折角弯管应力的影响规律.根据计算结果绘制不同影响因素与折角弯管最大应力曲线图.结果表明:随着弯管折角角度、曲率半径、管径、壁厚的增加,弯管最大应力值呈递减趋势;随着循环温差的增加,弯管应力最大值逐渐增大.     

聚丙烯腈纤维束对可吸入颗粒物的过滤特性研究

采用聚丙烯腈纤维束作为滤材,对粒度为-10μm占93%的可吸入颗粒物进行净化研究,考查了颗粒物入口浓度、过滤风速、纤维束填充率对纤维束过滤器除尘性能的影响。在最佳条件下,纤维束过滤器的最大除尘效率可达85%,随着时间的延长除尘效率会逐渐降低;压降主要受过滤风速的影响,在过滤器标准过滤风速1.0m/s时,压降仅为26～30Pa。压降和除尘效率随纤维束填充率的增加而增加,填充率1.06%时,除尘性能最佳。     

湿式金属填料除尘器的实验

在通风及空调系统中,为有效地净化空气,克服传统纤维过滤器的不足,采用湿式金属填料除尘器进行实验研究,利用填料表面的水膜进行粉尘的捕集和去除,并实现消毒功能.实验测试了不同淋水密度和迎面风速条件下除尘器的除尘性能,以及填料比表面积和表面活性剂等因素的影响.结果显示,在迎面风速为1.5～2.8m/s,淋水密度为0.94～2.36kg/(m2·s)的变化范围内,比表面积为500m2/m3的填料除尘器对1μm、3μm和5μm颗粒除尘率分别为21%～37%、67%～90%和74%～98%,压力损失范围为30～130Pa,该除尘方式具有除尘效率高、阻力小等特点,并且具备消毒杀菌的功能,可以代替传统的纤维过滤器在通风及空调系统中使用.     

高风速下腐蚀翼型的气动特性研究

外场工作风力机叶片会受到环境腐蚀,导致风力发电机气动性能下降,发电效率降低.为研究腐蚀翼型的气动性能变化,建立9种腐蚀模型,计算4种风速(30m/s、35m/s、40m/s、45m/s)下腐蚀翼型的气动性能,分析翼型形状与腐蚀位置的变化对翼型气动性能的影响.数值模拟结果表明来流风速与翼型的升阻力成线性关系;S803翼型...     

香烟烟雾下高压微静电强电介质过滤性能

以香烟烟雾为尘源,测试了颗粒污染物不同粒径分布时高分子聚合物强场电介质过滤材料的过滤效率、压力降、臭氧(O_3)产生量,以及组合过滤器的过滤效率随迎面风速的变化。结果表明:过滤效率随迎面风速的增大呈先增大后减小的趋势,峰值在风速1.0m/s左右,此时粒径大于0.5μm颗粒物的过滤效率超过65%;迎面风速越大,压力降也越大;O_3最大发生量为0.03 mg/m3,小于GB 3095—2012限值。在风速约为0.85m/s时,对于粒径≥1.0μm的颗粒物,组合过滤器的过滤效率最大,为99.31%。参照欧盟关于过滤器分级的标准,高分子聚合物强场电介质材料可替代部分传统中效过滤器。     

台风“启德”登陆过程中近地风场特征

通过对台风过程的风速及风向、阵风因子、湍流度和风速谱等参数的分析,研究了台风“启德”登陆时的近地风场特性.结果表明：台风“启德”的最大瞬时风速达到20 m/s,10 min最大平均风速为16m/s,台风登陆前,风速及风向脉动变化很大;台风登陆后,湍流度及阵风因子明显减小;风速变大,湍流度和阵风因子有减小的趋势.     

一种新型ePTFE覆膜滤料的实验研究

介绍了一种新开发的ePTFE覆膜滤料过滤阻力与分级除尘效率的实验测定结果。在过滤风速为0.5².5 m/s时,该覆膜滤料洁净滤料的阻力为272.5 m/s时,该覆膜滤料洁净滤料的阻力为27¹71 Pa;在过滤风速为1.2 m/min,其对PM2.5颗粒的净化效率达98%以上。     

褶型气溶胶过滤器过滤阻力与结构参数关系

对褶型气溶胶过滤器过滤阻力进行理论计算及实验测试.在对速度函数假设的基础上,对Navier-Stokes方程进行压力求解.采用缝隙宽度上压力平均值的概念,提出一个用于求解褶型过滤器过滤阻力的方法,得出褶型气溶胶过滤器过滤阻力的解析解,理论计算结果与实验测试基本吻合.研究表明,减小褶距或增大褶高可增加过滤介质面积,减小过滤器介质过滤阻力;但是,过滤器结构阻力也将增加,褶型气溶胶过滤器阻力与单位长度褶数存在最佳值.     

