直管磨料射流喷头内流的数值模拟

全射流喷头旋转过程中通过静片和动片改变进口截面调节流量压力,使其达到变量喷洒的效果。应用fluent软件,采用标准湍流模型对喷头进行三维数值模拟,分析了进口边界条件,计算不同旋转角度下喷头内部流场变化,得到动静片下游压力随旋转角度的增大而增大,动静片间轴向间隙对压力变化影响较小,通过出口流速计算射程值与试验进行对比,得到试验值与模拟值基本一致。

利用pro/e软件建立喷嘴内部流场的几何模型并进行网格划分,然后利用fluent软件进行数值模拟并对模拟结果进行分析。

采用可实现k-ε模型对4孔氧枪的一个喷孔进行了二维流场模拟。以o2、n2和co2射流为例,通过模拟计算确定在实际炼钢转炉环境下3种射流的流场分布,并对比分析了3种不同气源的射流特性,为进一步优化氧枪参数提供了依据;模拟计算也得出了激波和膨胀波的产生形式。结果表明,o2和n2的射流流场分布几乎不存在差别,而co2射流流场核心区长度比前两射流要短,因此要达到同样的射流流场效果,要提高co2射流的入口压力;在实际的操作环境下,很难做到完全满足喷孔的设计条件,产生了微弱的斜激波。

应用cfd通用软件fluent模拟了py140型摇臂式喷头的内流道在安装两种常用稳流器和不安装稳流器情况下的三维黏性流场,分析了三种稳流器情况下喷头流量、内流道静压力分布以及出口断面平均湍动能随进口工作压力的变化规律,并进行了试验验证。研究结果表明不同进口工作压力下喷头流量的计算值要高于实测值约11%,但两者的变化趋势非常一致。喷头安装稳流器有助于消除内流道中的涡流和横向流,降低喷头出口湍动能值,但在一定程度会增加内流道阻力损失,影响喷头的过流能力。此外,常用的90°出口扩散角的圆锥形喷嘴容易在喷嘴出口附近产生逆流。数值模拟和试验表明,减少喷嘴出口扩散角可改善喷嘴出口流态,提高喷头流量。

为研究后混合水射流喷丸喷头外流场的运动特性,应用fluent软件对后混合水射流喷丸喷头外流场连续相进行了数值模拟。根据射流的湍动特性,连续相采用三维不可压缩稳态雷诺时均n-s方程,湍流模型采用标准k-ε模型。分析喷丸压力和靶距对外流连续相轴向速度和轴向动压强的影响。结果表明,外流连续相水的轴向速度和轴向动压强具有显著对称性,最大轴向速度和轴向动压强均出现在射流轴线上。其值随喷丸压力的增加而增大,随喷丸靶距的增加而减小。当喷丸压力为350mpa、喷丸靶距为50mm时,最大轴向速度为22.0m/s,最大轴向动压强为0.24mpa。该研究为外流离散相弹丸运动状态的分析奠定了基础。

为研究多孔喷头孔间距对射流特性的影响,采用fluent软件中的标准k-ε湍流模型并结合压力隐式分裂算子(piso)算法对喷头的双孔射流在不同孔间距及不同压强下的速度分布展开研究,并对结果进行了对比分析.研究表明:卷吸现象的存在对射流的发展起到很大的作用,影响卷吸效应的两个关键因素是射流出口速度和喷孔之间的距离.

为了延长喷嘴的使用寿命,提高水射流设备的使用效率,对前混合磨料高压水射流的喷嘴结构进行了优化设计。利用cfd软件对几种典型喷嘴的内部流动进行了数值模拟和仿真,得到了压力分布图、速度分布图、紊动能分布图及轴线上轴向速度图等仿真结果。对仿真结果进行了对比分析,得出了结构型式较好的喷嘴,为耐久喷嘴的研制提供了依据。分别用3种喷嘴做了一系列的试验,并与仿真结果进行了对比,证明仿真结果是准确的。

用传统的方法计算空调列车的室内气流组织,通常不能计算考虑太阳辐射引起室内负荷的再分配,计算结果具有较大的局限性.首先由monte-carlo和gebhart方法计算出了太阳辐射在各个壁面上的分配,并以此为基础建立了空调列车气流组织数值模型的边界条件.采用双方程模型作为控制方程进行了数值求解,与实验结果对照表明,数值计算所建的物理、数学模型及简化措施是合理的.

