低出口压力下喷嘴内部空化流动模拟分析

采用Ansys Fluer软件并基于Schnert与Sauer空化模型,对出口压力小于10 Pa平口喷嘴内部的空化流动进行了模拟,研究了喷射压力和喷嘴直径对喷嘴内部蒸汽体积和湍动能分布的影响.结果表明,高喷射压力(10 MPa)对喷嘴内部蒸汽体积的作用减弱,喷射压力为10 MPa时,喷嘴出口径向上的蒸汽体积大于其它喷射压力下的蒸汽体积,可获得较好的空化效果;喷嘴内的湍动能随喷射压力的增加而增加;喷嘴直径对喷嘴内部的空化流动有很大的影响,喷嘴直径越小所产生的空化流动越强烈,对比其它直径的喷嘴,直径为0.1mm的喷嘴在出口处的蒸汽体积和湍动能较大,有助于雾化质量的提高.     

基于FDS大涡模拟的工业建筑喷射火模拟分析

为探究工业建筑中储罐喷射火的影响,根据工业火灾燃烧特性,采用数值模拟的方法对开放环境的喷射火灾进行模拟。首先利用FDS大涡模拟验证喷射火经验模型。然后利用FDS大涡模拟不同风速下某企业储罐喷射火焰的发展过程以及对相邻建筑的影响。对比不同火灾场景下的模拟结果,分析喷射火焰的变化和对相邻建筑造成的热辐射、温度的变化。结果表明,FDS大涡模拟与喷射火经验模型吻合,热辐射强度相对误差随着离泄露口距离增大而减小。随着风速的增大,喷射火受到的扰动增强,喷射火对沿喷射方向建筑的影响逐渐减弱,企业要加强对极端天气的防范和建筑间的合理布局。     

几何结构参数对喷射器性能影响实验研究

在自行搭建的喷射器性能测试实验台上,以CO_2、N_2及R290为工质,通过改变喷射器喷嘴临界截面直径,总结喷射器喷射系数在不同的引射流体入口压力、工作流体入口压力及工质种类条件下的变化规律。实验设定工作流体温度为90℃,喷射器背压为3. 9 MPa,工作流体入口压力变化范围为8. 0—10. 0 MPa,引射流体入口压力变化范围为2. 4—2. 9 MPa,喷嘴临界截面直径变化范围为0. 68—0. 72 mm。实验结果表明:当保持喷射器的基本工作参数不变,引射流体入口压力为一定值时,喷射器喷射系数随喷嘴临界截面直径的减小而逐渐增大;当保持喷射器的基本工作参数不变,工作流体入口压力为一定值时,喷射器喷射系数随喷嘴临界截面直径的增大而逐渐减小;在相同工作压力下,喷射系数大小依次是N_2、CO_2、R290;在相同引射压力下,N_2、CO_2先达到稳定状态;在保持喷射器的基本工作参数不变时,工作流体入口压力及引射流体入口压力的提高对喷射器喷射系数均有提升作用。     

工艺参数对低温液体喷射混合器混合性能的影响

为了优化液化天然气气质,探究工艺参数对低温液体喷射混合器内部流场的影响,基于不同沸点低温液体互溶混合机理,以液态甲烷、液态丙烷为工质,分析了不同工艺参数喷射混合器内两股流体的流动特性和混合效果。分析结果表明:喷射混合器的主流体入口压力、引射流体入口压力及混合流体出口压力均存在一个最优值,在考虑实际生产环境的基础上,应使其值尽可能的接近这一临界值;在其他工艺参数确定的情况下,随着引射流体入口温度的增大,喷射混合器的混合性能越好,可适当增大引射流体入口温度,以提高喷射混合器的混合性能。主流体入口压力0.22 MPa、引射流体入口压力0.1 MPa、混合流体出口压力0.1 MPa、引射流体入口温度249.15 K时,该结构喷射混合器的混合性能最好。     

平口喷嘴的真空射流雾化模拟分析

基于breakup和collsin液滴破碎模型采用Fluent和Gambit软件对平口喷嘴的真空射流雾化进行了模拟,研究了环境压力、喷射压力和喷嘴直径等参数对射流雾化结构和液滴索特平均直径(Sauter mean diameter,SMD)的影响.结果表明:①随着环境压力的降低,喷射束宽度减小,射流贯穿距离和SMD增加.当环境压力小于0.01 MPa时,各雾化性能参数的变化幅度减小;②环境压力和喷嘴直径一定,随着喷射压力的增加,喷射束宽度呈先快速后缓慢增加的趋势,而射流贯穿距离近似线性增加,SMD值变化不明显;③喷嘴直径越小,喷射束宽度和射流贯穿距离越大,SMD值越小,射流雾化效果越好,更易制备出光滑致密的聚合物薄膜.     

