喷枪结构对低温超音速火焰喷涂颗粒飞行特性的影响

建立了低温超音速火焰喷涂传热和流动模型,对喷涂过程的焰流和颗粒的运动加热历程进行了模拟分析.研究了三种不同结构的喷枪对焰流速度与温度分布、不同粒径颗粒飞行特性的影响.模拟结果表明,粒径为20μm的Cu颗粒在撞击基板时能达到临界速度,且温度低于熔点,有利于沉积并减少了颗粒氧化;枪管的扩张率对喷涂颗粒的速度影响不大,而对颗粒温度的影响较大;延长扩张段的长度代替平直枪管有利于在保证颗粒速度的同时提高颗粒的温度.     

两组分液滴蒸发特性研究

建立两组分液滴蒸发理论模型,利用Matlab 6.5编程,模拟计算高温气流中液滴的蒸发过程,得出液滴的蒸发规律,而且计算结果与试验结果吻合很好.模拟结果和试验结果表明：在蒸发过程中,两组分液滴蒸发不满足D2定律,乙醇组分比水组分蒸发快,随着乙醇浓度降低,蒸发速率不断下降.乙醇浓度越大,液滴蒸发越快.气流温度越高、气流速度越大,液滴蒸发时间越短,液滴蒸发速度越快.     

600 MW电厂脱硫废水旋转雾化蒸发特性的数值研究

对广东某600 MW燃煤电厂脱硫废水干燥塔进行了数值建模,利用离散相模型(DPM)计算气液两相的传热传质,得到流场分布和液滴蒸发情况,并研究了盐质量分数、废水体积流量、进口烟温和液滴初始粒径对液滴蒸发的影响.研究发现:设计工况下塔内轴心处速度较高,形成回流区,液滴在塔内上方完全蒸发;随着进口烟温提高,蒸发时间逐渐减小,...     

快速降压环境下盐水液滴蒸发过程的传热传质研究

采用VOF（Volume of Fluid）自由表面捕捉方法对盐水液滴蒸发过程中气液界面进行追踪,建立了降压环境下单个盐水液滴的蒸发模型,并通过盐水液滴蒸发的实验数据验证了此模型。通过对盐水液滴在相变过程中的形态变化以及传热传质特性的分析,研究了液滴内部温度、速度、蒸汽分布以及液滴形态等随时间的变化情况,分析了影响盐水液滴降压蒸发过程的主要因素。结果表明：在降压蒸发过程中液滴形态变化和环境中蒸汽的分布会随速度场的变化而变化;蒸发过程中初始盐组分质量浓度越大的液滴蒸发速率越缓慢,最终能达到的液滴最低中心温度越高,且液滴中心温度回升速度越慢、回升时间也越晚;液滴初始温度对蒸发速率影响较大,初始温度越高,表面蒸发速率越快,液滴中心温度回升速度越快。     

脱硫废水在烟道中蒸发运动特性的数值研究

为了研究锅炉尾部烟道中脱硫废水的蒸发运动特性,建立了雾化液滴在烟气中蒸发和扩散的数学模型,利用数值模拟方法研究了脱硫废水雾化液滴在烟气中的蒸发过程,得到了蒸发过程中液滴平均粒径和蒸发距离等参数的变化规律,并比较了烟气和液滴性质对蒸发过程的影响.结果 表明:液滴完全蒸发时间随烟气温度升高、流速增大、水蒸气质量分数降低、液滴初始粒径减小、液滴初速增大、初温升高、喷射角度增大、喷水质量流量减少而减少;液滴完全蒸发距离随烟气流速的增大先缩短后增加,当烟气流速为10 m/s时,液滴完全蒸发距离最短,其他因素主要通过影响液滴蒸发时间来影响蒸发距离,液滴蒸发距离与蒸发时间呈正相关.     

