氧煤燃烧器内湍流气固两相流动数值模拟

通过对旋流泵内部流道进行三维造型,利用雷诺时均方程、双方程湍流模型并结合simplec算法对其内部三维固液两相流场和清水单相流场进行了数值计算,得到了固相不同体积浓度、不同流量下的分布规律,并研究了外特性的变化规律。模拟结果表明:固相在叶片工作面分布较多;在叶轮里离后盖板越远,浓度越高;无叶腔分布浓度大于叶轮分布浓度;固相浓度的增加会引起扬程的减小。

采用雷诺时均n-s方程和rngk-ε湍流模型,使用多相流模型中的混合物模型,通过商用软件fluent,对自吸时旋流自吸泵内气液两相流场作了数值模拟.在对蜗壳流道和叶轮流道进行网格划分时,尺寸扭曲率为0.78.根据模拟结果,将泵内两相流场的静压分布,与单液相时的静压分布作了对比,并比较了叶轮内气相与液相相对速度的分布情况.另外,对含气率的分布情况作了分析.结果表明,自吸时气液两相状态下的静压稍小于单液相状态下的静压;泵内的主要流动是液相通过相间作用夹带气相的流动,液相速度略大于气相速度;靠近泵出口的两个叶道内,有气相的积聚,含气率较高.

应用cfd软件对空气钻井环空气固两相流动进行数值模拟研究。模拟结果显示,不同入口速度条件下,压强分布的趋势基本一致,气体入口速度越大,压强速率变化越快;在斜井中,空气和岩屑的速度分布并不均匀,环空区域明显大于近壁面区域,最大流速发生在井筒环空区域上部,当气体流速与岩屑速度接近时,携岩效果并不理想;井筒内岩屑浓度的分布并不相同,环空区域岩屑的平均浓度明显大于近壁面处。

以川渝地区油气田现场空气钻井用潜孔钻头为模拟对象,根据实体模型、底部包络面和实钻井眼建立流场模型,采用rngk-ε方程作为气相湍流模型,用拉格朗日粒子追踪法描述固相,进行潜孔钻头的旋流场数值模拟。研究结果表明:气相在喷嘴出口形成的扇形面积小,未完全覆盖钻齿,钻齿处岩屑携带效率低;转盘转速对井底流场影响很小;钻头中心区域和切削结构中部(径向狭长区域)存在回流;流量分配不均和回流影响携岩效率和钻进速度;借鉴pdc钻头水力结构的设计思路,在潜孔钻头每个切削结构中心位置增加1个喷孔,在潜孔钻头中心增1个中心喷孔,发现改进后钻齿上分配的气量明显增加,过流流速增大,钻头中心区域回流现象基本消除,改进后结构有利于及时清除岩屑,减少重复切削,可以提高机械钻速以及延长钻头寿命。

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利用计算流体动力学技术对用于空调净化领域的高效过滤器(highefficiencyparticulateairfilters,hepa)内的气-固两相流动特性进行数值研究,该高效过滤器由交错排列纤维组成。模拟时,计算不同运行条件下过滤器的压力损失及不同粒径范围过滤器的捕集效率,并将数值计算值和文献中的经验模型计算值进行了比较。结果表明:和其他经验模型比较,过滤器压力损失的数值预测值和实验关联式吻合较好,误差在2%以内,预测结果也表明,随着迎面风速的增加,过滤器压力损失呈线性增加;在过滤器中不同粒径范围的微细颗粒捕集机理也不同,对于本文所研究的过滤器,粒径小于0.2μm时,主要由布朗扩散起作用,粒径大于0.5μm时,惯性碰撞贡献较大,而粒径位于0.2μm～0.5μm之间时,两种机理作用都较弱,因此过滤器的捕集效率在该范围出现最小值。

