入口参数对双组分混合物自发凝结流动的影响

为了解入口参数对喷管内双组分混合物自发凝结流动特性参数的影响并为超音速分离管的工业应用提供必要的操作参考,建立了双组分混合物自发凝结流动数值模型,对双组分混合物的不平衡凝结流动进行了数值模拟,给出了沿喷管轴向的相关参数分布,模拟结果与相关文献实验结果基本一致.利用上述数值模型研究了不同入口参数对双组分混合物自发凝结的影响,发现对于一定膨胀率和长度的喷管来说,入口压力越低或入口温度越高或入口过饱和度越高,最终的液相质量分数越高.在今后的工业应用时,可以通过适当调节超音速分离管入口处的压力、温度及过饱和度,以实现较好的分离效果.     

天然气超音速脱水试验研究

天然气超音速脱水装置利用涡流管将含水天然气气流速度提高到超音速,并伴随降温冷却析出液态水,利用旋流装置将水分离,经过气液分离结构将气液分开,达到脱水目的,该装置主要由稳压罐、涡流管、二级分离器等组成.通过天然气超音速脱水装置室内试验和现场试验,测取了进气与干气露点温度,室内试验在压损为40%时干气露点温度可达-16.6℃;现场试验在压损达70%时干气露点温度可达-9℃.试验结果表明,超音速方法可有效脱除天然气的水分.     

天然气超音速脱水试验研究

天然气超音速脱水装置利用涡流管将含水天然气气流速度提高到超音速,并伴随降温冷却析出液态水,利用旋流装置将水分离,经过气液分离结构将气液分开,达到脱水目的,该装置主要由稳压罐、涡流管、二级分离器等组成。通过天然气超音速脱水装置室内试验和现场试验,测取了进气与干气露点温度,室内试验在压损为40%时干气露点温度可达-16.6℃;现场试验在压损达70%时干气露点温度可达-9℃。试验结果表明,超音速方法可有效脱除天然气的水分。     

喷管超音速分离技术在天然气脱水中的应用研究

喷管超音速旋流分离技术是天然气处理工艺技术的一大创新技术,是一种集气体动力学、热力学和流体力学理论为一体的新型气体干燥处理技术,是超音速冷凝与离心分离技术的有机结合。喷管超音速分离器由喷管、超音速翼段、分离段和扩压段四部分组成,它依靠喷管膨胀形成低温、低压超音速流动,并通过超音速翼形成旋流,从而实现冷凝水及重烃的分离。现有研究表明,喷管超音速分离器具有分离效率高,体积小,可实现无人操作,并且不需要使用任何化学药剂等优点,因此该项技术在天然气净化脱水领域具有广阔的应用前景。     

管内旋流特性与传热效果的关联性分析

应用数值模拟方法对内置扭旋元件的管内旋流特性与传热效果的关联性进行研究,首次提出表征螺旋流径向流动强度的"径流数"概念及表达式,并与表征螺旋流周向流动强度的"旋流数"进行对比,获得径流数,旋流数和努塞尔数随换热管轴向位置及雷诺数变化的对应关系.研究结果表明:旋流数和径流数均与努塞尔数沿换热管轴向呈现良好的匹配关系,变化趋势和极值位置几乎相同,而径流数与努塞尔数的吻合程度更优,说明通过扭旋元件旋流特性的研究在一定程度上可以替代传热特性研究,缩短扭旋元件的研发周期;管内努塞尔数均随着雷诺数的增大而提高,而旋流数及径流数受雷诺数的影响不大,没能反映出雷诺数对传热效果的影响,应对这两个参数进一步改进,扩大其应用范围.     