多流体碱雾发生器内蒸发喷雾射流的数值模拟

通过对多流体碱雾发生器中伴随气固两相流的蒸发喷雾射流的数值模拟,得到了碱雾发生器内气液固三相的速度矢量场.计算结果表明,气体轴向速度呈中间高两头低的对称分布;对于不同粒径的液滴,呈现出不同的空间分布规律,大液滴由于惯性大,可以穿越周围的气流区,比小液滴有更大的扩展角;在喷嘴出口2倍管道直径区域,由于雾化液滴与固体颗粒存在较大的速度差,有利于固体颗粒的碰撞增湿.     

废水液滴蒸发的关键影响因素分析

为研究电厂脱硫废水蒸发的规律,对喷入锅炉尾部烟道内的雾化液滴进行数值模拟,分析了运行参数对雾化液滴蒸发时间的影响,并通过拟合得到了烟气温度与喷嘴最佳喷射质量流量的关系式。结果表明:当尾部烟气速度为10 m/s、雾化液滴初始速度为5 m/s时蒸发时间最短;确定了喷嘴最佳喷射质量流量,使得雾化液滴在进入电除尘器前完全蒸发,且烟气温度高于酸露点;喷嘴喷射质量流量与蒸发时间呈线性正相关,与进入电除尘器前的烟气温度呈线性负相关。     

不同来流温度下单液滴燃烧的数值模拟

单液滴蒸发燃烧规律是研究喷雾蒸发与燃烧这一复杂物理化学过程的基础.与传统折算薄膜理论相比,从基本控制方程出发,建立了高温对流环境中单液滴的瞬态蒸发与燃烧模型.模型中详细考虑了液相内部环流、气相边界层流动以及热物性的变化,并采用数值模拟方法分析了来流温度对油滴蒸发燃烧特性的影响.计算结果复现了实验中液滴火焰由尾部火焰向包覆火焰的发展过程,验证了直径平方定律的适用范围,并得到了来流温度对油滴蒸发燃烧特性的影响规律.     

射流预冷对高空高马赫数下压气机性能影响的数值研究

为研究射流液滴与空气双向耦合流动对压气机内部流场及其工作性能的影响,以NASA Stage35为模型,基于相似理论得到高空高马赫数下相似流场和压气机进出口条件,并对多工况下不同喷水量和液滴粒径下的射流冷却湿压缩过程进行分析。研究表明:射流预冷技术可有效抑制压气机进气同比温升。液滴与空气双向耦合流动使得压气机内部流场发生变化,有效降低叶片载荷的同时使动叶内的激波后移。在空气质量流量的0～2%的射流范围内,随着喷雾粒径的增大,压气机压比先增大后减小;比耗功量随喷雾量的增多而减少。25 km高空3.5Ma工况下,5μm粒径且喷雾量为空气质量流量的2%时,液滴蒸发率超过50%,压气机出口温度下降约20%,实际比压缩耗功同比减少约12%,压气机等熵效率提升约8%。     

D-jet喷嘴几何参数对超音速喷射流场的影响

以D-jet型喷嘴为研究对象,采用计算流体动力学方法对超音速火焰喷涂过程的火焰流进行数值模拟,研究喷嘴几何参数的变化对火焰喷射流的影响.研究发现,平行管的直径较短时,火焰的速度较高但温度较低;直径较大时,则刚好相反.当平行管长度为6,mm和10,mm时,火焰的温度可以达到4,000,K,但燃烧气流的速度较低;当平行管直径为8,mm时,火焰的速度较高而温度较低.扩展角影响气体的膨胀,对火焰流的速度和温度影响较大.扩展角小于1°时,气体流动速度低,不能形成超音速流动.     

