较大流量多支管流量分配实验与数值模拟

许多烟气加热过程涉及到较大流量多支管流量分配均匀性问题．因此对这类较大流量多支管的流动情况进行了数值模拟和实验研究,得到了分配管内的流动规律及实现流量均匀分配的方法．实验表明,改进分配管结构,可以实现较大流量多支管的流量均匀分配．     

四支管钢板控冷结构喷嘴管出口流量均匀性

利用有限元耦合场数值模拟计算方法,对钢板控冷设备中四支管结构管路的流场进行了三维稳态数值模拟,分析了喷嘴管直径、喷嘴管高度、支管直径以及入口管进水流速等参数对各喷嘴管出口流量均匀性的影响. 模拟结果表明:喷嘴管直径、支管直径、入口管进水流速对各喷嘴管出口流量均匀性影响较大,而喷嘴管高度对各喷嘴管出口流量均匀性影响较小.     

超临界循环流化床下降水冷屏流量分配特性试验研究

针对350 MW超临界循环流化床锅炉的结构参数,建立空气-水试验台,模拟了超临界循环流化床锅炉在25％、50％和70％3种额定负荷下气液两相流在下降水冷屏并联支管中的分配特性.采用快关阀门法和分相测量法分别测量了下降水冷屏各并联支管内的体积流量含气率分布、干度分布、各相流量分布和差压分布.试验发现:在进口集箱干度为0.3～0.9的范围内,25％负荷下的体积流量含气率、千度分布和差压分布最均匀,并且随着锅炉负荷的增加,各并联支管内的相分配偏差增加;25％负荷下各并联支管内各相的流量分配均匀性最差,并且随着锅炉负荷的增加,各并联支管内流量分配均匀性得到改善.     

急冷换热器内的气体分配机理的探讨

本文对急冷换热器各换热管中的气体分配机理作了较完整的分析. 各换热管的流量分配不均匀性决定于换热管的阻力系数不均匀性和进口分配器的分配性能.当换热管的阻力压降远大于分配空间的动压时,进口分配器的分配性能就没有多大影响. 最后提出了根据模型试验数据来予测换热器原型上各换热管分配不均匀性的方法.     

超临界压力变压运行水冷壁中间集箱汽-水两相流分配特性的实验研究

超临界变压运行直流锅炉在启动和低负荷运行时,汽-液两相混合物通过水冷壁中间分配集箱后,在垂直水冷壁中要进行流量和相的再分配,存在着流量偏差较大和水冷壁出口汽温偏差较大的可能性,影响锅炉的安全运行.针对这一问题,以600 MW超临界锅炉过渡段水冷壁中间分配集箱及垂直水冷壁为研究对象,在压力10~21 MPa、分配集箱引入管质量流速400~1 200 kg/(m2.s)、干度0.7~1.0范围内,对垂直水冷壁管的分配特性进行了深入的实验研究.结果表明:影响分配集箱并联支管相分配和汽液两相流流量分配的主要因素为引入管质量流速、干度及分配集箱压力.随着分配集箱引入管质量流速的增加,相分配及流量分配的均匀性增强.当分配集箱的工作压力增加时,分配集箱并联支管间干度分配及流量分配的均匀性增加.并联支管间干度分配的不均匀性随着分配集箱入口干度的增加而减小,而入口干度对流量分配的影响规律较复杂,没有明显的变化规律.研究结果不但对保证超临界锅炉安全、高效运行具有重要的工程意义,而且为我国发展具有自主产权的超临界锅炉提供设计依据.     

车用微小通道蒸发器制冷剂流量分配特性

以整体平行流微小通道蒸发器模型为基础,从进口管相对集管位置、出口管相对集管位置、扁管与集管相对组合高度三方面对四流程蒸发器流量分配问题进行研究,并引入分别表示这三种相对位置关系的量纲一参数P′in、P′out及H.计算结果显示当P′in=0.591,P′out=0.402,H=0.239时,制冷剂流量分配均匀性最好.综合考虑这三种结构参数的影响,得到一种优化结构,使得流量分配的均匀性大大提高,不均匀度S比初始结构减小20%.     

