等离子体发生器导流板结构优化研究

高效滤芯是空气净化器的关键部件,当空气净化器中流向高效滤芯部分的送风不均匀时,会导致滤芯利用率较低,从而影响滤芯的过滤性能.为提高滤芯的使用效率进而改善装置的净化性能,可以在风机和高效滤芯之间放置导流型等离子体发生器,利用发生器的导流板使送风气流更均匀的吹向滤芯.为探究适宜的导流板结构参数,采用数值模拟的方法对不同结构参数导流板下的流动过程进行分析,通过对比滤芯使用率和送风均匀性等指标,给出适宜的导流板长度和张开角度设计方案.研究结果表明,对于本文研究的净化器尺寸,导流板设计长度为100 mm、张开角度为10°时的送风更均匀.优化后的尾部导流板结构简单、设计合理、使用方便,分散了送风气流的方向,更有利于提高后端高效滤芯的利用率和使用寿命.     

板翅式换热器入口结构内流场的数值模拟

利用PIV粒子图像测速仪和CFD数值模拟的方法,对板翅式换热器入口结构改进前后的流场进行实验测量和数值计算,获得入口结构内部不同剖面处的流场分布图,发现了流场的流动与分布规律,由于原始入口结构的不合理导致漩涡、回流等现象存在,使得其内部轴向以及径向的物流分配极不均匀．而对于在入口结构1／2高度处添加开孔分流板的改进型结构,不仅在换热器入口结构长度方向（z方向）上,而且在所测截面的y方向,物流分配的均匀性有了很大改善,流场分布更加合理．而且,实验结果和数值模拟结果相符合.     

90°方截面弯管内加装导流板的优化研究

许多工程中的弯管都存在严重的磨损和积灰问题,流场分布不均是主要原因之一.应用计算流体力学软件Phoenics对90°方截面弯管内气固两相流进行了数值模拟.模拟采用κ-ε双方程模型和IPSA两相流模型,以速度、压强等参数的流场分布图形方式输出模拟结果,分析了弯管内气固两相流流场的分布规律.弯管内不加导流板时,流场分布不均匀.在弯管中加装导流板具有均匀流场的作用,为管道磨损和积灰问题的解决提供了一条有效的途径.通过模拟分析得到了在弯管内加装导流板的最佳条件:导流板数量为3块,板的圆心角为70°,内侧板和中间板的起始位置为10°、外侧板的起始位置为0°,板间距内外两侧小、中间大.     

脱硫塔弯道导流板流场均化效果数值分析

从脱硫塔弯道结构特点和方便安装的角度出发,设计了弧形导流板和栅栏式导流板,在循环流化床烟气脱硫塔入口弯道以及塔底弯道处各添加与其结构适配的导流板,以降低由于烟气流动惯性产生的偏流。研究利用数值模拟方法,采用Standard k-ε湍流模型对添加导流板前后的塔内流场展开计算分析。结果表明,未添加导流板之前,烟气集中流向弯道外侧,相同截面烟气流量差异较大,通过外侧文丘里管的气流速度为69 m/s,而内侧文丘里管的流速是40 m/s,流量偏差系数值σ_r是0.358,流场均匀性指标不合格。增添了导流板后,烟气偏流现象缓解,内外侧文丘里管的气流速度均达到60 m/s以上,σ_r值下降为0.162,流场均匀性达到合格标准。弯道导流板优化方案提高了流场均匀性和烟气脱硫效率,以较低的结构变动代价实现了内部气道优化。     

LNG船舶球形货舱风阻力的数值模拟

为获得LNG船舶更准确的风压分布和更多的风场细节,只对LNG船舶的货舱风阻进行数值分析,忽略船体以及其他上层建筑部分.选用RNG k-ε湍流模型和大涡模拟方法对均匀风场中的LNG船舶球形货舱绕流进行数值模拟.为验证数值方法和网格划分的合理性,对均匀风场中的半球体绕流进行数值模拟,计算结果与风洞试验的数据吻合很好.对LNG船舶球形货舱的绕流场和风压分布分析发现,大涡模拟方法对漩涡流动的模拟有较好的效果.     

袋式除尘器流场动态测试及优化

采用热线风速仪及建立袋式除尘器实验装置对袋式除尘器内部流场气流分布进行测试,应用CFD对其气流分布进行数值模拟与实验对比。利用计算机模拟诊断得出流场分布不均匀产生的原因,提出流场改进措施及结构优化参数。研究结果表明:流场的不均匀性主要是入口风速过高和袋室的结构不合理造成的;计算机模拟结果与实验结果基本吻合,表明用CFD模拟方法替代试验进行流场的研究是可行的。     

高低温试验箱内温度场实验及数值研究

高低温试验箱内部循环风速的大小对试验区的温度变化速率和温度场均匀性有着关键性作用,为了提高温变速率和温度场的均匀性,以内箱体积576 L的高低温试验箱作为研究对象,通过数值模拟分析6种送风方案(送风风速依次为1、2、3、4、5、6 m/s)下试验箱内试验区的温变速率、温度场,并计算分析能量利用系数.结果表明,方案1、2、3的温度场均匀性较差,故排除.然后再对方案4、5、6做进一步的流场和温度场分析,排除方案4.最终通过对回风口的风速和温度的不均匀系数的计算结果进行比较可知,该型号试验箱的送风风速可选择为5～6m/s.     