乙醇液滴在高温氮气环境下的运动蒸发特性

为达到新型燃料发动机高效工作的目的,基于质量、动量、能量方程,对单个乙醇液滴在高温氮气环境下的运动和蒸发过程建立数学模型,通过与实验数据对比,验证了模型的有效性。分析了不同环境压力下,液滴温度、速度、尺寸与时间和贯穿距离的关系。结果表明：环境压力越高,瞬态和平衡蒸发阶段时间越长,温度越高;液滴运动速度下降越快,贯穿距离越短;蒸发速度越慢,液滴寿命越长。在液滴速度连续变化的距离内,液滴温度逐渐上升,而尺寸略有膨胀。随环境压力升高,瞬态阶段的膨胀越显著。     

基于Partical模型的固液两相流贯流式水轮机流场数值模拟

为了研究灯泡贯流式水轮机在固液两相流动下过流部件的磨损程度,以某水电站实际运行的水轮机为研究对象,基于Particle模型和非均相模型,对水轮机内部流场进行数值模拟。分析了体积分数为1%,泥沙粒径为0.01、0.05、0.10和0.25 mm时,过流部件工作面和背面的固体颗粒相的滑移速度及固相体积分数。结果表明:随着颗粒粒径的增大,桨叶上固体颗粒相的滑移速度减小、导叶上滑移速度增大;在浆叶进水边和轮缘,导叶的进水边和轮毂处固体颗粒相的体积分数较大,磨损较为严重,与现场真机照片磨损位置相同,说明采用Particle模型和非均相模型能准确地模拟固液两相流水轮机内的流动规律。     

燃气轮机进气管道内喷雾蒸发冷却数值模拟

为了研究燃气轮机进气空气状态对其管道内液滴汽化长度的影响,采用DPM模型方法从进气温度、相对湿度、进气速度3方面对进气管道内喷雾直接蒸发冷却进行数值模拟和分析。模拟结果表明:进口空气温度越高,相对湿度越大,液滴在管道内汽化长度越短;适当地降低进口风速有利于降低液滴的汽化长度;雾化液滴的直径越小液滴汽化距离越短。     

二甲醚/液化石油气双燃料液滴蒸发特性的数值研究

以单一组分液滴在静止环境中的蒸发模型为基础,建立多组分液滴蒸发的折算数学模型,并以二甲醚(DME)/液化石油气(LPG)双燃料液滴作为研究对象,对其亚临界蒸发过程进行了详细的模拟研究。获得了各组分在不同环境温度和环境压力下液滴蒸发的湿球温度,以及组分摩尔分数变化时双组分液滴湿球温度的变化情况。考察了液滴中组分的初始摩尔分数、液滴初始温度、环境温度和压力及混合规则对蒸发过程的影响,结果表明:相同环境条件下,混合物的湿球温度随DME摩尔分数的增大而升高;液滴初始质量相同时,DME初始摩尔分数越大,蒸发的时间越长;初始质量及组分初始浓度一样的多组分液滴,初始温度越接近湿球温度,蒸发时间越短;环境压力越高,液滴湿球温度越高,气体混合物扩散系数越小,液滴生存期内加热期所占的比例明显增加,蒸发时间较长;使用混合规则二,蒸发时间较长。     

乙醇基纳米流体燃料液滴着火燃烧研究

采用挂滴法研究了在高温条件下纳米铝粉质量分数及粒径对乙醇基纳米流体燃料液滴着火特性及燃烧过程的影响.研究结果表明,与乙醇燃料相比,添加50,nm铝粉质量分数为0.5%,和2.5%,的乙醇基纳米流体燃料液滴的着火延迟时间分别降低了0.315,s和0.525,s,着火温度分别降低了12.712,℃和42.214,℃.增大纳米铝粉粒径至100,nm,当添加的铝粉质量分数为2.5%,时,其液滴着火延迟时间比乙醇降低了0.42,s,两种粒径的纳米流体燃料着火温度相近.乙醇及乙醇基纳米流体燃料液滴燃烧火焰分为3个阶段:着火燃烧阶段、火焰熄灭阶段和二次燃烧阶段.随纳米铝粉含量增加,在二次燃烧阶段纳米流体燃料液滴火焰亮点增多,火焰燃烧剧烈,其中含50,nm铝粉的纳米流体燃料比含100,nm铝粉的纳米流体燃料燃烧剧烈.     