采用mixture多相流模型、realizable湍流模型与simplec算法,应用cfd软件fluent对内混式自吸泵自吸过程的气液两相流进行了数值模拟。通过分析不同含气率条件下流场的压力分布、速度分布、气相分布,探讨了气液两相介质在泵内的运动情况,一定程度上揭示了内混式自吸泵自吸过程的内部流场变化规律,为自吸泵的设计提供更多的参考依据。

驻极体空气过滤器内气-固两相流动数值模拟技术的研究进展——随着计算机硬件的发展,基于颗粒尺度模拟微细颗粒在驻极体空气过滤器中的团聚和沉积变成可能。回顾了驻极体空气过滤器内气固两相流动数值模拟技术的发展过程,概述了研究成果,指出了亟待解决的问题。

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侵蚀。

基于新型水冷球床反应堆,以水和空气为工质,分别在直径为2、5、8mm的玻璃球填充圆管形成多孔介质通道中,对竖直向上气-液两相流动阻力特性进行了实验研究。结果表明,阻力压降随着气液流量的增加而增大,并且与流型存在一定的对应关系;在相同流动条件下,颗粒直径和孔隙率对压降有明显影响。结合实验所得的234组实验点,对两类阻力关系式(分相模型关系式和均相模型关系式)进行了比较和改进。结果表明,基于分相模型的关系式一致性较好,但随着颗粒直径的增加其偏差值增大;现有的基于均相模型关系式预测值与实验值相差较大,而改进的均相模型关系式与实验值吻合较好。

通过利用9-26型高压离心风机,对排粉风机在风机叶轮不同转速、不同出口速度场条件下的风机出口两相流浓度进行了测量,测量发现除内侧附近区域外,沿着风机出口朝向外侧的方向固相浓度逐渐增高.测量结果给利用排粉风机出口的固相浓度分布特性来进行含粉气流的浓淡分离提供了参考.

建立了高炉冷却壁三维物理模型。采用大型cfd软件flunt6.8中的欧拉多相流模型,对高炉冷却壁冷却水管内的液固两相流三维流动和污垢清洗特性进行了数值模拟研究。分析了流体的流速、固体颗粒的粒径、体积分数对流体的流动、清洗强度及清洗均匀的影响。结果表明:流体的湍流强度、壁面污垢清洗强度和压力降均随流速、颗粒粒径和体积分数的增加而增加;液固流态化清洗防垢除垢效果取决于流速、液固颗粒粒径和体积分数的合理组合;综合考虑节水节能及污垢清洗的均匀性,高炉冷却壁的最佳流速为2.0～2.5m/s,固相颗粒粒径为3～4mm,体积分数为5%～8%。研究结果为高炉冷却壁液固流态化污垢在线清洗的工业应用提供了理论基础。

利用颗粒轨道模型对通风机内部稀疏气固两相流动进行了数值模拟,重点分析了最优工况下不同粒径粒子轨迹分布情况。模拟得到了不同直径的固体颗粒在风机中的运动轨迹,积尘分布。这些结果为研究风机磨损,延长使用寿命提供理论基础。

借助fluent软件包,采用rsm模型,对螺旋式旋风分离器内气-固两相流场进行模拟分析.结果表明:内部流场较稳定;切向、轴向速度具有类对称性,在分离区呈螺线结构特性;压力损失较小,对粒径小于5μm的颗粒具有一定的分离能力.

以气/固两相流互相关测量系统为研究对象,采用计算机仿真的方法,对由电容传感器构成的基于离散相浓度的电容互相关流速测量机理进行研究。利用anasys软件分析电容传感器与离散相浓度的关系;采用monte-carlo方法,建立气/固两相流动模型;研究"凝固流动图型"、"非凝固流动图型",离散相浓度、粒度及速度分布对互相关测量系统的影响。

低压大气式燃烧器中引射器的数值模拟——随着计算机技术和计算流体力学(cfd)的发展，利用cfd来研究燃烧器内部湍流，化学反应等复杂流动现象，为设计定型提供了有力的参考依据，尤其在燃烧器技术方案论证及优化设计中起着越来越重要的作用．通过建立燃烧器的流体...