采用两段式引射器的跨临界CO_2两相流制冷系统性能的数值模拟

对两相流引射器内部工质流动特性进行了数值模拟,通过在不同几何尺寸和不同工况条件下引射器性能分析来确定影响其性能的因素。分析了两段式喷嘴引射器在不同第一喉部流通面积和不同工况条件下的性能,以及两段式喷嘴引射制冷系统性能随着各参数的变化趋势:在固定气冷器出口压力9.00 MPa,温度43℃和蒸发温度6℃条件下,两段式喷嘴引射器性能随着第一喉部流通面积的增加先增大后减小,并在第一流通面积为1.54 mm2时取得最大引射比;当两段式喷嘴引射器第一喉部流通面积为1.54 mm2时,在模拟工况范围内引射器的引射比随着气冷器出口温度的增加而增大,随着蒸发温度的降低而减小;当气冷器出口压力和蒸发温度分别为9.00 MPa和6℃时,引射器的引射比在气冷器出口温度为43℃工况下取得最大值。     

多层喷射共沉积制备 SiCP/Al-8.5Fe-1.3V-1.7Si复合材料

采用多层喷射沉积工艺制备SiC_P/Al-8.5Fe-1.3V-1.7Si复合材料, 研究了雾化及沉积工艺参数对沉积坯状态及SiC颗粒捕获的影响。结果表明, 液流直径大、雾化气体压力小、喷射高度小会导致沉积坯组织恶化, 反之则造成收得率低、致密度低。雾化器扫描不均匀则会造成沉积坯形状不均匀, 而且会由于热量集中导致显微组织恶化。SiC颗粒输送压力的提高有利于SiC颗粒的捕获以及颗粒的均匀分布。多层喷射沉积制备SiC_P/Al-8.5Fe-1.3V-1.7Si的优化工艺参数为: 液流直径3.6 mm, 雾化气体压力0.8 MPa, 喷射高度200 mm, SiC 颗粒输送压力0.5 MPa。 沉积坯存在两种SiC-Al界面: 晶态Si界面层与非晶态SiO₂界面层。     

阳极喷嘴口径对射流电沉积的影响

利用自行设计的实验装置,研究了瓦特镍射流电沉积不同阳极喷嘴口径下电压与电流、电流密度、电流效率关系,以及阳极喷嘴口径对沉积层的金属分布的影响.研究发现:可用电流密度高达800A/dm2,沉积物呈圆柱形分布,沉积物直径几乎与相应的0.8,1.2,1.6mm阳极喷嘴口径一致.当喷嘴口径为1.6mm时电流效率为89.8%,而喷嘴口径为0.8mm时只有64.3%.     

喷嘴口径对喷射电铸快速成形规律的影响(英文)

针对目前金属型快速成形工艺的主要缺点,提出了金属型快速成形的新方法—喷射电铸。介绍了喷射电铸的基本原理,研制了试验装置,采用优化的工艺参数制备了具有简单形状金属铜样件,运用扫描电子显微镜和X-ray衍射仪等现代分析手段对纳米晶微观结构进行分析。讨论了喷嘴口径对电铸速度、成形精度、扫描间隔等参数的影响。结果表明,喷嘴口径同电铸速度基本上呈线性关系,喷嘴口径大时,相应地增大了电铸面积,提高了电铸的速度;喷嘴口径与定域性有密切关系,喷嘴口径小,则定域性好,尺寸精度好。喷射电铸能显著提高极限电流密度,细化晶粒,改善铸层质量。铜沉积层具有纳米晶微观结构,平均晶粒尺寸约为40nm。     

