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。     

储存喷气燃料中特征真菌的鉴定与生长特性

使用沙保氏平板培养基对储存喷气燃料进行真菌培养,并在沙保氏液体培养基中纯化特征真菌,观察特征真菌菌落及孢子形态,进行形态学初步鉴定。对特征真菌进行18S rDNA测序,将得到的DNA序列在美国国立生物技术信息中心网站上进行比对,最终鉴定储存喷气燃料中的特征真菌为芽枝霉属Amorphotheca resinae真菌。建立起燃料-水-菌落体系,在不同水质量分数、氧气体积分数和温度条件,研究Amorphotheca resinae真菌在燃料中的生长特性,并用颗粒计数器检测不同代谢速度下燃料颗粒污染度的变化。结果表明,较低的水质量分数、氧气体积分数和温度均能抑制Amorphotheca resinae真菌生长,从而抑制由真菌代谢引起的喷气燃料颗粒污染度变化,提高燃料洁净度。     

转速对动态旋流器流场影响的数值分析

根据计算流体力学方法,对采用不同转速的动态旋流器流场进行数值模拟,深入分析了转速对动态旋流器切向速度、静压以及湍动能的影响。计算采用雷诺应力模型和混合物模型。结果表明:转速对动态旋流器切向速度和静压影响非常大,不但影响其数值大小,对其分布趋势也产生明显影响;转速对动态旋流器湍动能的影响主要集中在旋转栅附近,在转筒后半段转速对湍动能的影响明显弱化,适当提高转速甚至有抑制湍流的作用。     

动态液-液旋流分离器油滴运动轨迹模拟

针对动态液-液旋流分离器油、水两相过程,从流体力学基本方程出发,采用雷诺应力模型、QUICK差分格式和SIMPLE算法模拟分析动态液-液旋流分离器内的流场;并以此为基础,采用离散相模型和多相流模型,模拟油、水两相分离过程和油滴运动轨迹.模拟结果表明:油滴粒径决定其在旋流分离器中的运动轨迹、速度及分离特性,大粒径油滴更易于向中心聚集形成油芯,油芯的形状与油滴的大小直接相关;动态液-液旋流分离器的主要分离过程在转筒内完成,油相分离效率随着油滴粒径的增大而提高.     

Amorphotheca resinae对喷气燃料影响试验研究

在一组油-水体系中接种喷气燃料特征真菌Amorphotheca resinae进行培养,另一组油-水体系作为空白对照,研究Amorphotheca resinae大量繁殖后对喷气燃料理化性能的影响。试验表明:喷气燃料的外观、颗粒度、水分离指数、酸值等受Amorphotheca resinae影响明显,密度、水反应、闪点、冰点等受影响较小。同时,该真菌的存在加剧了油罐的腐蚀,特别是界面生物膜的腐蚀更为严重。     

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.     

含弱约束结构受限空间油气爆炸外部火焰特性

构建了含弱约束结构受限空间油气爆炸实验系统,基于模拟实验对外部火焰特性进行了研究。结果表明:火焰形态变化主要受Rayleigh-Taylor不稳定、Helmholtz不稳定、斜压效应、热流推举作用的影响;火焰发展模式受初始油气体积分数影响,在低和中油气体积分数条件下,火焰发展模式为强爆燃;在高油气体积分数条件下,火焰发展模式为泄流后的定压燃烧;初始油气体积分数为1.79%时,火焰发展范围达到最大,高度为0.8 m,直径为0.6 m。     

悬浮固相颗粒对储集层基质孔隙的堵塞规律研究

应用胜利油区8个不同区块的岩心及注入水,采用岩心流动实验手段,研究了注入水中悬浮颗粒对储层孔隙的堵塞特征,发现悬浮颗粒对储层的堵塞特征表现为孔隙逐步堵塞和迅速堵塞两种类型;悬浮颗粒浓度低且孔径与粒径的比值较大时易形成孔隙避步堵塞;悬浮颗粒浓度大或孔径与粒径的比值较小时易形成迅速堵塞;悬浮颗粒对储层的堵塞程度、堵塞类型是颗粒浓度、颗粒粒径与储层孔喉匹配综合作用的结果;迅速堵塞特征的初始堵塞效果主要取决于孔径与粒径的匹配关系,最终堵塞效果主要与注入水中的颗粒浓度有关;高浓度的小颗粒对孔隙基质的堵塞特征表现为迅速堵塞。     