基于CFD的气流式皮清机内部流场

利用基于CFD(computational fluid dynamics)的数值分析方式,对进口风速、排杂槽口宽度等参数改变引起的气流式皮清机内部速度场和压力场变化进行了仿真分析.采用速度矢量分析了进口风速的影响:进口风速为15 m/s时最佳,风速过低或者过高都易于引起堵塞;采用了压力云图及压力分布分析了排杂槽口宽度的影响:排杂槽口宽度为20 mm,进口风速为15 m/s时无向外排风现象,且向内补风风速最低,清杂及落棉的综合效果最佳.数值分析结果与试验验证结果相同,表明用CFD数值分析的方式可以为气流式皮清机的运行参数调节提供优化分析.     

微通道内纳米流体换热与压降特性

为研究微通道换热和压降特性的影响因素,在当量直径分别为0.923 1,1.333 3和2.000 0 mm的矩形微通道内,以0.1%和0.5%(体积分数)的Al2O3-H2O纳米流体为实验工质,进行无相变以及沸腾传热与流阻特性实验研究,分析雷诺数对努塞尔数和单相流动压降的影响。研究结果表明:增加纳米粒子体积分数对摩擦压降影响较小,而努塞尔数则得到较大提高;在2.0 mm宽槽道内,纳米流体的换热系数比水的换热系数高18%;而0.6 mm宽槽道的换热系数比2.0 mm宽槽道的换热系数提高了近2倍;随着槽道尺寸的减少,摩擦压降显著增大;当雷诺数为800时,0.6 mm和1.0 mm宽槽道摩擦压降分别是2.0 mm宽槽道摩擦压降的23.3倍和4.4倍;热流密度和质量流量增大都将导致摩擦压降增大。     

旋流条件下的气液环空流流动规律研究

针对涡流工具排液效果的问题,开展了旋流条件下气液两相流动模型的研究。考虑到旋流中角速度的存在,研究中采用气液流动在径向和周向上的动量和角动量平衡的方法,建立了气液流动控制方程,计算了液膜厚度,气液相旋流强度等参数以及压降梯度,并进行涡流工具实验验证模型。涡流工具降低压降损失的机理结果表明,安装涡流工具后流动压降可以降低5%~20%。根据实验及模型,在低速（气相速度小于13 m/s）时,小旋流角和高旋流强度更利于降低压降,而高速（气相速度大于16 m/s）时,高旋流强度会增加额外摩擦阻力。旋流强度的衰减速度会随着液相速度增大而减小,而随气相速度增大而增大。该研究结果可对涡流工具进行优化设计,以达到最佳排液效果。     

渐变截面型入料口夹角对旋流器流场及压降的影响

利用RSM雷诺应力模型和VOF多相流模型,通过数值试验方法考察了渐变截面型入料口夹角对Φ50 mm水力旋流器流场及压降的影响.结果表明,增大入料口夹角,切向速度增加,致使分离效率提高;与此同时,轴向速度和溢流管底端的最大径向速度也随之相应增加,导致沉砂分流比略有降低、短路流量增加,但对湍流结构影响不明显;空气柱直径同样随着夹角的增加而增大,从而有效分选空间减小.旋流器内部的压力损失主要包括主分离区域的损失和入料口区域的损失;增大入料口夹角,总压降增加,导流能力增强,当夹角为20°时,导流性能最优,但能量利用率降低.     