平面静压气浮轴承超音速流场的研究

为了全面快速进行平面气浮轴承超音速流场的计算分析,对原有的简化建模方法进行了改进和完善.建立了包括供气孔在内的完整轴承流道,依据壅塞状态时轴承质量流量不变的条件,推导出流道各部分气流速度、马赫数、雷诺数和压力分布的计算公式.计算结果表明,激波位置、马赫数、雷诺数和气膜内压力与供气压力、气膜间隙、供气孔径大小有关.通过与实际的测试结果相比可以发现,随着供气压力的增大,采用改进后的简化模型的方法得到的压力与实验测试结果基本一致,而且简化模型得到的最大恢复压力位置与实验结果也基本一致,可从本质上反映出流场内受力状态.但由于简化模型将进气孔处的激波假设为正激波,忽略了气体粘性,导致求解的压力最小值与实测值误差较大.     

天然气液化用高压涡流管内流动与传热分析

高压涡流管是撬装化天然气液化的关键设备.由于管内高压引起的超音速强旋转流与传统涡流管有本质的区别.由于强大的离心力,目前对三维强旋转湍流流动的测量与真实情况还有很大差异.利用数值计算方法,研究了在高压环境中涡流管内流场和温度场结构特性,提出利用冷热端压差配合特殊设计的喷嘴,有利于形成超音速流动,并在喷管段形成低温区域.控制高压涡流管的热端背压,有利于获得更高的制冷效率.     

亚、跨、超音速CFD方法的研究

文中基于微分算子的物理机制,提出一种隐式分步法——耦合压力和温度修正方法.在曲线坐标系下运用非交错网格技术,将该方法在全马赫数范围内向求解三维粘性流体流动控制方程方向扩展.对Navier-Stokes方程和湍流模型正k-ε方程,分别采用不同的求解方法进行求解.通过对一维收扩喷管流体流动及三维拉伐尔喷管中的超音速粘性湍流流动的数值计算,计算结果与文献中计算结果及试验数据相符良好.进而表明该方法是可行的,对于马赫数变化范围较大的流动具有较高的模拟精度和较快的收敛速度,有广泛的应用前景.     

大颗粒流化床上升管内两相流动的数值模拟

以欧拉双流体模型和两相流体动力学理论为基础,采用湍流模型对上升管内固液两相流流化过程中两相速度分布、流场特性以及局部压力变化进行了模拟.结果表明管内颗粒存在非定型团聚现象,并对液固管流流场进行了分析.颗粒团聚及破散运动是导致管内局部压力波动和液相能量变化的主要原因.在同一条件下,模拟结果能够与实验结果较好地吻合,为进一步研究多相流化床和优化设计提供了有力的依据.     

柴油机排气歧管的CFD数值模拟分析

采用CATIA软件建立柴油机排气管三维实体模型,应用AVL FIRE软件对该排气管模型内流场进行CFD数值模拟计算,获得不同排气歧管分支在其排气流量最大时内部的压力场、速度场等.结果表明在总管与支管接口处,压力变化剧烈,能量损失较大,且管内有部分涡流区.对排气管的结构进行优化改进,优化后的结果表明,压力变化剧烈处明显变小,管内部分涡流区减小甚至消失,速度分布更加均匀.     

天然气超音速分离脱水技术研究进展

超音速分离技术在国外的研究与应用已经成熟,但国内的研究仍处于探索阶段.现已开展了较多的基础性研究和数值模拟研究,其中数值模拟研究主要集中在旋流流动过程、内部流动过程和凝结过程等方面,并取得一定成果,但实验性研究仍然较少,特别是在高压天然气的凝结机理及分离机理方面,未见工业性试验和现场测试试验的报道.在结构设计方面做了大...     

吹除法对斜激波/边界层干扰控制数值模拟

为了对进气道内斜激波/边界层干扰进行控制,采用RSM模型,以二维平板/楔结构为基础,研究了斜激波冲击平板诱导边界层分离现象,探讨了吹除状态下流场波系结构和壁面参数分布,分析了吹除位置和总压对分离区及流场的影响.研究表明加入吹除控制之后,流场参数得到了有效改善,吹除喷嘴靠近分离区,吹除效果更好.吹除总压并不是越高吹除效果就越好,存在一个最佳吹除压力,该压力就是使吹除喷嘴出口气流达到近似音速,这一结论如进一步得到实验证实,对实际工程具有指导意义.     

