固-液旋流分离器结构优化模拟研究

采用计算流体力学方法与流体动力学分析软件Fluent,探讨了固-液旋流分离器的溢流口直径、锥角、圆柱段长度和入口直径等主要结构参数对其颗粒溢流率的影响,并在此基础上进行结构参数的优化。结果表明,锥角、圆柱段长度和入口直径过大或过小都不利于旋流分离器的固液分离,均存在一个最佳值。对于主直径为75 mm的单锥双入口固-液旋流分离器,最佳圆柱段长度为87.0 mm,最佳入口直径为16.0 mm,最佳溢流口直径为16.5 mm,最佳锥角为6.0°。     

油—水—砂三相水力旋流器流场数值模拟研究

采用计算流体力学软件FLUENT 6.3对水力旋流器内的流体流场、流动结构和颗粒运动过程进行了数值模拟研究,分析了三维速度分布、压力分布、流体流动结构以及颗粒运动轨迹等内部流场特性.模拟结果表明:内旋流压力较低,外旋流压力较高,其中在轴心空气柱区域压力最低,进口部位与管壁的压力几乎处在同一等值线上;对速度场模拟后发现,...     

排液槽对折板捕雾器性能影响数值模拟

为研究气液分离器内使用的折板式捕雾器的流场特性及排液槽对其性能的影响,利用流体动力学计算软件Fluent,采用Low-Re Stress-Omega模型和DPM两相流模型,对捕雾器气液两相流流场进行了数值模拟。通过对比安装排液槽前后捕雾器内流场,分析了排液槽对捕雾器流场速度、液滴运动轨迹的影响;发现排液槽能大幅提高捕雾器的除雾效率,10μm以上液滴基本能够全部去除,但是也会使除雾器压降急剧增大。最后研究了排液槽主要结构参数——折弯直径和长度对捕雾器性能的影响,发现增大排液槽折弯直径和长度均能增加除雾效率,但同时也会增大进出口压降。     

油-水旋流器流场数值模拟研究

采用改进后的双方程湍流模型和SIMPLE计算方法,对切流式单入口油-水旋流器内部流场进行了模拟研究。结果表明:旋流器内部三维流场各向异性,即同一位置流体在不同方向的流动参数变化很大,流体质点在不同条件下的运动轨迹、速度、分离特性等方面都有较大差别;圆柱段与圆锥段的流场在柱锥结合面发生变化,旋流器的主要分离过程在圆锥段完成;单入口旋流器的流场中心与几何中心有偏差,对流场的稳定和分离会产生影响。该模拟结果与他人所做实验结果比较接近,说明该模型和算法是可靠的,为旋流器的实际应用提供了参考。     

运载火箭芯级与助推级分离的数值模拟

采用动态重叠网格方法和双欧法,耦合求解非定常流动控制NS方程和6DOF运动方程,数值模拟运载火箭助推级和芯级的自由分离过程和附加外力作用下的强迫分离过程,并对芯级、助推级分离的主要影响因素进行分析。数值结果与试验结果吻合,表明动态重叠网格方法能正确预测火箭芯级与助推级间复杂的流动现象。根据数值模拟结果,给出助推级在不同分离工况下的分离参数及分离规律。     

火炮射击模拟试验装置机液联合仿真

炮口强冲击实现火炮动态后坐是一种新型的火炮射击模拟试验方法。针对该试验方法,采用振动理论分析了其力学原理。基于ATV软件及多体动力学理论,建立了某自行火炮的虚拟样机模型;分别采用ADAMS及EASY5软件,建立了动力系统的多刚体模型及液压系统模型;在以上模型基础上建立了火炮射击模拟试验装置的机液联合仿真模型,并对其进行了仿真研究。仿真结果表明该试验装置能较准确地模拟火炮实弹射击时的后坐动态特性,为该模拟试验装置的工程应用奠定了理论基础。     