斜盘式轴向柱塞泵空化特性分析

针对斜盘式轴向柱塞泵的空化现象,建立了斜盘式轴向柱塞泵全流域模型,采用计算流体力学方法研究了全流域空化特性分布,分析了排油口负载压力、缸体转速和斜盘倾角等工况参数对全流域空化特性的影响规律。研究表明：空化主要发生在吸油区的吸油口、配流盘和柱塞腔区域,空化随气相体积分数增大而加重;排油口负载压力由10 MPa增至30 MPa,吸油口、配流盘和柱塞腔气相体积分数峰值分别由6.28%增至6.68%、5.91%增至7.13%、10.03%增至11.23%;缸体转速由2 200 r/min增至3 000 r/min,吸油口、配流盘和柱塞腔气相体积分数峰值分别由6.39%增至6.41%、6.26%增至10.54%、7.13%增至10.16%;斜盘倾角由3.64°增至5.64°,吸油口、配流盘和柱塞腔气相体积分数峰值分别由6.34%增至6.41%、14.7%降低至13.9%、10.16%增至11.66%。斜盘式轴向柱塞泵在实际设计中,排油口负载压力、缸体转速和斜盘倾角的取值在合理范围内越低越好,斜盘倾角取值存在最优区间。     

海水集料混凝土单轴受压力学特性试验研究

进行不同SAP体积分数和不同龄期下海水集料混凝土的单轴受压应力-应变全曲线试验,分析龄期和SAP体积分数对海水集料混凝土抗压强度、峰值应变、残余强度和弹性模量的影响。结果表明:SAP体积分数在30%以内时,不同龄期海水集料混凝土的破坏形式均为劈裂破坏;海水集料混凝土内部完全干燥时,其极限应变和残余强度均大于普通混凝土;海水集料混凝土的极限应变可视为弹性极限应变,可将其应力-应变全曲线分为上升段、下降段和平台段分别进行拟合。     

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°。     

大温差条件下碳纤维混凝土无约束变形试验

为了研究碳纤维、聚酯纤维对混凝土在自由条件下的约束作用,通过设计对碳纤维混凝土、聚酯纤维混凝土和素混凝土加热放热试验,比较掺入不同纤维体积分数的纤维混凝土在大温差条件下无约束自由变形的差异,并用温度线膨胀系数表达。对试验数据进行分析,得到体积分数为1%的碳纤维混凝土比素混凝土抗自由变形能力提高了38.8%,在本试验的各种体积分数中效果最好。结果表明碳纤维与混凝土,虽然热力学性能不同,但是二者结合之后碳纤维因其高弹性模量的特性,反而可以更好地抑制混凝土自由变形。试验效果也表明,随着施工工艺的完善,碳纤维体积分数可能会超过1%,碳纤维对混凝土性能的提升仍然有很大的帮助。     

碳纤维混凝土单轴受压应力-应变本构关系

碳纤维混凝土受压应力-应变全曲线研究是对其基本力学性能进行全面认识的基础,也是表现碳纤维混凝土基本受压特性的综合宏观反映。对9组（碳纤维体积分数分别为0,0.2%,0.4%,0.6%,0.8%,1.0%,1.2%,1.4%,1.6%）碳纤维混凝土试件进行了立方体和棱柱体抗压强度试验,结果表明碳纤维混凝土立方体和棱柱体抗压强度随碳纤维体积分数的增加呈下降趋势,峰值应变随碳纤维体积分数的增加呈增大趋势。基于各体积分数碳纤维混凝土的棱柱体抗压强度和峰值应变的试验数据,拟合得到了棱柱体抗压强度和峰值应变与体积分数之间的函数表达式。利用微机控制电液伺服压力试验机测定了9组碳纤维混凝土应力-应变全曲线,参照非线弹性理论的混凝土单轴受压应力-应变本构模型,根据测得的全曲线应力-应变数据,拟合得到了应力-应变全曲线上升段表达式参数和下降段表达式参数,最后给出了基于碳纤维体积分数变化的碳纤维混凝土单轴受压应力-应变本构方程。     

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。     

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...     