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。     

输水工程中压力管道出口水流消能方法的试验研究

结合万家寨引黄输水工程,对压力管道出口高速水流的消能问题进行了试验研究.在无控制自由泄放的情况下,试验确定了多喷孔射流消能竖管周边的开孔大小、布置方式及建筑物体形尺寸.在落差大、流量变幅也大的情况下,确定支管长度为26 m,糙率为0.011 4时,两支管同时过水满足流量10.02 m3/s,且其消能率达到90%以上,保证了有压管流输水的运行条件和水流平稳进入西干渠.所得结论与实际运行情况相符.     

质子交换膜燃料电池系统引射器的数值分析

基于CFD方法建立了应用于质子交换膜燃料电池(PEMFC)阳极氢气循环系统引射器的三维数值模型,研究了其结构参数,如混合管直径、等压混合管收敛角、等容混合管长度、扩散管长度和角度对引射器回流比的影响.结果表明:回流比主要受二次回流管与吸入腔之间的压差和混合管进口面积影响;存在最佳的等压混合管收敛角、等容混合管长度和扩散管角度;扩散管长度和混合管直径越大,回流效率越高.     

平行流蒸发器制冷剂流量分配特性

采用标准k-ε模型和Eulerian模型对平行流蒸发器集管内两相制冷剂分配特性进行模拟,发现在集管加入分流管后,制冷剂流量分配不均匀性得到明显改善.在此基础上,分别对扁管插入集管的深度、分流管开孔率对流量分配的影响情况展开分析.发现当扁管伸入集管深度大约在分流管下方1/2时流量分配均匀性最好;对比不同开孔率时的流量分配情况,发现随着开孔率的增大流量分配均匀性先变差后变好,之后随着开孔率进一步增大,流量分配均匀性又变差.分流管在小开孔率下,需要注意与制冷系统中节流阀的匹配.     

基于互补式布浆的混合室内浆料流动特性

为了研究互补式布浆方式下混合室内的流动特性,分析了互补式布浆方法及混合室的结构设计,采用计算流体动力学(CFD)的方法,研究了混合室内浆料流动特性,分析了支管束横排和纵排支管间的混合效应,并对经混合室混合后的布浆效果进行了实验验证。结果表明,进入混合室的平行排管射流是一种相同直径不同流量的射流流动,从支管束横排来看,各支管射流间产生了较强的卷吸和干涉作用,使射流向中间位置偏转和集中,导致在混合室中间位置处流量较大,两边流量略小。上下对应支管间射流在混合室内也形成了强烈的卷吸、干涉,使两股不等量的射流在混合室内完成互补混合和平均。实验结果与计算结果相吻合,最大偏差仅为0.538%,优于采用单侧进浆的浆料分布,表明互补式布浆方法依靠混合室的掺混作用能够很好地实现浆料均布。     

排气三通管道分散流流动特性的数值模拟及分析

为减小排气T型三通管道中的局部压力损失,利用FLUENT软件对其分散流动特性进行数值模拟,分析支管与总管流通截面积比、夹角、质量流量比及流体温度对管道总压损失系数的影响规律。结果表明:总管流速和气体温度对总压损失系数影响不大,支管与总管质量流量比却对总压损失系数影响显著;分支管与总管夹角、分支管与总管流通截面比对总管-通支管总压损失系数的影响不明显,但对总管-分支管总压损失系数的影响显著。通过数值模拟和分析建议T型三通管推荐结构为分支管与总管夹角α=45°,分支管与总管流通截面比A3/A1的适宜范围为0.8~1。数值模拟结果与前人研究及试验结果比对,趋势一致,计算精度较高,可为类似汽车排气分流技术开发提供依据。     

先进冷却系统供水管路及喷嘴集管出口流速均匀性研究

根据现场实测数据对先进冷却系统(ADCOS)喷嘴集管及供水管路流场进行有限元计算,对流量分配管和喷嘴供水管在不同直径、不同入口流速条件下的流体状态进行了对比分析,得到了满足喷嘴集管需求的喷嘴供水管直径,为喷嘴集管的入口流态均匀性提供了保证,并研究了在此入口条件下具备多层阻尼结构的喷嘴集管的稳态流场状态,经过对喷嘴出口流速数据进行分析,可看出在设备能力区间,喷嘴集管出口流速具有良好的均匀性,标准差最大为02692,最小为00982.     