运用k-ε紊流模型对k25型空调列车(硬座车)室内气流组织,主要是速度场进行了数值模拟.采用有限单元法和交错网格,将送风气流与车厢形状及障碍物作为一体考虑,研究了送风方式和送风速度对空调列车室内流场的影响.结果表明,送风方式对空调列车室内流场影响较大,而送风速度在2～3m/s范围内,对空调列车室内流场影响较小.研究结果对空调列车室内气流组织优化设计及舒适性评价提供了依据.图9,表1,参8

利用fluent软件在稳态、湍流、两相流的条件下对后混合磨料水射流喷头内部流场进行了数值模拟,并对喷头主要几何参数进行了分析。研究表明,聚焦管入口收缩角α越小,越有利于流动,避免了磨料在聚焦管入口处聚集而产生堵塞。聚焦管出口直径越小,磨料出口速度越大,但聚焦管出口直径越小,混合腔内部形成的负压越小,不利于磨料的吸入。聚焦管出口直径应以水喷嘴直径3倍左右为宜。

利用计算流体力学(cfd)方法对有挡板条件下的桨式和穿流式搅拌器槽内流场进行了三维数值模拟。在模拟的条件下,穿流式搅拌器提高了搅拌槽内的剪切速率,能够增强槽内流体的湍动,同时也加强了搅拌槽底部的流体流动。实验和模拟都发现在雷诺数较低时,两者的功率准数相当,随着雷诺数的增加有孔平桨的功率准数下降。并且发现单层四叶有孔平桨和双层二叶有孔平桨的功率准数模拟相对误差小于单层二叶有孔平桨的模拟误差。总体来说模拟值与实验值吻合还是较好,所以cfd方法的能够用于穿流式搅拌器的优化设计。

对国内原创全射流喷头组合喷灌进行研究后,提出了一种分析处理喷头水量分布数据以实现三维可视化编程的方法.研究表明,matlab语言可以方便可靠地将喷头径向水量分布数据转换为网格型数据,并绘制出单喷头和喷头组合的三维水量分布图.通过插值叠加求出各网格点总降水深,求出不同组合间距系数下的全射流喷头组合均匀系数,实现计算结果可视化.根据模拟分析,提出了组合间距系数值:正方形布置时为1.2,各喷头均匀系数平均值为82.4%;三角形布置时为1.5,各喷头均匀系数平均值为85.7%.另外认为,matlab语言编程进行喷头喷洒分析具有功能强大,方便快捷,可视性强等优点,适用于任何喷头水量分布的分析.

利用有限元数值模拟软件fluent,采用不可压缩流体流动的基本原理和流热固耦合有限元方法,对钢板控冷设备中常用的圆形喷嘴柱状流冲击换热进行模拟,得到在不同参数与边界条件下柱状流的换热特性以及喷嘴出口速度、出口直径、水温等参数对换热系数的影响,为钢板冷却过程温度场和应力场的模拟提供了较为准确的边界条件。

利用计算流体力学软件fluent,采用数值模拟方法究了幅值不同的两种波纹管传热状况,发现幅值为4mm的波纹管的传热状况优于幅值3mm波纹管的传热状况,这是由前者管内湍流强度高于后者所致。同时,回归了两波纹管的换热准则方程,为波纹管的校核计算及工程应用提供依据。

离心式叶轮机械的叶轮通道内的流体流动受到旋转效应与曲率影响而产生强烈的二次流现象。二次流是叶轮通道内流动损失的一个原因,对离心叶轮机械的性能产生不利的影响。应用开源cfd软件openfoam对旋转情况下的90°弯曲通道内的不可压缩流体流场进行三维黏性数值模拟。研究了弯曲通道在不同转速下哥氏力与离心力共同作用对主流速度、二次流及压力特性的影响规律。结果表明:与静止通道相比,旋转产生的哥氏力在弯曲管段形成不对称的二次流,使通道内涡结构变得复杂;甚至在较高转速下二次流方向发生反向。

