波纹板除雾器两相流动的数值模拟与分析

用计算流体力学(CFD)方法对波纹板除雾器内的气液两相流动进行了数值模拟,计算得到了不同液滴直径、进气速度与叶片间距下除雾器的除雾效率和压降,并分析总结了各参数对除雾效率和压降的影响规律.数值模拟还显示了液滴的运动轨迹以及液滴浓度、压力、速度和旋涡的分布情况,这对除雾器的优化设计具有指导意义.研究表明CFD方法可以成为除雾器设计的有效辅助手段.     

曲板脱水装置气液两相流数值模拟及实验研究

对曲板脱水装置内气液两相流场的复杂问题进行了研究。通过模拟液滴在流场中的力学行为以及脱水装置中的气液两相流场,在改变脱水装置的结构参数和运行条件下,探讨了各因素对极限风速和脱水效果的影响。结果表明:当曲板间距为15 mm,雾滴粒径为160μm,喷水量为0.89 m3/h时,曲板脱水装置可以得到最高的脱水效率和最小的阻力损失,此时的极限风速为3.7 m/s。数值模拟和实验结果吻合较好,为曲板脱水装置的工业设计提供了指导。     

变间距弧型除水器动力学特性研究

根据N-S方程组描述了冷却塔变间距弧型除水器内的气液两相流动,采用SSTk-ω模型及颗粒轨道模型对方程组进行封闭,针对除水效率建立了该类除水器的数学模型.通过调节结构参数(除水器板间距)和工况参数(气体流速、液滴直径),对弧型除水器内多相流流场进行数值模拟计算,分析了各参数对变间距弧型除水器分离效率和压降的影响,提出了提高脱水率的可行性方案.研究发现:液滴直径越大,双通道的弧型除水器的除水效率越高;在低于临界流速的情况下,气速越大,分离效率越大,但达到临界速度以后,变化就不明显;相邻的两个折板间距越小,除水器除水效率越高.     

洗涤冷却室气液分离空间内液滴重力分离数值研究

在Euler-Lagrange三维坐标系下,建立了液滴重力分离模型.利用该模型模拟了气化炉洗涤冷却室气液分离空间内的气液两相流动.揭示了液滴的运动规律,分析了气液分离空间高度、气流速度以及液滴初始速度对液滴分离效率的影响.研究结果表明:液滴在飞溅进入气液分离空间后作减速运动,越小尺寸液滴的减速越为明显;液滴的分离效率随着气液分离空间高度的增加而提高并趋于稳定;在相同液滴初速度以及相同气液分离空间高度下,随着气流速度的降低,液滴的分离效率反而增大;随着液滴初始速度的提高,获得最大液滴分离效率所需的气液分离空间高度增加.在考虑液滴碰撞效应后,计算得到的液滴分离效率有所提高.     

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.     

基于预数值计算的除雾器叶片结构优化设计

为了优化脱硫波纹板除雾器叶片的结构设计,按照正交实验方法设计的工况,使用Fluent模拟不同结构参数和运行工况下除雾器叶片内部流场.以数值模拟结果为样本,建立了基于最小二乘支持向量机除雾效率和除雾器压降特性模型,模型回归值与数值模拟计算值最大相对误差在2%以内.模型预测结果分析表明,叶片间距、转折角度、烟气流速和烟气含液量对除雾效率和压降有显著影响,与实验和理论分析结论一致.采用遗传算法对除雾器参数优化模型进行求解,结果表明在优化结构参数组合下除雾器性能有明显提高.提出的预数值计算与人工智能算法结合的方法为获取除雾器叶片最佳结构参数组合设计提供了新思路.     

间距比对叠合梁双幅桥涡振性能的影响

以工程中常用的双边工字钢式叠合梁平行双幅桥为对象,基于系列弹簧悬挂节段模型风洞试验,研究了不同间距比下叠合梁平行双幅桥涡振(VIV)干扰效应,并将上下游桥面涡振振幅、涡振风速锁定区间与单幅桥面进行了对比。结果表明:双幅桥与单幅桥相比,气动干扰效应使得双幅桥的最大涡振振幅和风速锁定区间都明显增加;双幅桥的最不利间距比为2～4,此时桥面最大涡振振幅最大且风速锁定区间更长;上下游桥面的振动存在一个相位差,受到折减风速、上游桥面振幅和间距比的共同影响。     