微型离心风机内部流场的三维模拟与分析

采用修正的k-ε湍流模型对某一微型离心风机内部流场进行三维数值模拟,其结果与试验结果的对比表明,数值模拟具有较好的准确性和可信度.通过对数值模拟结果的分析捕捉到了风机内部许多重要的流动现象,发现压力和速度的分布具有明显的不对称性,靠近出口处更加显著.同时还发现风机出风口的流量和流速的分配也很不均匀.     

基于流场诊断的燃煤电站SCR系统喷氨优化及试验验证

为实现SCR系统的安全高效运行,采用CFD数值模拟技术开展660 MW燃煤电站SCR系统流场优化.根据喷氨格栅前烟气流动特性解析喷氨支管阀门权重,基于权重阀开展喷氨优化研究.分析了优化前后首层催化剂入口截面烟气速度/浓度分布特性,搭建冷态模化试验装置对数值模拟研究结果进行验证.研究结果表明:导流板合理优化布置可有效改善流场分布的均匀性,速度标准偏差可相对减少约71.30%;基于权重阀优化喷氨使喷氨特性与烟气流动特性匹配良好,改善了浓度分布的均匀性,浓度标准偏差相对减少约24.95%;冷态模化试验值与数值模拟值吻合良好,两者偏差仅为3.08%;流场/权重阀喷氨优化协同作用能够最大限度提升燃煤电站SCR系统的工作性能.     

选择性催化还原脱硝系统烟道中导流板设计数值模拟

采用Fluent对4种选择性催化还原(SCR,selective catalytic reduction)脱销系统烟道弯曲段导流板设置方案进行了模拟,模拟过程基于标准K-ε湍流模型和2D模型,通过对速度分布图和进出口压力降的分析,探讨了导流板设置对烟道出口速度分布、压差和能量损耗的影响,得出结论:在烟道中设置导流板,可以显著改善流场的分布.而合理的导流板设计不仅能使流速变得均匀,而且还可以降低烟道的能量损失和压降.当导流板设计过大时,虽能更好的改善流场,但因其本身对流体阻力的增大,将导致烟道的能量损失和压降增大.研究结果对SCR脱销系统的研发提供了参考.     

变截面烟道内导流板与布风板对再热器入口流场影响

为了分析导流板和布风板对变截面烟道内再热器入口速度分布均匀性的影响,基于N-S方程,首先对无导流板和布风板的原始烟道进行了三维流热耦合数值模拟研究;然后与仅安装导流板和同时安装导流板与布风板的烟道模型计算结果进行了对比。得到了三种不同结构条件下扩张段内流场,以及再热器入口截面速度场标准偏差系数的对比结果与变化规律。结果表明:(1)在无导流板和布风板的原始烟道中,烟气在扩张段内的速度分布极其紊乱,进而造成再热器入口速度分布极不均匀;(2)导流板的安装有利于提高再热器入口速度分布的均匀性,相对于无导流板和布风板的再热器入口截面的标准偏差系数C_v降低了15%;(3)布风板的安装不仅能够提高再热器入口速度分布的均匀性,而且能够改善布风板上游扩张段内部速度的分布情况,标准偏差系数C_v与无导流板和布风板的烟道流场结果相比降低了30.3%。     

强制对流烘箱内温度场均匀性研究

强制对流烘箱进、回风口的布置是影响箱内的温度场均匀性的关键因素,为了研究开发出更高性能的烘箱,通过数值模拟和实验测试的方法,研究了5种不同进、回风口形式的箱体构造设计方案(双边送风后置回风、双边送风置顶回风、单边送风对向回风、单边送风置顶回风、背部送风双边回风)下箱内的温度场流场,通过分析监测点温度、检测面平均温度,并计算能量利用系数和不均匀系数,结果表明单边送风对向回风是最优方案。优化后烘箱与原方案相比能量利用系数提高17.5%,温度、速度不均匀系数风别降低了26.5%、48.6%。实验测量得整体最大温差为2.5 K。整体最大温差降低了59.7%,温度场流场均匀度提高。     

空调列车室内流场的数值模拟

运用 K-ε紊流模型对 K2 5型空调列车 (硬座车 )室内气流组织 ,主要是速度场进行了数值模拟 .采用有限单元法和交错网格 ,将送风气流与车厢形状及障碍物作为一体考虑 ,研究了送风方式和送风速度对空调列车室内流场的影响 .结果表明 ,送风方式对空调列车室内流场影响较大 ,而送风速度在 2～ 3m/ s范围内 ,对空调列车室内流场影响较小 .研究结果对空调列车室内气流组织优化设计及舒适性评价提供了依据 .图 9,表 1,参 8     

冬季夜间乘员舱内热环境及人体热舒适性研究

采用试验与数值模拟相结合的方法对冬季夜间乘员舱内热环境不均匀性进行了研究,得到不同送风模式下乘员舱内温度、速度不均匀度.接着基于Stolwijk人体热调节模型,采用Berkeley热舒适评价模型对乘员热舒适状态进行模拟,对比分析了2种送风方式下的人体热舒适性.最后通过对实际送风工况、基于相同送风焓值的等温送风工况以及基于驾驶员前方等效来流的均匀热环境工况的研究,发现在不均匀热环境下人体更易处于不舒适的状态.     