用商业软件模拟复杂层板中冷却介质流动特性,以粒子图像速度(piv)测量技术获得的实验数据,验证所选择的数学模型和数值方法。实验是在确定的径高比1及入口雷诺数4.1×104下进行的。用验证的数学模型及数值方法,向上下扩展雷诺数至2.05×104及8.2×104,改变层板径高比至0.5及2.0,模拟这两个参数变化对层板内冷却介质流场的影响。模拟结果指出:在相同的径高比下,入口雷诺数的改变对层板内冷却介质流动特性影响很小;相反在相同的入口雷诺数下,径高比改变对层板内冷却介质流动特性有明显的影响。

采用cfd软件对空调器多翼离心风机风道内部流场进行了三维数值模拟,根据模拟结果提出改进方案,并对其进行测试试验,得出适当增大蜗壳出风口长度和减小风轮与蜗壳的底部间隙,可降低噪声2.3db的结论。

基于射流的湍动特性,应用fluent对冰粒气射流喷头内流进行数值模拟。分析了射流压力对内流连续相轴向速度和轴向动压强及射流压力和粒径对弹丸轴向速度的影响。结果表明,当射流压力增大时,气体喷嘴出口处和弹丸喷嘴出口处的轴向动压强也随着增大;当射流压力增大时,气体喷嘴出口处和弹丸喷嘴出口处的轴向速度也随着增大;粒子速度随着射流压力的增大呈现先增大后减小的趋势,随着粒径的增大呈现减小的趋势,但最大值均出现在磨料喷嘴出口处。

建立了前混合磨料水射流喷嘴物理模型。基于fluent软件，采用颗粒轨道模型、grant弹性恢复系数和e／crc磨损模型数值分析了射流参数、磨料参数对磨料水射流喷嘴内表面磨损特性的影响规律。结果表明：在不同射流参数、磨料参数条件下，喷嘴壁面磨损速率均呈现双峰特性，均在喷嘴圆柱段入口处前较短距离范围内和喷嘴圆柱段取得较大值，而喷嘴其他部位磨损速率很小；以喷嘴壁面磨损速率面积分表征喷嘴的整体磨损程度，随着磨料水射流流量和磨料体积分数的增加、磨料颗粒粒径的减小，喷嘴壁面磨损速率面积分逐渐增加，喷嘴内表面磨损程度增加。因此，从减小喷嘴内表面磨损的角度，磨料水射流流量和磨料体积分数不宜过大。综合考虑减小喷嘴内表面磨损和防止喷嘴堵塞两方面的要求，磨料颗粒粒径不宜过大。

脉冲射流相对于恒定射流可较大程度提高液气射流泵效率,利用计算流体力学软件fluent对脉冲液气射流泵内部流场进行数值模拟和分析。首先研究在脉冲射流情况下,停止工作射流后液气射流泵内部流场的状况;然后对相同工作条件、不同脉冲频率下的液气射流泵进行数值模拟,并研究分析各个脉冲频率下液气射流泵效率,得出最佳工作频率。

我国现有管道经多年的冲刷以及内外腐蚀后,在关键部位如大小头处存在一定的安全隐患,严重影响了管道的安全运行。本文利用cfd软件,对输气管道大小头内流场进行模拟,得出如下结论:(1)速度等值线在进口段分布较稀疏,对称位置速度变化不大,截面位置越靠上速度变化越大,同一速度等值线向内收缩;(2)同一对称面含水量几乎相同,含水量在小管段靠近壁面先减小后增大;(3)大管段入口处近似不存在剪切应力;变径处剪切应力等值线变密,呈逐渐增大趋势;小管段入口处逐渐变大,而后有减小的趋势;(4)变径处流体冲刷作用较大,需采用耐腐蚀钢材或适当增加壁厚。

文章对在污水厂加药系统中射流泵的应用进行性能研究,采用fluent6.2软件对实况下射流泵三维流场进行数值模拟,并对计算结果进行性能预测。对于了解射流泵内部流动状况,提高在实际应用中射流泵的效率,为射流泵的进一步研究提供可靠依据。