泵外防气装置沉降部分数值模拟

部分油田在深井泵开采期采用注气驱油,油井的油气比较高。减少高含气抽油井中气体对泵工作影响的有效措施是在泵的入口处安装气锚(泵下防气装置和泵外防气装置),使油流中的自由气在进泵之前分离出来,通过油套环形空间排到地面。针对井下气锚分气机理及分气效率进行了探讨性研究,采用计算流体动力学软件FLUENT,对泵外防气装置沉降部分的气液两相流动进行数值模拟,研究了气锚的长度、油气比对分离效率的影响,并优化出分离效果最佳的沉降段长度。     

湿式纤维栅除尘作用机理的实验研究

化学纤维栅湿式除尘是一种复合机理的新型湿式过滤除尘技术。本文以纤维和水为主要研究对象,通过显微镜观察水在纤维上的几种表现,根据表面物理理论,提出了水在纤维栅上形成水膜的技术条件,并从有利于形成水膜、提高除尘效率的角度提出选择纤维栅材料及确定纤维间距的理论依据。     

级联式气液旋流分离器数值模拟

针对天然气除液净化问题提出一种新型级联式气液旋流分离器,分别采用雷诺应力模型(RSM)、欧拉液膜(EWF)模型和离散相模型(DPM)对分离器的内部流场、液膜分布和气液两相流动进行数值模拟,并研究部分结构参数对流场和分离性能的影响。结果表明：分离器的流场分布有利于气液两相分离,为使二级分离空间收集的液体顺利降下,进口速度不宜过快;一级排气芯管上半部长度为140 mm和开口高度为60 mm,对应的分离效率最佳,两者对压降的影响较小;减小降液缝隙宽度,分离效率和压降都会提高。     

高气液比气液两相流管内相分隔特性

管内相分隔技术是一种先进的多相流处理技术,为多相流分离和测量提供了新的思路。但是目前对多相流管内相分隔特性及流动机理的研究较少,一定程度上限制了该技术的应用。利用数值模拟的方法,对高气液比气液两相流管内相分隔特性进行了研究,并通过实验方法加以验证。高气液比气液两相流在旋流器的作用下被调整为气核-液环流型,即形成管内相分隔状态。研究结果表明,旋流器叶片角度为45°时相分隔效果最好;在气液两相流管内相分隔状态下,液环维持距离约为160 mm;气液两相进口流速和液相粒径对相分隔效果有较大影响,当进口速度大于5 m/s,液相粒径大于0.05 mm时,能够取得较好的相分隔效果。研究结论为基于管内相分隔技术的高气液比气液两相流分离和测量提供了理论支持。     

内旋流筛孔柱状气液计量分离器实验研究

设计了一种内旋流筛孔柱状气液计量分离器,并通过实验研究入口流型与气、液折算速度对内旋流筛孔柱状气液计量分离器计量效果的影响。结果表明,气相质量流量在0~0.05 kg/s,液相质量流量在0~0.60 kg/s范围内,气相与液相分离效率不受流型或气、液折算速度的影响,分离器能够适应不同流型的分离要求。在分离器处理能力内,气相分离相对误差为2.5%,液相分离误差为3.0%。内旋流筛孔柱状气液计量分离器有较好的分离计量效果,为气液混合流量计量提供良好参考。     

液相和多相环境下环形动密封泄漏流动和转子动力特性的研究进展

为保证泵和压气机的全负荷、高效和稳定运行,针对运行在液相和多相环境下的环形动密封特殊的泄漏流动和流体激振转子动力特性,研究人员开展了大量的理论和实验研究。首先,对液相和多相环形动密封的应用背景、密封流体激振力产生机理和转子动力特性系数数学模型进行了分析;然后,分别对纯液相环境下的环形动密封技术性能分析方法和结构设计研究进展,气液两相环境下环形动密封的泄漏流动、转子耗功和动力特性的研究现状,以及湿气环境下环形动密封技术的泄漏流动和转子动力特性的实验测量和数值模拟方面的研究结论进行了综述;最后,基于目前液相和多相环境下环形动密封性能在实验测量、数值模拟和理论分析方面的研究结论,展望了环形动密封技术在多相环境下的泄漏流动和流体激振转子动力特性方面需要深入开展的研究课题。针对纯液相环形动密封,研究人员已开发了相应的实验测试方法和基于BULK FLOW模型和CFD(computational fluid dynamics)的数值预测方法,还需进一步开展高效抑振方法和高阻尼液相动密封技术研究;针对气液两相环形动密封,研究人员主要通过实验测量方法获得气相组分和液相组分对密封泄漏和转子动力特性的影响规律,还需进一步开展气液两相密封高精度数值预测方法和密封微小间隙内两相流动机理研究。     