气液同轴双离心式喷嘴喷雾特性

采用流体体积方法分析涡流器离心式喷嘴内部流动过程,采用单反相机和相位多普勒测速仪测量离心式喷嘴、气液同轴双离心式喷嘴的喷雾特性。发现涡流器离心式喷嘴内部流动的总压损失主要发生在涡流器槽道入口、收敛段和等直段。等直段使液膜厚度减小,喷雾锥角减小。离心式喷嘴喷雾粒径分布范围沿径向逐渐增加,轴向速度分布范围沿径向先减小后逐渐增加。气液同轴双离心式喷嘴喷雾特性受气液比影响很大,气液比小时旋流空气使喷雾锥角增加,粒径分布范围减小;气液比大时,气体膨胀压缩喷雾,使大液滴能够到达喷雾中心,喷雾外侧为二次雾化成的细小液滴。     

油-水旋流器颗粒体积分数及粒级效率数值模拟

为了研究油-水旋流器颗粒体积分数分布规律,应用计算流体力学数值模拟软件CFD,将湍流雷诺应力模型和多相流混合模型相结合,分别对单一直径颗粒分散相和由不同直径颗粒组成的分散相中颗粒体积分数和粒级效率进行模拟计算,得到油相云图、颗粒体积分数和粒级效率曲线。对比分析结果表明:油-水分离主要在锥段进行,轴心油核的大小随颗粒直径的变化而不同;大颗粒受到径向力作用大,容易分离;小颗粒受到水相阻力作用大,易从底流口排出;颗粒直径越大,分离效率越高。该结构旋流器对直径大于30μm颗粒分离效率较高。     

动态旋流器湍流流场的模拟研究

采用雷诺应力模型对动态旋流器湍流流场进行模拟.模拟结果与文献实验数据基本吻合,证明该模型的正确性.其中,轴向和切向速度的模拟结果和实际结果非常接近;径向速度的模拟将有助于旋流器结构及性能的分析.所建立的模型和所使用的计算方法为深入探讨动态水力旋流器的流场特性、分离机理及结构优化设计提供了一条有效的途径.     

分解炉内三维湍流流场数值模拟

针对某大型高性能分解炉的实际尺寸,用Realizable(带旋流修正的)k-ε模型,采用SIMPLE算法,二阶迎风差分格式,模拟了炉内三维湍流流场.计算所得的速度、压力分布与该炉热工标定的结果以及其实际运行的性能符合较好.     

基于偶极子理论的磁流变液流变特性模拟分析

根据磁性颗粒的偶极子理论,建立了磁性颗粒的三维动力学模型,模拟了三维状态下磁流变液磁性颗粒成链的过程,对影响成链速度的因素如磁场强度等进行了分析,结果表明:静态磁流变液的成链速度与磁性颗粒的体积分数、颗粒的大小及磁场强度成正比。对剪切速率为200s-1时磁流变液的动态特性进行仿真,结果发现:磁性链条处于一种动态平衡,但支链明显增多,导致剪切屈服应力下降。     

空气喷涂平面成膜的双流体模型模拟

针对欧拉-拉格朗日法建模的不足,采用双流体模型对空气喷涂平面成膜过程建模,其中液相粘附成膜过程使用壁面液膜模型,动态喷涂过程使用涂层沉积模型,研究了空气喷涂喷雾流场形成过程、喷雾图形和动态喷涂平面涂层厚度分布。模拟结果与现有研究结果对比表明,喷雾流场形成过程和液膜形态与使用欧拉-拉格朗日法模拟得到的结果一致,喷雾图形与实际喷雾图形变化规律相符,涂层截面厚度分布与β分布吻合。双流体模型可为研究空气喷涂涂料成膜机理及规律提供一种新的手段。     

Zn-Pb合金液相分离机制研究

根据Zn-Pb合金液相分离过程,建立了两相熔体中弥散相液滴粗化模型,并进行了模拟计算。通过试验对比,证实了该模型的理论合理性。     

管内高压气体冲击静态液柱的CFD模拟

为可视化内部流场,采用Fluent软件对警用脉冲防暴水炮炮管内高压气体冲击静态液柱的过程进行了三维数值模拟,得到了重力作用和无重力时的三维气液界面形状,分析了不同时刻管内的速度和压力变化情况,将压力模拟值与理论计算值进行了比较分析.从模拟结果可以看出,重力对于界面形状影响较大,液柱加速过程开始呈线性增加,当t>0.01...     