下倾管段塞流特征参数试验研究

为揭示下倾管段塞流的流动规律，在内径50 mm、长27.43 m的不锈钢多相流试验环道上对下倾管段塞流的特征参数进行了试验研究。采用差压波动信号相关分析技术，分析了气液相折算速度、混合速度以及管线倾角变化对液塞速度、平均液塞长度、最大液塞长度以及液塞频率的影响。结果表明，随混合速度的增加，液塞速度不是线性增加，而且对管线倾角的变化不敏感;平均液塞长度随着混合速度增大呈先减后增的变化趋势，但随着倾角的变化没有明确的规律，而当Froude数大于16时，管线倾角对最大液塞长度的影响减小;液塞频率随气、液相折算速度增加而单调增加，且倾角越大，液塞频率越小。     

硼交联N_2伴注泡沫压裂液的阻力特性研究

液氮泡沫伴注压裂液的阻力性能对于有效实施压裂工艺、选择合理的压裂参数、进行更为准确的裂缝预测、评估压裂效果都至关重要.利用高参数泡沫压裂液实验回路详细研究了模拟实际压裂条件下N2泡沫压裂液的阻力特性.研究表明:N2泡沫压裂液的摩擦压降梯度随着流速的增大而增大,随着温度的升高而减小,随着压力的增大而增大;摩擦阻力系数随着流速增大而增大,随着温度的升高而减小,而其随着压力的变化特别复杂.通过实验研究得出了N2泡沫压裂液在15~45MPa范围内摩擦阻力系数和广义雷诺数之间的计算关联式,其在本文实验工况下的平均计算误差为10.2%.     

结构化反应器床层中两相流动特性实验研究

以空气-水为介质,分别以喷嘴和填充直径1mm玻璃珠的30cm高的床层为分布器,在表观液速为0.0522～0.1306m/s,表观气速为0.0739～0.5171m/s,气液并流向下的操作条件下,测定了0.1m直径塔中,孔径分别为1.1和2.1mm的2种结构化催化剂床层中的总压降和液含率等流动参数。结果表明,床层总压降随着表观气速、表观液速的增大均增大。液含率随着表观气速的增大而减少,随着表观液速的增大而增大。通过对2种分布器的比较可以发现,相同条件下,以喷嘴为分布器的床层总压降和液含率比以玻璃珠为分布器的床层总压降和液含率小。比较2种床层可知,相同条件下,结构化催化剂的孔径越小,其床层总压降与液含率越大。此外,建立了能较好预测两相摩擦因子以及液含率的经验关联式,偏差在±15%以内。     

上倾管内油水两相流流型实验研究

国内多条成品油输送管道在投产和运行过程中,采用“水联运”投产方式所造成的上倾管道低洼处积水现象引起了严重的管道内腐蚀问题。利用上游来油将低洼处积水携出管道能有效缓解内腐蚀。采用0#柴油、去离子水在内径100 mm的上倾管道内观察油水两相流流型并测量油携水临界流速。结果表明,随油流黏性力增大和管道倾角增大,油水两相流依次呈现波状分层流、有水滴的波状分层流和油相占主导的分散流3种流型;同一流型下,油相能将水相携入上倾段的最低临界流速随倾角增大而增大;倾角从20°增大到25°使流型从波状分层流转化为有液滴的波状分层流时,油相能将水相携入上倾段的临界流速从0.203 m/s减小为0.187 m/s;倾角从30°增大至35°时,使初始流型从有液滴的波状分层流转换为水相在油相中的分散流,油相能将水相携入上倾段的临界流速从0.205 m/s减小为0.194 m/s;油相能将水相完全携出上倾段的临界流速随倾角增大而略有增大;发生流型转化的流速随倾角增大而减小。     

内置转子圆管管内沸腾强化传热数值模拟研究

利用Fluent软件中欧拉多相流模型下的Rensselaer Polytechnic Institute （RPI）沸腾模型对内置单元组合转子换热管和光管在过冷沸腾工况下的传热过程进行数值模拟,得到换热管内汽相分布、速度场、努赛尔数以及进出口压降等参数,并通过综合评价因子（PEC）对内置转子换热管的综合传热性能进行评价。结果表明：加装了组合转子后,管内流体由单一的轴向运动变为复杂的螺旋运动;在入口流速0.1~0.5 m/s的模拟范围内,随着入口流速的减小,内置螺旋三叶片转子换热管的汽相体积分数比光管提高2.7%~25.8%,努塞尔数提高了约8.1%~10.79%;在不同入口流速下螺旋三叶片转子和低流阻转子的PEC值均大于1,内置低流阻转子换热管的汽相体积分数比光管提高1.13%~13%,努塞尔数提高约3.6%~8%。螺旋三叶片转子和低流阻转子均具有强化传热效果,且螺旋三叶片转子的强化传热效果要优于低流阻转子。