影响桨毂帽鳍助推效率的主要参数

为了分析影响毂帽鳍的水动力性能的各种因素,采用计算流体力学软件对粘性流场中毂帽鳍的敞水性能进行了计算研究,模拟了某型毂帽鳍在不同参数和不同进速系数下的效率变化曲线。通过对计算结果的对比分析可以得出:毂帽鳍的半径最好不要大于螺旋桨直径的1/3,否则会产生过大的反向推力,造成附加推力的下降;毂帽鳍要处于合适的安装角度范围内,才能使得它对螺旋桨的综合效率最大;轴向位置也存在一个最佳值,过大则桨对毂帽鳍的诱导速度会随之降低,而过小桨叶和鳍片之间的干扰会造成扰流,导致效率的下降。同时,从整个桨的静平衡和回收效率考虑,选定鳍叶数和桨叶数相同较为合适。     

水力旋流器湍流场数值模拟

应用CFD软件FLUENT对水力旋流器进行三维数值模拟,并对网格生成技术、湍流模型、离散方法及边界条件等问题进行了探讨。数值模拟所获得的轴截面上的压力场和速度分布规律与前人的研究结果基本吻合,验证了数值模拟的可行性。为进一步研究水力旋流器的结构优化和分离性能预测提供参考。     

DARPA2潜艇模型定常流动 黏性流场和水动力计算

为了进一步验证SA湍流模式模拟分离流动问题的能力,采用SA(C_υ=30)湍流模型,数值求解定常不可压缩的RANS方程,计算DARPA2潜艇模型定常流动黏性流场和水动力;速度-压力耦合采用SIMPLE方法处理,对流项采用二阶迎风格式,隐式迭代求解方程组。得到的数值计算结果与实验值符合较好。潜艇不同部分对水动力的贡献及受攻角的影响是不同的,升力系数随攻角的增加,艉附体的作用明显增强,而指挥台的作用不是很明显;指挥台和艉附体分别存在时,水动力系数随攻角变化的趋势与全附体时是一致的,曲线不存在奇异性变化。     

纳米颗粒对超临界二氧化碳流体传热特性的影响

针对超临界二氧化碳纳米流体,采用数值模拟方法研究了纳米颗粒体积分数、壁面热流密度对其在水平管内传热特性的影响。结果表明：当给定入口质量流量,纳米颗粒的掺杂会增大流体密度,入口流速因此而减小,不利于传热;但纳米颗粒的掺杂使得纳米流体热导率显著增大,这有助于提升壁面热流向体相空间的传输速率。因此纳米粒子体积分数越大,其体相流体温度在沿程方向上升温速率也越快。当壁面热流密度q=30 kW·m^-2时,纳米流体在沿程方向上均具有传热强化效果;在更高热流密度时,纳米流体仅在流动充分发展初期具有强化传热效果,在换热管末端其传热效果随体积分数增加显著恶化。     

氧气体积分数对油气爆炸特性的影响

作为燃烧和爆炸三要素之一,氧气体积分数的控制对于爆炸事故的防治具有重要意义。实验研究了氧气体积分数对汽油蒸气-空气混合物（简称油气）爆炸极限和爆炸压力的影响。结果表明：随着氧气体积分数的降低,油气爆炸下限呈一阶指数规律缓慢增大,油气爆炸上限呈线性规律迅速减小;爆炸极限范围由0.92%~3.76%缩小为1点,该爆炸极限临界点为1.22%,对应的临界氧气体积分数为11.4%;油气的最大爆炸压力和最大压力上升速率随着氧气体积分数的降低而减小,油气体积分数越大,氧气体积分数影响越显著。