喷嘴出口射流速度对气固喷射器性能的影响

气固两相流动固有的复杂性使得国内外学者更多地通过试验的手段去分析影响气固喷射器性能的主要参数。从国内外有关气固喷射器的试验资料出发，分析了喷射器的喷嘴出口射流速度对气固喷射器性能的影响。     

气固喷射器内气固两相流动三维数值模拟

利用拉格朗日和欧拉法相结合的三维数值模拟技术,对收缩型气固喷射器内的气固两相流动进行数值模拟研究.该文的数值模型考虑了气固两相的双向耦合作用以及颗粒碰撞.在他人研究结果的基础上,分析推导出密相气固两相流中固体颗粒运动动能与携带流体的动能之间的新的转换关联式.文中通过对气固喷射器内气固两相流流动的模拟计算,发现驱动气体在喷射器中心会形成一相对“稳定”的射流区域,而固体颗粒也存在积聚区,针对喷射器内存在固体颗粒堆积现象,本文对气固喷射器的结构设计提出了相应的改进措施.     

旋转气冷涡轮三维流场的实验与数值研究

采用k-e湍流模型对气冷涡轮在静止和旋转2种工况下三维流场进行数值计算,并与PIV测量结果进行对比。计算得到射流和主流的掺混区域三维速度以及射流尾迹区二次流动,k-e湍流模型的计算结果与实验基本吻合。与静止涡轮流场相比,旋转状态下涡轮内部流场中存在的离心力、哥氏力的作用使射流与主流掺混流场三维速度发生改变,其中径向速度的改变明显。计算和实验结果表明,旋转对气冷涡轮叶片压力面侧流场的影响大于吸力面。同时,吹风比增大使射流与主流掺混流场区域以及射流尾迹区的范围扩大。     

LES和k-ε湍流模型对斜向淹没射流的数值模拟研究

采用k-ε和LES大涡模拟两种湍流模型对斜向射流入水垫塘的流场进行了三维数值模拟研究,得到了射流的流速、涡量、压力等水力特性,并与粒子成像测速仪(PIV)得到的结果进行对比。结果表明,射流入水垫塘后其流态为典型的三维流态,受射流上下游紊流涡的影响,射流轴线、速度及压力分布呈现时空随机性的特征。k-ε湍流模型因对涡的各向同性假设,其计算结果不能反映斜向淹没射流流场结构的随机性特征,而LES大涡模型则可获得斜向淹没射流流场的时空随机性流场结构,如射流轴线、流速矢量分布、涡量场和压力场,准确揭示斜向淹没射流入水垫塘的流场演变过程和消能的剪切、混掺机理,并与PIV测试结果吻合良好。     

基于PIV的电除尘器流场可视化实验研究进展

电除尘器内部流场形态对颗粒物的捕集有很大的影响,尤其是亚微米颗粒的捕集与其在电除尘器内运动轨迹息息相关。粒子成像测速技术(particle image velocimetry,PIV)从测量精度和测量方法以及实验条件三方面都符合电除尘器流场可视化实验的要求,是电除尘器流场可视化实验的主要研究手段。文章首先介绍了电除尘器流场可视化实验的研究方法和研究现状,然后分析了实验选取的不同示踪粒子及其特性,详细总结了有关圆线-板式、针-板式、锯齿线-板式和管式电除尘器流场可视化实验及其研究成果,最后列举和分析了基于PIV可视化技术的除尘器结构改造实验,并且指出目前实验研究中存在的问题并对未来研究方向进行了展望:1)电除尘器流场三维特性定量研究有待探索;2)实验与实际除尘过程的差异的问题有待解决;3)电除尘器内离子风自身特性研究需要进一步研究。     

菱形自由射流与圆形自由射流流动特性的粒子图像测速研究

针对菱形和圆形2种不同出口形状的孔板自由射流,在出口雷诺数Re 72 000(速度使用射流平均出口速度Ue,特征长度使用当量直径De)的情况下应用粒子图像测速(particle image velocimetry,PIV)技术对空气射流在初始段和过渡段的流场进行测量,并对2种不同形状出口的射流流动特性进行对比分析。结果表明:与圆形自由射流相比,菱形自由射流有更强的混合和卷吸周围流体的能力,具体表现在菱形自由射流的势流核更短,速度衰减和扩散更快以及湍流强度更大;另外,在菱形射流中还出现了长短轴半值宽变换的现象。     

双通道煤粉燃烧器冷态流场激光粒子图像测速测试及完善

为提高火电厂锅炉双通道煤粉燃烧器的技术性能和使用寿命，利用计算机数值模拟和PIV（Particle Image Velocimetry，激光粒子图像测速)技术联合开展了燃烧器性能实验研究，通过定量测试分析双通道燃烧器出口冷态流场特性．在保证不改变回流区结构的前提下，获得了提高一次风射流刚性，改善燃烧器性能的技术方法。     

带有侧边风的气固两相射流混合特性的实验研究

带有侧边风的燃烧器在电厂锅炉中得到广泛应用，侧边风往往布置在一次风射流的背火侧，可以起到防止水冷壁结渣和高温腐蚀的作用。该文通过气固两相模化实验，采用基于光学波动法的激光光纤探针对带有侧边风的燃烧器出口射流的混合特性进行了试验研究，获得了带有侧边风的气固两相射流沿程各截面固相浓度分布规律以及侧边射流的混合特性，试验结果对深入了解气固两相射流的发展规律、平行射流的混合特性以及电厂锅炉燃烧器的设计有指导意义。     

