同轴对置撞击流吸收器流场特性的三维数值模拟

采用商用FLUENT软件中的标准k-ε模型,对同轴对置撞击流吸收器的流场特性进行了三维数值模拟研究,揭示了其中流体的主要流动规律,并对其速度场和压力场进行了分析,为同轴对置撞击流吸收器的优化和改进设计提供了基础数据和理论依据.     

撞击流对喷雾燃烧强化机理的数值模拟

为了掌握液体燃料喷雾撞击燃烧过程中不同流场条件对燃烧过程的关键影响因素及其影响规律,进而探索不同流场条件对喷雾撞击燃烧过程的强化机理,采用数值模拟方法对同轴对置式双喷嘴撞击流喷雾燃烧进行研究.结果表明:燃料质量流量相同时,双喷嘴撞击流对燃烧存在明显的强化作用;随着入口速度的增加,燃料蒸发与反应速率提高,燃烧温度增加;两喷嘴存在一个最佳间距,使得燃烧效果最佳,随着喷嘴间距的增加或减小,燃烧反应都会减弱;喷嘴夹角为180°时,燃烧效果最佳,随着喷嘴夹角的减小,蒸发速率会增加,燃烧反应会受阻.     

浸没循环撞击流反应器压力波动信号的小波分析

为了深入了解反应器中压力波动的频率特性及产生原因,基于小波变换方法对浸没撞击流反应器中测得的压力波动信号进行分析·从不同尺度上提取信号并计算波动能量,并对压力波动信号在频域上的分布进行分析·确认波动能量主要集中在1kHz之下的范围内,对能量空间分布的分析证明了波动强烈区域是关于轴及关于撞击面对称的·根据强烈波动空间位置的不同将波动频率划分为三个范围,并分析了各范围波动产生的原因·随螺旋桨转数的增加,各尺度的波动能量总体增强,频率分布有一定的变化·对强度的体积积分结果显示主流体旋涡产生的波动能量占主要部分·     

浸没循环撞击流反应器中微观混合的影响因素

介绍了撞击流的基本原理和浸没循环撞击流反应器的结构,利用α-萘酚与对氨基苯磺酸重氮盐之间的串联竞争偶合反应对浸没循环撞击流反应器中微观混合的影响因素进行了研究．结果表明,提高螺旋桨转速、减小流量体积比可以提高微观混合效果;反应物初始浓度与分隔指数的关系验证了一定转数下微观混合时间只能达到一定的数值．     

同轴撞击流浓缩器浓缩稀硫酸的数值模拟

在理论分析的基础上建立了同轴撞击流浓缩器浓缩稀硫酸的理论模型,并用R-K法进行了数值模拟。结果表明撞击流浓缩器可以强化传递过程,用它浓缩稀硫酸是可行的。     

四喷嘴对置式撞击流的数值模拟

通过实验测量和数值模拟(Realizable к-ε湍流模型)相结合的方法研究了四喷嘴对置式撞击流的流场,得到了两者相吻合的结果。模拟结果再现了装置内的分区流动情况;通过对模拟数据分析,计算出了回流比沿装置轴向的分布,发现喷嘴顶部高度和喷口速度的大小对顶部空间的回流比分布影响明显;而喷嘴顶部高度和喷口速度对喷嘴以下空间的回流比分布影响甚小,大约距喷嘴2倍装置直径距离后喷嘴以下空间回流消失。     

不同湍流模型比较模拟撞击流

构造了计算撞击流流场分布的数值简化模型,并用有限容积法对间距为H的两个对置平板喷嘴间的湍流作用区域进行数值模拟研究．数值模拟采用了三种湍流模型：标准的k-ε模型、RNG k-ε模型（renormalization group k-ε model）以及雷诺应力模型．数值模拟数据的有效性通过将模拟结果与由对环境温度下两对置喷嘴之间的撞击流试验的结果比较得到证实．通过与实验数据的比较发现,由于考虑了平均流动中的旋转及旋流流动情况,RNG k-ε模型在撞击流区域获得的结果要好于用标准k-ε模型和雷诺应力模型获得的结果．     

撞击流浓缩器浓缩溶液的数学模型

在理论分析的基础上导出了撞击流浓缩器浓缩溶液的数学模型,并通过实验结果验证了模型的正确性;计算结果得到了浓缩器内气、液温度和速度及液滴浓度和累积蒸发量沿轴向位移的变化。     

撞击流浓缩器浓缩溶液的数学模型

在理论分析的基础上导出了撞击流浓缩器浓缩溶液的数学模型，并通过实验结果验证了模型的正确性；计算结果得到了浓缩器内气、液温度和速度及液滴浓度和累积蒸发量沿轴向位移的变化。     

撞击流浓缩器浓缩溶液的数学模型

在理论分析的基础上导出了撞击流浓缩器浓缩溶液的数学模型,并通过实验结果验证了模型的正确性;计算结果得到了浓缩器内气、液温度和速度及液滴浓度和累积蒸发量沿轴向位移的变化.     