典型线性火工分离装置作用过程数值模拟及试验研究

针对目前线性火工分离装置的优化设计主要依靠试验验证,成本高且设计优化迭代慢的问题,采用任意拉格朗日-欧拉方法建立典型线性火工分离装置的数值模型。通过火工分离试验和光子多普勒测速试验对上述数值模型进行验证,发现该数值模型具有较好的精度。使用该模型研究上述火工分离装置分离瞬态过程的力学机理,并定量分析多种因素对分离装置重点部位等效塑性应变等关键特征量的影响。研究发现,芯药线密度、分离板削弱槽底部的圆角半径对分离装置的作用过程有重大影响。此外,保护罩材质、削弱槽开口角度、分离板槽结构尺寸等因素对分离过程也有一定影响,但其影响相对较小。研究结果可以为典型线性火工分离装置的优化设计提供基础。     

Brill流型的脉冲防暴水炮发射管内气液两相流流型

搭建了脉冲防暴水炮气液两相流动力研究的模化实验平台,对水炮发射管进行可视化研究的改装,通过高速摄影机来拍摄发射管内气液两相流气液界面运动的行为。简化了水炮的三维物理模型,应用OpenFOAM软件自带的大涡数值模拟模型(LES)对发射管内气液两相流进行流场仿真,得到了流型的演变过程。数值模拟结果显示脉冲防暴水炮发射管内气液两相动力过程的流型演变规律为:开始阶段为冲击流,但持续时间极为短暂;然后演变为环状流,持续时间较长;最后为气液掺混阶段的雾状流。数值模拟结果与实验结果吻合良好。     

离心式喷嘴雾化特性的数值模拟

利用FLIJENT软件对燃烧室离心式喷嘴的喷雾特性进行数值K-ε模拟.湍流模型采用标准模型,使用离散相模型(包括碰撞和破碎模型)追踪液滴运动轨迹,按非定常流动计算喷雾液滴在喷雾流场中的雾化情况.模拟结果给出了喷雾流场随着时间的变化规律,得到并分析了喷射压差、流量和喷雾锥角对雾化液滴尺寸、贯穿距的影响,数值模拟得到的结果与实验值吻合良好,为喷嘴结构及参数设计提供理论参考.     

基于欧拉多相流模型的空气喷涂喷雾流场模拟

基于欧拉多相流模型,模拟研究了空气喷涂喷雾流场特性。建立了喷雾气-液两相流模型和湍流模型,分析了喷锥的形状以及喷锥内涂料液相的分布规律和运动特性。结果表明:喷锥横截面为椭圆形,喷锥角为65°;喷锥截面内大粒径液相分布区域较小,小粒径液相在整个截面都有分布;喷锥短轴方向上,大粒径液相横向扩散速度略大于小粒径液相,长轴方向上,小粒径液相横向扩散速度明显大于大粒径液相。基于此,解释了实际喷涂中椭圆形涂膜短轴边缘区域分散的涂料膜较少,而其他边缘有大量分散涂料膜的现象。     

单个燃料元件热工水力三维数值模拟

针对在以往反应堆热工水力分析中采用一雏模型计算燃料元件径向传热及采用固定热流密度模拟包壳外壁热流量的情况,建立了运行条件下燃料元件及其周围冷却剂温度场和流场的三堆数值计算模型.考虑燃料元件功率的轴向分布和燃料芯块热传导率随温度的变化,运用标准k-e模型和壁面函数法模拟了冷却荆湍流流动和近壁区域粘性流动.经计算发现燃料芯...     

涡轮增压机组燃气轮机内气固两相流的数值模拟

基于欧拉-拉格朗日基本思想,将烟气看成连续相,将颗粒视为离散相,采用气固双向耦合和颗粒随机轨道模型,对某船用增压锅炉燃气轮机内气-固两相流动进行了数值模拟,并重点分析了不同直径固体颗粒在叶栅通道中的运动轨迹分布特点.数值模拟结果可为该型涡轮叶片的气动特性优化设计以及有效防磨措施的制定提供理论参考,以减轻固体粒子对叶片的...