喷射成形7055铝合金摩擦焊焊接接头结构与性能

采用连续驱动摩擦焊方法对喷射成形7055铝棒进行了摩擦焊接试验,并对焊接接头的宏观形貌、微观组织和性能进行了分析。试验结果表明:焊接接头的热输入量对于接头外观成形影响较大,当转速为1470r/min时,采用一级时间5s,二级位移2mm,顶锻时间5s,一级压力、二级压力和顶锻压力分别为1MPa、4MPa和4MPa的参数进行焊接时能获得外观成形良好、性能优良的的焊接接头。根据接头明显的区域特征可将其分为四部分:WZ、HMAZI、HMAZII和HAZ;在WZ区、HMAZI区和HMAZII区均发生了动态再结晶,组织致密,晶粒细小;硬度最高区域为HMAZI区,可达原始材料的85%左右;接头导电率可以达到原始材料的水平。     

Study of the jet flow field of vacuum spray process

In this work, we study the velocity and turbulence distribution of the cone nozzle jet flow field into a vacuum chamber under different nozzle diameters and injection pressures. The simulations are carried out with using the software based on the volume of fluid method, the standard k-ε turbulence model and pressure implicit with splitting of operator arithmetic. It is found that for injection pressure lower than 10 MPa, the spray penetration increases with the increase of injection pressure. However, for injection pressure higher than 10 MPa, the spray penetration tends to reduce progressively. Moreover, the distribution of velocity and turbulence become worse than that of the spray jets with injection pressure lower than 10 MPa. The potential core, spray penetration and diffusion zone of the spray jet increase with the increase of the nozzle diameter. Furthermore, without considering the solubility of the target polymer materials, acetone solvent shows better jet flow distribution in comparison with that of chloroform and carbon tetrachloride.     

Experimental Investigation of Buoyant Laminar Jet Diffusion Flames in an Inverted Configuration

Buoyant laminar jet diffusion flames are studied experimentally in an inverted configuration, where gaseous fuel-stream jets vertically downward into air. Flame shape, thermal structure, soot and stability behaviors are obtained until the blowoff limit is reached. By comparing with conventional jet flames, which are established when the fuel jets upward, the effects of buoyancy on laminar diffusion flames are analysed. Downward flame yields larger flame height, although the non-dimensional flame height increases linearly with the Reynolds number at nozzle exit, which is similar to upward flame. Possible reasons for the increased flame height include flow deceleration within downward buoyant flames and presence of more combustion products surrounded the jet stream, thus slowing mixing process between fuel and air. The different relative directions of buoyant flows and jet streams also result in different temperature distributions in downward and upward flames, and a stagnant interface produced by the balance between buoyant flow and jet stream is particularly observed downstream of downward flame. Downward flames contain more soot and the soot formation region is wider, which are mainly attributed to the modifications of flow field and soot path. In addition, downward and upward flames stabilize at different axial positions relative to the nozzle exit. Because of increased characteristic flame residence time, downward flames have higher blowoff limits. The downward jet flame provides an alternative configuration to upward jet flame in studying buoyant diffusion flames due to the different manifestations of buoyancy effects.     

印刷涂布烘箱V型条缝喷嘴冲击射流流场的数值模拟

为了解印刷涂布设备烘箱V型条缝喷嘴冲击射流流场分布及其影响因素,采用标准k-ε湍流模型,对喷嘴射流冲击移动壁面进行数值模拟。分析了喷嘴冲击射流壁面附近速度场和压力场分布情况,考虑了影响喷嘴冲击射流壁面附近速度分布的喷嘴宽度和高度等因素。研究结果表明:在冲击射流中,喷嘴距壁面的高度和喷嘴宽度对壁面附近速度分布影响较为明显;综合考虑各种因素,较理想的喷嘴高度是15 mm,相应的喷嘴宽度为2.5 mm。     

量热探针在热等离子射流测量中的应用

为了测量等离子射流的温度和速度,设计了量热探针测量系统,采用补偿式的量热法来测量热等离子体 的比焓得到热等离子体的温度;也可作为水冷皮托管来测量射流的动压头确定射流流速。系统采用Φ0.8 mm探 针实际测量最高温度达8515K。根据等离子喷枪的输入功率和热效率估算出喷枪出口处射流的温度和速度,与探 针的测量结果比较吻合。     