喷口结构对雾化流场影响规律的数值模拟

喷口结构形式对喷嘴雾化性能有重要影响,本文采用计算流体动力学方法研究了不同雾化气体压强(P0)下喷口结构对喷射气体流场及导流管顶端静压强(Pt)的影响规律,建立了紧耦合型、环缝HPGA(High Pressure Gas Atomizer)型和Laval环孔型三种喷口结构的喷射模型,并用Fluent软件进行了模拟计算.研究结果表明:三种喷嘴结构的抽吸压强及导流管顶端静压强径向梯度随雾化压强的变化表现出不同的变化趋势;Laval环孔型喷嘴在雾化压强较低时雾化性能最佳,HPGA型喷嘴在高压时雾化性能最佳;数值计算结果与试验观测值吻合较好.     

气流粉碎装置粉碎效能分析

介绍了流化床式气流粉碎装置的工作原理，分析探讨了气流粉碎速度对粉碎效能的影响，指出粉碎效能速度与粉碎并不存在简单的线性关系；研究了生产过程中Laval喷嘴的性能及可能引发的粉碎效能方面的问题，指出应关注Laval喷嘴的几何尺寸和形式，确定合理的喷嘴入口、出口压力比值，并定期检查喷嘴的磨损情况，定期清洗喷嘴；还研究了由于管路系统内外温差效应使管路内部结水、结雾或结霜，造成物料颗粒湿润、团聚，降低生产效率，引发机器故障等方面的问题，并提出了改进方案和措施.     

直流降膜式旋风除雾器的实验研究与工业放大

研究设计了一种新型高效的除雾设备——直流降膜式旋风除雾器 ,以空气 -水为实验物系 ,测定了Φ2 50 mm的直流降膜式旋风除雾器的压降及除雾效果。实验结果表明 ,压降随气速的增大而增大 ,出口气体含雾量随气速的增大仅略有下降。在此基础上 ,选定了最佳操作条件 ,进行了工业放大 ,工厂应用效果良好     

气粉两相流壅塞现象的实验研究及在高炉喷煤中的应用

实验测定了是否安装声纳喷管条件下模拟高炉喷煤装置的煤粉流量分配精度,证明气粉两相流在声纳喷管中达到壅塞时,煤粉的分配精度较未装喷管时有很大的提高。分析了喷管中达到壅塞所需的条件是要喷管前后的压力比要大于临界压力比,并提出了计算临界压力比的经验式。将实验结论与两相平衡流理论进行比较,建立了气粉流表观音速计算公式。     

微波等离子推力器圆柱谐振腔等离子体流的数值研究

为了获得微波等离子推力器(MPT)圆柱形谐振腔小型化的设计参数，采用时域有限差分法(FDTD)求解Maxwell方程、有限体积法求解N-S方程、单温度局域热平衡模型求解等离子体数密度、温度等参数的全数值方法，对MPT圆柱形谐振腔在不同微波频率、相同谐振模式情况下的微波等离子体耦合流场进行了数值模拟计算。计算结果表明，提高微波频率可缩小圆柱形谐振腔尺寸。圆柱形谐振腔小型化后，在腔内压强一定的情况下，相应地工质气体的流量减小、消耗的微波功率减小，喷管喉径也减小、从而MPT的推力也减小，且不同微波频率、相同谐振模式情况下，腔内等离子体区温度、压强、电子数密度的变化规律相同。这些结论为今后MPT的小型化设计提供了理论依据。     

一种超声速翼对超声速气体分离器流场的影响

气流的高速旋转是超声速气体分离器实现气液分离的关键。设计了一种梯形弯扭结构超声速翼,并对超声速翼前后速度、温度、压力变化进行了数值模拟。结果表明：气流经过超声速翼后高速旋转,最大切向速度可达227 m/s,最低温度为206 K,并且翼后无强激波产生,可以实现良好的气液分离。