低浓度多相流管道冲蚀磨损数值模拟

液固多相流冲蚀磨损会严重影响管道的使用寿命。以某输油管线设计为研究对象,运用Fluent软件中的Mixture-DPM双向耦合模型研究低浓度颗粒的油水多相流管道流场变化,分析集输管线整体冲蚀速率分布,得到了不同管件冲蚀磨损较严重的区域。为了进一步研究冲蚀磨损的影响因素,选取3种不同的入口流速及原油含水率进行综合对比分析,结果表明：不同管件的冲蚀磨损区域各不相同;90°弯管磨损区域主要集中在外拱壁面,三通管磨损区域主要位于下支管右壁面,渐缩管磨损区域主要位于喉部区域及出口处,盲三通在盲端1/3处形成小型旋涡,且磨损区域主要位于盲端与下支管相贯线区域以及下支管右壁面处;冲蚀速率随入口流速的增加呈指数型增长,指数系数为1.89;随原油含水率增加,冲蚀速率呈倒"U"形变化,当含水率为20%时,冲蚀速率达到最大值。     

壳管式储能换热器中传热特性的分析

对一种可用于储存高温余热及电厂电网谷期电力的相变储能换热器装置进行了理论和实验研究，对装置在多种工况下工作进行了模拟实验，并用数值法从理论上求解了非稳态条件下相变储能换热器中凝固与强迫对流耦和的问题，分析了热交换流体入口温度、流量、相变材料厚度、流道长度等多种参数对装置换热性能的影响。     

利用壅塞原理均匀分配高炉各风口的喷煤量

应用纯气体的壅塞原理,对由空气和煤粉组成的气粉两相流的壅塞现象进行了理论和实验研究,提出了一种基于壅塞原理的可均匀分配高炉喷吹煤粉流量的新方法.结果表明,在现有高炉喷煤系统的各输送支管前安装一组具有相同几何尺寸的“喉形喷管”并满足适当压力条件时,两相流将在各喷管内发生壅塞流动.此时,其流速和流量将保持一致且不受后续管路条件不同的影响,从而可起到均化喷煤量的作用.实验测定了质量流量与出口压强的关系,定义了临界压强比可作为判定壅塞发生与否的依据,并找出了临界压强比与固气比之间的变化规律,给出了实用喷管的选择依据和使用条件.     

火焰在微细圆管中传播及其熄火现象

采用单步化学反应机理，假定流场满足Poiseuille分布，用热传导-组分扩散模型研究圆管中预混火焰传播特征和熄火条件。通过计算不同的壁面对流散热和气体流动速度下的火焰，得到火焰面形状的变化规律、火焰传播速度的曲线，分析出了微细圆管中熄火的规律：管道越细，熄火越容易；进口气流速度为0时的燃料消耗速率最小，但只有正的进口速度才有利于防止熄火。     

撞击流浓缩器蒸发能力的实验研究

采用蔗糖水溶液作为试验溶液,通过改变空气进口温度、液气质量流量之比、液滴加速管的长度等对撞击流浓缩器(ISC)的蒸发能力进行了研究。研究结果表明ISC的蒸发能力随空气进口温度的升高、液气比的减小而提高;在ISC中宜使用较短的加速管。     

热风在高炉热风围管中流动特性的模拟研究

对鞍钢2580m³高炉热风围管内热风流动特性开展数值模拟研究，探究各风口风量不均匀分配的内在机理.结果表明，在各风口尺寸相同的条件下，围管内的主体流动并非单纯的单向流动，而是存在返流.热风进入热风围管后，直接冲击热风围管0°处热风支管，导致此处风口风量较大;进入围管后的热风形成两股气流在热风围管入口正对面(即180°处)发生碰撞，导致对应风口风量较大;气流碰撞后部分产生返流，沿着热风围管下部和内侧逆向运动，在热风围管90°和270°位置处与正常运动的气流再次碰撞并汇聚进入此处支管，导致对应风口风量较大.通过对比分析鞍钢高炉风口参数调节措施发现，现场调节措施与本研究结果基本一致.     

电站锅炉过热器和再热器流量分布计算方法的改进

基于同屏支管根数、屏的节距和三通引入管对管组的流量分布有很大的影响 ,提出和实际结构相一致的离散模型计算方法 ,预测管组中的流量分布 .对进口三通涡流区对集箱静压分布的影响 ,给出了相应的实验结果 .以一台发生过超温爆管的锅炉再热器为例 ,分别应用离散模型计算方法和常用的连续模型计算方法 ,对管组的流量分布和炉内管壁温度进行了计算 .结果表明 ,离散模型计算方法的预测结果和实际情况相一致 ,改进了连续模型计算方法误差大的问题