人工环境室内湿度场的数值模拟和优化

采用FLUENT离散相模型对环境室内水滴的蒸发过程仿真模拟.研究了喷入液滴直径、送风速度和送风温度对环境室内流场、湿度场的影响.计算结果表明:喷入液滴直径越小、送风温度越低时,湿度场的均匀性越好;增大送风速度,湿度场能更快达到稳定.综合考虑经济性和湿度场均匀性,对于该计算模型,在送风温度为320 K、送风速度为18 m/s时得到最优的液滴直径为10μm;在送风温度为320 K、液滴直径为2μm时得到最优送风速度为18 m/s.     

遗址博物馆特殊环境温度场调控系统的设计及优化

为保护遗址博物馆中的文物,确定适宜遗址文物长久安全保存的空气温度参数,根据遗址博物馆的特殊复杂环境("大气-文物-土壤"多参数耦合),研制了遗址文物适宜的封闭式多场耦合实验舱本体及空气温度调控系统。该多场耦合实验舱既包括上部空气环境,也包括底部土壤环境,采用了对下部遗址文物影响最小的低风速上进上回送风方式以满足遗址文物的坑道陈列模式。在舱内换气次数固定的情况下,空气温度调控系统通过铰链机构调节送风角度以优化实验舱内部的气流组织。通过实验并借助CFD软件FLUENT,研究了送风角度对实验舱内部温度场及流场的影响,获得了优化方案。实验及数值模拟结果均表明,对于所设计的多场耦合实验舱,小角度送风有利于实验舱内部温度场及流场的均匀分布,同时可降低系统能耗。研究结果可应用于汉阳陵或兵马俑这类坑式陈列,并可为送风式舱体结构的温度场分布研究提供参考。     

折板除沫器流场与分离效率的数值模拟

选取颗粒输运多相流模型和RNGk-ε湍流模型,运用ANSYS12．1软件的CFX模块对折板式除沫器内部气液两相流场及分离效率进行了数值模拟．通过数值模拟所得液滴的运动轨迹、速度、压力和漩涡分布来深入分析内部流场情况,为优化除沫器结构设计,改进其力学性能提供理论基础．数值模拟计算结果表明,在不同液滴直径下除沫效率随转折角、级数、折板间距和气流速度都有一定的变化规律．该计算结果与已有理论计算及实验结果保持一致,对进一步修正完善理论计算和工业设计具有指导意义．     

光照UASB反应器的CFD模拟研究

为优化光照上流式厌氧污泥床(UASB)反应器的设计运行,通过计算流体力学模拟技术对光照UASB反应器内部流场进行数值模拟分析．数值模拟采用标准RNG k-ε模型,通过对单向流和两相流的分析,考察反应器内部流场在不同高度和不同上升流速的情况下的流速分布和污泥状态．模拟结果表明：对光照UASB反应器进行单相流模拟,发现在进水处流速较高,随着高度升至0.12 m处,流速逐渐稳定下来;对光照UASB反应器进行液-固两相流模拟,发现上升流速为0.887 m/h的污泥分布较为均匀,随着上升流速的增加,污泥的分布越来越不均匀,污泥层高度也随之增加,当上升流速大于1.774 m/h时,对污泥层的提升较小．     

油水旋流分离器数值模拟优化研究

采用计算流体动力学（CFD）软件中的雷诺应力模型（RSM）对油水分离旋流器内部流场进行了数值模拟,研究发现采出液在进口处的相互流动干扰对油水分离效果有重要影响,据此提出了一种新型结构——带有空间阿基米德螺旋线进口流道和导流螺旋的油水旋流分离器。进一步的优化设计和性能试验表明：空间阿基米德螺旋线进口流道和导流螺旋实现了平滑过渡,从而得到较稳定的流场和较高的分离效率。     

制冷系统中水平管降膜式蒸发器内部流动数值模拟

采用FLUENT两相流VOF模型,对制冷系统中水平管降膜式蒸发器内部流场进行了数值模拟,研究了蒸发器内部蒸发管的不同布管方式对蒸发器内部流场的影响.计算结果表明:由于蒸发器入口制冷剂液体的滴落速度较小,而蒸发器内部气体流速相对较大且流场不均匀,因此导致液体垂直下落过程中受流场的影响较大;针对入口制冷剂流速不大的情况,预留水平的气流通道有助于改善蒸发器内部流场;较大宽度的气流通道有助于蒸发器内部流场的优化,该研究中满液式蒸发所占的比重较大,所以上部预留较小宽度,下部预留较大宽度有利于整体流场的优化.