大喷嘴间距对置撞击流径向速度分布

采用ＤＡＮＴＥＣ公司的三维激光动态粒子分析仪（Ｄｕａｌ ＰＤＡ）测定了大喷嘴间距同轴对置两流肌及四流肌撞击后的径向速度分布。实验结果表明不同喷嘴直径及射流速度时大喷嘴间距两汉肌及四汉肌撞击后的最大径向速度与射流初速度、喷嘴直径和喷嘴间距有关,最大径向速度对应的径向距离与喷嘴直径无关,径向速度分布具有相似性。     

撞击流气固两相流动中曳力模型的分析

为研究水平对称撞击流中气固两相曳力模型对球形颗粒运动的影响,运用FLUENT软件对spherical、stokes-Cunningham模型以及一种新型曳力模型下的气固两相流进行了数值模拟。新型曳力模型利用FLUENT中用户自定义函数(UDF)程序实现。采用欧拉-拉格朗日方法计算流场速度分布、进出口压力差、颗粒在撞击流装置停留时间以及颗粒运动轨迹。结果表明,采用新型曳力模型模拟撞击流气固两相流动,其速度分布基本关于撞击面对称分布。对于不同曳力模型,气固两相撞击流装置进出口的压力差在24. 9～25. 0 Pa之间。采用新型曳力模型模拟颗粒在撞击流装置停留时间主要分布在0. 4～1. 0 s,其颗粒运动现象与实验结果在定性上是一致的。     

水力旋流器内部流场的数值研究

在PIV实验验证的基础上,利用RSM雷诺应力模型和VOF两相流模型对50mm水力旋流器内部流场进行了系统的数值研究.结果表明:旋流器内静压从器壁至中心逐渐下降,静压为0处即为空气柱边界,空气柱内为负压,空气柱的存在增加了分级过程的能量消耗;旋流器内切向速度分布符合组合涡特征,内部为强制涡运动,外部为半自由涡运动;零速包络面是轴向速度方向发生改变的转折面,其上部为柱形,下部为锥形,柱形段直径约为溢流管的23倍;在外旋流区域径向速度方向从旋流器器壁指向中心,内旋流区域存在方向相反、位置相对的径向速度,空气柱内径向速度基本为0.     

机舱通风口冲击射流湍流特征分析及验证

以机舱个性化通风口为背景,对自由射流加壁面冲击射流,采用几种湍流模型数值分析了10倍冲击高度、雷诺数为9,000的气流遇到冲击板后湍流脉动、流动转折等流动特征.探讨了湍流模型对冲击射流关键位置平均速度、脉动速度以及雷诺应力等流动参数特征的模拟能力,通过与实验测量结果的对比,确定了湍流模型在冲击射流中的适用性和局限性.综合来看,Relizable k-ε模型可以得到与实验值较好的符合度,但在近壁面区域会略有偏差.分析结果认为将RANS和LES组合将是开展实际机舱内通风口射流研究的最佳策略.     

撞击流反应器停留时间分布

在直径300 mm、高500 mm的冷模装置上,以水为介质,KC l饱和溶液为示踪剂,测定了两喷嘴及四喷嘴撞击流反应器的停留时间分布,探讨了流量以及喷嘴数量对停留时间分布的影响。结果表明:流量相同时,增加对置喷嘴数量可明显改善反应器内混合效果;利用前短路Γ混合模型和组合模型对实验数据进行了关联,并对两种模型的特点进行了分析比较;模拟计算结果显示:模型可以很好地描述撞击流反应器的停留时间分布。     

复式断面明渠平面准二维流场的数值模拟

通过简化宽浅明渠二维水流运动方程，得到垂线平均流速在横在横向变化的微分方程式。以此为基础，建立了一个模拟复合断面明渠平面流场的准二维水流计算模型，通过实例对模型进行了验证和对比，并分析了横向无量钢紊乱流粘性系数的取值对计算结果的影响，结果表明，该方法的计算精度明显优于传统方法。     

潮汐水域流速场和温度场的数值模拟研究

结合拟建的深圳前湾电厂冷却水工程实际,对电厂温排水排入附近海域的流速场和温度场进行了平面二维数值模拟。将流速和潮位的计算结果与实测资料进行了分析比较,二者吻合良好。在此基础上,对电厂温排水的温度影响范围及取水温升进行了数值模拟预报,为工程设计和环境评价提供了依据。     

圆形浸没射流冲击下有关压力梯度的理论分析

对圆形轴对称射流冲击下的轴向、径向压力梯度值进行了理论计算、就引射、局部换热系数径向分布峰值出现的位置及机理进行了分析、讨论,计算结果与浸没射流的实验结果符合较好,压力梯度的存在决定了浸滑射流的径向换热分布形状,而Ｒｅ数只是控制其换热的强弱。