磨料水射流对脆性材料的冲蚀研究

磨料水射流技术作为一种特种加工技术，具有无刀具接触、无热影响区和加工范围广等优势，在众多领域得到应用。为了探究磨料水射流对脆性材料的冲蚀效果，构建和设计了磨料水射流外流场冲蚀仿真模型与磨料水射流冲蚀实验。以30 mm×50 mm的喷嘴外流场域为计算域，建立磨料水射流冲蚀仿真模型，并分析射流冲蚀过程中压力分布、水与磨料的速度分布及它们在射流中心线上的衰减规律。通过对氧化铝陶瓷材料的冲蚀实验，分析工艺参数对冲蚀孔径的影响，并结合仿真结果对比分析了射流束宽度与冲蚀孔径的关系。结果表明：水的速度随着喷嘴距离的增大而减小且分布范围变宽，射流宽度呈线性增大，磨料速度随喷嘴距离的增大而减小且分布范围基本不变；射流中心线上水的速度与磨料速度呈三段式衰减，水的第1段速度衰减段长度比磨料的长，但水的第2段速度衰减段长度比磨料的短；射流束能量的有效利用部分逐渐减小，但在15~25 mm的靶距范围内其有效利用部分较稳定，为40%；冲蚀孔径随喷嘴距离增大呈线性增大。研究结果为磨料水射流切割、铣削及抛光加工的参数选择提供实验依据，同时为磨料水射流加工过程仿真提供参考。     

超声交流TIG焊声场及电弧特性分析

目的研究复合焊接过程中,发射端高度、喷嘴高度及保护气流量等工艺参数对空气中声场强度的影响规律及作用机理。方法采用分组实验的方法,分析了各焊接工艺参数对声场强度的影响。结果研究结果表明:发射端高度及喷嘴高度对声场强度影响最大,保护气流量几乎无影响;不同发射端高度下,声场强度峰值所对应的喷嘴高度不同。结论通过对实验结果进行分析,得到了优化的焊接工艺参数:发射端高度为30 mm,喷嘴高度为11 mm,弧长为4 mm,电流为120A,保护气流量为25 mL/min;得出了交流复合超声TIG堆焊中,超声可细化组织并使组织均匀化。     

光面式高压氢气泄漏快速可视化检测方法及数值仿真研究

针对高压氢泄漏扩散的检测问题,国内外学者利用实验和数值模拟等方法进行了相关研究,提出了一些检测方法,这些检测方法结果可靠,但是普遍存在反映速度慢的不足。本文提出了一种光面式高压氢气泄漏快速可视化检测方法,利用半导体激光器发射激光,通过柱面透镜组及反射镜后形成光面（laser sheet）照射储氢罐,利用安装在储氢罐上方特定位置的CCD相机拍照采集图像并传输至计算机,经数字图像处理后对高压氢气泄漏情况进行鉴别。基于该方法开展仿真实验,建立高压氢气射流的分层流动模型,实验结果与前人研究的实验公式吻合,证明了该方法的可行性;开展了泄漏口直径为1 mm 时3,5,7 MPa压强的仿真实验,以及压强为5 MPa时泄漏口直径为0.5,1,1.5 mm的仿真实验,获得了高压氢气泄漏口直径与特定高度、气射流边界层直径的解析关系,以及高压氢气压力与射流边界层直径的解析关系,为实现高压氢气泄漏快速准确检测提供了有力支撑。     

流化床喷雾造粒产品粒度分布的影响因素研究

在一下端直径188mm、上端直径396mm、高1000mm的倒锥形流化床喷雾造粒器内,以碳酸钙(CaCO3)粉末作为制药工业上的替代性原料,以明胶作为粘结剂,实验研究了床层温度、流化气速、雾化空气压等因素对造粒产品粒度分布的影响。结果表明,在本实验范围内,造粒产品颗粒的平均粒径随着流化气速、床层温度、雾化空气压的增大而减小,且粒度分布趋向于发散。     

Axial temperature distribution in vertical jet fires

The behaviour of vertical commercial propane jet fires (flame lengths of up to 8 m) was studied experimentally. The temperatures along the jet fire centreline were measured using a set of thermocouples and the flame contour was determined from infra-red (IR) images. The results show that temperature increases from the bottom of the flame, reaches a maximum value and decreases again at the top zone. A second-degree polynomial expression describes fairly well the variation of temperature as a function of the position on the flame centreline. The temperature along the centreline was found to increase for Q values lower than 7 MW and to decrease at higher values.