辅助高速摄影仪对正方形小通道内氮气-水两相流向上流动进行可视化观察,对流动特性进行了实验研究,获得了典型的流型图像。采用数字图像处理技术对流型图像进行了处理,检测得到气相的周长、面积,并通过提出的假想圆柱体模型计算和统计得到了截面含气率。将压降实验数据分析结果与典型的分相流、均相流压降模型预测值比较,结果表明,chisholm关系式能较好地预测两相流的压降变化,lee&lee关系式和dukler关系式可较好地预测低表观速度时的两相流压降。

利用高速摄影技术对轴流风扇内部粒子的运动特性进行了测量。实验测量了３圆周面内跨叶片间粒子的运动规律。所用粒子为１ｍｍ直径的泡沫球。对拍摄图像处理之后发现：（１）在叶轮通道内压力面一侧粒子浓度比较大，吸力面一侧则比较小，并且在吸力面有无粒子区存在。（２）粒子和压力面发生碰撞和反弹，而不会和吸力面发生碰撞。（３）在压力面一侧粒子的运动速度比较低，而在吸力面一侧粒子的运动速度比较高。

在机玻璃竖直矩形通道内，以空气和去离子水为工质获得实验数据。据此对竖直矩形小通道内均相流模型的适用性进行评价。结果表明，采用mcadams两相粘度时均相流模型及chen等提出的修正均相流模型能较好用于1．41mm间隙通道压降的预测，平均绝对误差分别为10．92％和12．20％；采用mcadams两相粘度时均相流模型对于3mm间隙通道在两相雷诺数jrp大于6000时平均绝对误差为10．04％，但气．液两相胁较低时预测偏差较大。通过实验数据分析得到了均相流模型适用于3mm间隙通道的范围；针对两相re较低的区域拟合得到了新的经验关系式，其预测值与实验值符合较好。

针对平行流换热器中设置的多孔隔板气液分离联箱,研究制冷剂r134a气液两相流在联箱中的气液分离特性,讨论多孔隔板对气液分离效率和多支管中气相分布均匀性的影响。利用fluent软件对无孔隔板、3孔隔板的多支管联箱中气液两相流在进口气相质量流量0.75~1.00g/s、液相质量流量1.00g/s下的流动特性进行模拟计算。结果显示:当气相质量流量0.75~0.90g/s时,3孔隔板联箱可进行有效气液分离,与无孔隔板的多支管联箱相比,平均出口干度最大可提高35%,多支管中气相的分配均匀性最大可提高81%。但当气相质量流量增大到1.00g/s时,气液分离失效。表明在一定工况下多孔隔板可实现多支管联箱内的气液分离,且有助于提高联箱出口气体的分配均匀性。

以氮气和水为实验介质,利用高速摄像机对水力直径为1.15mm的矩形小通道内的气液两相垂直向上流动特性进行可视化研究,依次得到泡状流、弹状流、搅拌流和环状流4种典型的流型图像。针对小通道内气泡之间相互无遮掩性的优势,运用图像处理技术对流型图像分形增强,检测气泡边缘并填充后根据提出的气相体积模型,得到两相流动的含气率。结合实验数据,根据分液相reynolds数把流动分为层流区、过渡区和紊流区,并对chisholm关系式进行修正,结果表明:修正后的压降模型能较好地预测本文实验结果。

运用流场计算软件fluent,对轴流泵叶轮内气液两相三维流场进行了数值计算,分析了水气混合工况下的流动参数分布特点。通过对叶轮流道内的静压分布及含气率分布的分析,揭示了气泡在叶轮流道中的分布特征。研究发现,在不改变叶片安装角的情况下,随着流量的增加,冲角发生变化,导致气泡聚积现象从叶片的背面移到叶片工作面。此外,在叶片背面靠近轮毂处和叶片背面的轮缘处易发生气泡的聚积。