圆柱式气液旋流分离器的性能评价

圆柱式气液旋流分离器（GLCC）是一种新型、高效的小型分离设备。通过对GLCC分离机理的研究,对GLCC的入口进行了优化,制作了试验模型,并在气液两相流试验环道上对GLCC的分离效果进行了试验。结果表明：GLCC具有较好的分离性能;在设计工况下,其液体含气率和气体含液率都能满足现行标准,并且具有下倾入口的GLCC比水平入口的GLCC分离效果要好;液相粘度影响GLCC的分离性能,粘度增大,GLCC分离效果变差,气液处理量变小。     

井下螺旋式气液分离器分离性能的数值模拟

为了实现井下气液高效分离、产出水回注和采气于一体,开展了新型井下螺旋式气液分离器的研究。应用计算流体力学方法(CFD)对螺旋式气液分离器的内部流场进行分析,并研究了螺旋圈数和螺距对螺旋式气液分离器性能的影响。该结果为井下螺旋式气液分离的进一步研究提供了参考依据。     

高温应变栅丝蠕变对应变测量精度影响与补偿

接触式应变测量是材料和构件高温力学行为研究的必要手段,其测量精度是高温应变测量领域关注的热点,而应变栅丝的高温蠕变性能是测量精度的主要影响因素.本文首先根据材料蠕变机理分析应变片的蠕变特性,搭建高温应变栅丝蠕变电测的系统,基于诺顿蠕变规律与试验的测量结果,建立应变栅丝的高温蠕变模型.论文基于应变栅丝蠕变输出有限元模型,对栅丝蠕变输出的影响因素进行研究;最后建立了高温应变蠕变补偿模型,以提高高温应变测量精度,并取得了试验验证.     

下排气旋风分离器分离机理的实验研究

对下排气旋风分离器在不同运行工况和不同结构因素下的分离效率进行了实验研究,并分析了不同结构因素下分离器内的气固运动规律,结果表明,外筒体高度和导排管间距是影响分离效率的主要因素,倒杯形导流体的分离效果优于圆柱形导流体。     

微重力下气液分离特性的数值模拟

微重力下离心式气液分离技术以分离环境不受重力条件的影响而广泛应用于航天器流体技术、环境控制与生命保障系统等领域.本文对微重力工况下离心式气液分离特性进行了数值模拟研究,通过正交实验法分析在转速、入口速度、含气量、黏度、温度综合作用时,各因素影响的主次关系.结果表明,转速、含气量、温度、黏度对分离效率的影响比较明显,且随转速、含气量、温度的增加,分离效率逐渐增加,而随黏度的增加分离效率逐渐降低,入口速度对分离效率的影响较小,这与美国地面实验的趋势大致相同,分离效率在92％～94％范围内.研究结果可为我国空间站环控生保技术采用蒸汽压缩蒸馏方法进行尿液分离的进一步研究提供基础数据.     

两相流动分离性能与叶片偏转角的关系

本文应用力学原理,对气液(或气固)两相流动分离叶片进行理论分析,构造了以两相流动分离效率为目标的泛函表达式,求得分离效率仅仅与叶片出口处偏转角有关的结论。这个结论为设计两相流动分离叶片提供理论依据,把设计工作建立在更加科学和合理的基础之上。     

折线型折流板间隙内气液流动及分离特性

基于DPM与拉格朗日液膜模型,建立了折线型折流板间隙内气液流动分析模型,通过试验数据验证了模型的准确性.研究了折流板运行参数对分离性能的影响规律,结果表明,在一定程度上,随着入口流速的增大,分离效率会逐渐增大;因此在气液分离设备运行期间,适当增大折流板入口流速可提高分离效率;但压降会随之增大,提高系统能耗.液滴尺寸小于130μm时,随着液滴尺寸的增大,分离效率会缓慢减小;液滴尺寸大于130μm时,随着液滴尺寸的增大,分离效率会逐渐增大;因此,在此叶片结构下的入口液滴尺寸可在合理范围内尽量增大以提高分离效率;总体而言,液滴尺寸对压降影响较小.可为气液分离设备运行优化提供理论依据.