基于特征点匹配的室内表面流场快速测量系统

为提升室内模型试验表面流场测量的计算效率,建立了基于图像特征点匹配的模型试验表面流场快速测量系统。该系统由摄像机、示踪粒子和测速软件组成,试验中首先投掷示踪粒子并采集试验视频,然后导入测速软件进行图像预处理和基于图像特征点匹配算法的快速测流计算并实时展示瞬时流场,最终输出原型尺度的时均流场及流线图。该系统应用于堰坝水闸工程模型试验和泄洪洞射流模型试验,系统自动化程度高,计算效率高,应用场景适应性强;输出的流场具有高时空间分辨率,精度与PIV相当,可真实反映出试验工况下表面水流特性。     

涡轮叶栅流场的PIV测量实例

详细介绍了PIV的工作原理、数据处理流程和使用要点。针对涡轮内部复杂的流动特性,应用具有较高空间分辨率的非接触式瞬态速度的PIV测量技术,获得了较清晰完整的沿叶高平面和叶栅出口速度场的瞬时速度场信息,并据此分析了涡轮静叶出口二次流的流动特性。叶栅实验中将模拟动叶的圆柱列每次沿周向方向移动1/4节距,测量沿叶高平面的速度场。研究发现,前排圆柱尾迹进入叶栅流道不同,对叶栅内部流场气动效率影响巨大;同时由压力面向吸力面运动的二次涡(低能流体,耗能过程)逐渐向后传递、扩张,并在吸力面卷起、堆积,使吸力面附面层骤然增厚,并引起沿叶高总压损失系数和沿叶高出口气流角的剧烈变化。     

旋转射流喷嘴内旋流特性的PIV实验分析

利用二维粒子图像测速技术(PIV)对旋转水射流喷嘴内部流场进行了测量,将喷嘴入流条件分为入流流量比(切向流量与轴向流量之比)以及入流总流量两个因素,分析了两者对喷嘴出口旋流结构、切向速度分布以及喷嘴出口旋流数的影响.实验结果表明,入流流量比对喷嘴出口的切向速度大小及其径向分布都有影响,而入流总流量只影响其大小;入流流量比和入流总流量的增加均可使喷嘴出口的旋转流动增强,但只有入流流量比的增加可使喷嘴出口旋流数增加,而旋流数是喷嘴加旋效果的检验标准.     

汽轮机喷嘴固粒冲蚀模化试验系统及测试方法

基于相似模化理论，并结合数值模拟结果自行设计研制出超超临界、超临界、亚临界3种汽轮机调节级喷嘴蒸汽参数范围的高温高速气固两相流模化试验系统，为研究叶片材料抗固粒冲蚀特性和粒子运动行为规律提供必需的试验条件。为人工生成上述条件下的气固两相流，还研制出一种可调性宽、稳定性良好的固体颗粒加料系统，并对影响加料量脉动因素及其抑制方法进行了专题研究；利用PIV技术并经过多次尝试获得温度在650℃以下、粒子尺寸为2~ 150mm范围、颗粒群速度为150~500m/s的速度矢量场及其运动行为特征；借助快速响应的电子秤并结合取样、调节和控制等多路辅助子系统解决了颗粒加料量的静态和瞬态测量难题；为说明本模化试验系统的主要功能和关键参数的测试方法，文中还给出2个试验研究实例及其典型结果。     

气固两相圆柱绕流近场特性的实验研究

采用PIV实验技术对气固两相圆柱绕流的近场特性进行了研究。通过对图像进行数据处理，发现Stokes数为0.97的颗粒与涡结构的相互作用最为强烈，在尾迹中心区流向平均速度较低，且变化幅度较大，但脉动速度和湍动能较高。而较大Stokes数的颗粒不易受涡结构的影响，流向平均速度在尾迹中心区的分布也较平缓，但脉动速度和湍动能在两侧的剪切层区较高。各种颗粒在圆柱绕流回流区的脉动速度和湍动能都要高于近尾迹区的相应值，这为颗粒的混合和稳定燃烧等提供了有利的条件。 关键词：；；；     

分离涡方法模拟浓淡气固射流两相非稳态流动特性研究

利用分离涡模拟(Detached eddy simulation，DES)这一新型湍流模拟技术对撞击式浓淡燃烧器内部和出口射流的气固两相流动结构进行了模拟，获得了浓淡燃烧器出口射流的旋涡拟序结构，模拟了射流出口旋涡生成、发展和脱落的规律。对于颗粒场，应用了Lagrangian方法跟踪颗粒运动，获得了浓淡燃烧器出口射流中不同Stokes数颗粒在射流流场旋涡拟序结构作用下的运动扩散规律。结果表明，射流外边界处的大涡是引起浓淡侧小颗粒相互混合的主要因素，而煤粉气流中Stokes数大于1的颗粒在射流中基本不会发生浓淡混合现象，燃烧器下游的浓淡分离效果可以在较长的距离内得到保持。     

W型火焰煤粉锅炉炉内过程的综合数值模拟及流场的实验研究

本文对Ｗ型火焰煤粉锅炉炉内气固两相流动、换热和气固两相湍流燃烧进行了全面的数值模拟及冷态流场试验研究。文中详细预报了上安电厂Ｗ型火焰煤粉锅炉炉内气固两相流动、温度场分布、各气相组份浓度场分布、发热率分布、煤粉颗粒的燃尽情况及机械未燃烧损失和化学未燃尽损失等