不同润湿性表面液滴铺展及蒸发过程的LBM数值模拟

基于格子玻尔兹曼方法（Lattice Boltzmann Method, LBM）对固着在加热基板上的液滴铺展及蒸发过程进行模拟,主要研究重力场、基板润湿性以及初始环境温度对液滴铺展及蒸发过程的影响。通过预测蒸发过程中液滴与基板的接触直径变化和液滴剩余质量变化,分析液滴形状及体积变化。研究结果发现,液滴形貌及蒸发过程受重力影响较大,重力作用下液滴铺展现象明显且蒸发加快。基板的接触角越小,液滴铺展现象越明显,其接触直径越大,蒸发越快。当环境温度与基板温度相差较大时,液滴内部出现涡流,强化换热使蒸发过程加快。     

不考虑液相化学反应的苄基叠氮复合柴油液滴蒸发特性仿真

为研究物性参数差异对苄基叠氮复合柴油液滴蒸发特性的影响,选择正十六烷作为柴油的替代物,在不考虑液相化学反应的前提下构建了苄基叠氮-正十六烷多组分液滴蒸发模型.然后利用该模型分析了液滴的蒸发过程,研究了苄基叠氮质量分数和环境温度对液滴蒸发过程的影响.结果表明,苄基叠氮-正十六烷液滴蒸发可分为瞬态加热阶段、混合蒸发阶段和平衡蒸发阶段.苄基叠氮由于其相对正十六烷较高的饱和蒸气压、较小的定压比热容以及较大的蒸气相扩散系数,因而具有较快的蒸发特性.随着苄基叠氮质量分数的增加,液滴蒸发速率不断提高;随着环境温度的升高,液滴升温速率不断增大,平衡蒸发温度不断升高,液滴蒸发速率不断增大,但是这一变化趋势并不与温度呈线性关系.     

二甲醚/液化石油气液滴超临界蒸发特性的数值模拟

引入相平衡理论建立了DME-LPG-N2三元气、液高压相平衡,获得了液滴表面各组分的物质的量分数.建立了混合液滴超临界蒸发的计算模型,计算了二甲醚(DME)/液化石油气(LPG)双燃料液滴的蒸发过程,考察了液滴的初始直径、初始组分、环境温度和环境压力对蒸发过程的影响.结果表明:环境压力、温度越大,环境介质(N2)在液滴中的溶解越明显;液滴初始直径越小,蒸发寿命越短;液滴中DME越多,亚临界蒸发过程中的液滴蒸发寿命越长,而超临界蒸发过程中液滴蒸发寿命越短;环境温度越高,液滴蒸发寿命越短;在研究的温度范围内,环境压力越高,在亚临界条件下液滴蒸发寿命越短,而在超临界条件下液滴蒸发寿命越长.     

前驱体液滴在射频感应等离子体中的蒸发和传热传质

建立液滴在RF(高频感应)等离子体射流中的运动蒸发模型,模拟前驱体液滴的蒸发、传热和传质。通过时变系统控制方法的质量守恒方程、动量守恒方程和能量守恒方程来预测射频电感耦合等离子体内液滴的运动和蒸发,得到了液滴半径和液滴表面温度的变化以及液滴内部温度分布。研究结果表明:随着液滴初始尺寸的增大,在热等离子体低温区的停留时间越长,液滴表面缓慢而均匀的受热,因此表面溶质浓度到达饱和浓度的时间较长,半径变化率变小。液滴初始入射速度越大,所经历的环境温度越高,液滴表面蒸发速度越快,半径变化越小,溶质结晶析出所需时间越短。     

基于混合热格子玻尔兹曼模型的液滴蒸发数值模拟

采用格子玻尔兹曼方法(LBM)的单组分伪势模型与有限差分耦合的混合热格子玻尔兹曼模型(TLBM)对液滴蒸发过程进行了研究。首先,通过对液滴在方腔内蒸发过程进行模拟,验证了所采用计算方法及程序的有效性。随后,模拟了液滴撞击高温壁面后的蒸发过程,研究了壁面温度、液滴邦德数和液滴雷诺数对蒸发过程的影响。结果表明,壁面温度、液滴邦德数和液滴雷诺数的增加均会造成液滴撞击高温壁面后蒸发速率的增大。