高温气流平面射流扩散过程分析

在工业生产中经常会出现高温烟尘气的排放与扩散现象,研究高温烟尘气的射流扩散过程对于烟尘治理和集尘通风系统设计有重要意义。通过数值模型分析与试验分析结合的方法,对高温气流扩散过程进行分析与研究。结果表明：在高温气流水平浮力射流扩散过程中,射流温度显著改变了射流扩散轨迹和速度分布,随着气流温度的升高,气流密度降低,使射流在水平方向速度衰减加速,而低密度气流的热浮力效应增强,在垂直方向速度值增加加剧,形成了更靠近射流壁面的上浮扩散轨迹;在高温气流射流扩散分析中,在理想气体的浮力模型中添加了密度随温度的变化,因此它比布辛涅斯克近似的浮力模型获得的射流轴线速度与射流扩散轨迹结果更准确,可知改模型适合分析高温气体的浮力扩散特征;两种模型获得的射流速度分布的结果误差相反,使两种模型能够适用于不同类型的工程需求     

炉膛煤粉空气射流的火焰稳定性分析

本文结合锅炉炉膛煤粉空气射流的流场特征,分析煤粉气流的预热、着火及燃烧过程,提出以炽热燃烧的回流区为研究对象的分析煤粉射流气流火焰稳定的集总分析模型,并用它分析了几种典型的炉膛煤粉射流流场.结果表明,对于任何给定特征尺度的回流区只要满足一定的温度、煤粉浓度及射流速度等条件,就能实现对射流火焰的稳定.     

磨料浆体旋转射流的速度分布及其受聚丙烯酰胺添加剂的影响

利用粒子成像速度场仪(PIV)对磨料浆体旋转射流的时均速度场进行了测量,得出了射流中磨料粒子的速度分布和滑移速度分布,并考察了聚丙烯酰胺添加剂对其的影响.结果表明,淹没条件下,射流中磨料粒子的速度分布仍类似于高斯分布;随喷距增加,在射流轴心附近的磨料轴向速度和滑移速度都先增加后降低;实验条件下,磨料浆体旋转射流的扩散角为20°,比非旋转射流的扩散角大1.52倍,因而旋转射流具有钻大直径孔眼的能力;聚丙烯酰胺具有抑制射流横向扩展和降低射流轴向衰减的作用,随聚丙烯酰胺质量分数的增加,射流固液两相的速度都相应提高.     

2种角度横向紊动射流的实验分析

对射入均匀横流中的单股紊动射流流场进行了实验研究.利用IFA300型热膜风速仪系统测量了对称面内的流动,射流入射方向与横向主气流之间的角度为90°和60°,得到了射流与主气流速度比R为2和4的速度场和湍动能分布,并给出了不同工况下的射流轴线轨迹.结果表明:射流入射角与速度比对流场影响很大;射流对横向主气流的影响主要集中在射流发生弯曲直至与主气流平行的区域内,当射流垂直入射时,射流背风侧存在流动分离现象,当射流倾斜入射时,分离现象基本消失;当R值增大时,射流轨迹起始段的长度增加,对主流场影响的范围增大,射流入射方向与主气流之间的角度值减小,射流轨迹的垂直高度降低,射流对主流场影响的区域减小.     

磨料浆体旋转射流的速度分布及其受聚丙烯酰胺添加剂的影响

利用粒子成像速度场仪(PIV)对磨料浆体旋转射流的时均速度场进行了测量,得出了射流中磨料粒子的速度分布和滑移速度分布,并考察了聚丙烯酰胺添加剂对其的影响。结果表明,淹没条件下,射流中磨料粒子的速度分布仍类似于高斯分布;随喷距增加,在射流轴心附近的磨料轴向速度和滑移速度都先增加后降低;实验条件下,磨料浆体旋转射流的扩散角为20°,比非旋转射流的扩散角大1.52倍,因而旋转射流具有钻大直径孔眼的能力;聚丙烯酰胺具有抑制射流横向扩展和降低射流轴向衰减的作用,随聚丙烯酰胺质量分数的增加,射流固液两相的速度都相应提高。     

航空发动机核心舱燃油泄漏流动

针对大型客机持续不平衡振动叠加装配应力会引发燃油管路泄漏问题,以某一典型发动机机型为研究对象,探讨发动机核心舱空间结构及燃油管路分布,由核心舱燃油泄漏的事故引入,分析核心舱内燃油管路的泄漏形式和泄漏量;基于模型进行油气泄漏的冷态计算,研究裂纹泄漏形式下,泄漏位置对冷态流场的影响;针对裂纹、安装两种泄漏形式,仿真计算油气扩散及流动的情况.结果表明,裂纹泄漏的泄漏量相对较大,泄漏速度较快,并在与空气的掺混下,扩散到机舱内不同部分.而安装泄漏的泄漏量较小,油气泄漏量较小,只在泄漏口附近扩散.管路裂纹泄漏无论泄漏位置在何处,都会在泄漏口出现高速气流及相应的高压区域.     

室内甲醛短期释放和通风衰减特征研究

室内甲醛污染越来越受到关注,研究其释放和通风衰减特征对于维护良好的室内空气质量具有现实意义.以某新装修后住宅为研究对象,研究温度对甲醛释放量的影响,门窗封闭24 h内的释放动力学特征以及甲醛释放后通风衰减特征.结果显示,温度升高会显著促进甲醛释放;封闭门窗6 h后,室内甲醛达到平衡浓度;甲醛从装饰装修材料向空气中的释放过程,以及开窗通风情况下的衰减过程均符合一级动力学特征,而且通风衰减动力学强于释放动力学.实验结果表明,在处理甲醛的过程中应该着眼于强化游离甲醛从装饰装修材料向空气中的释放;通风可以将室内空气中的甲醛快速排除,进而促进装饰装修材料中甲醛的释放,是非常有效的去除室内甲醛污染的方法.     

基于室内空气稳定性的污染物侧送风数值模拟

在室内空气稳定性的概念和判断依据基础上,对其进行数学验证,根据环境温度垂直递减率的正负将其分为稳定型、中性稳定型和不稳定型.建立不同温度梯度下的数学、物理模型.并利用计算流体动力学(CFD)软件对NH3等污染物侧送风条件下,在室内传播的特性进行模拟,得出不同稳定性条件下污染物扩散的规律.在对污染物下进上出的通风方式的研...     

多组份混合工质掺混流动研究与工程应用

将高收敛率、高精度和高分辨率数值算法用于模拟热解炉内多组份湍流流场的掺混问题.数值结果表明,该算法能有效地模拟亚音速多组份混合工质的掺混流动,精确地捕捉主流垂直来流与水平射流间相互作用的流场中的种种物理现象.在单组份(空气)来流与射流相互作用的掺混中起主导作用的两类涡系,当来流与射流两者物性参数相差很大的时候依然起很大的作用.数值模拟得到的速度场、温度场、浓度场等为分析多组份混合工质掺混及化学反应条件的选择提供了定量的结果和依据.     

有限空间空气稳定性下人员呼吸过程暴露风险分析

以人体呼吸微环境为研究对象,通过全尺寸双人实验与数值模拟方法对有限空间空气稳定性下人员在其呼吸过程中暴露风险进行分析.研究表明：在呼吸气流的初始释放阶段,个体暴露水平主要取决于呼吸活动.随着污染物距离污染源越远,有限空间空气稳定性与通风方式对呼吸微环境中的人员暴露情况的影响越来越重要,且这种影响具有时间无关性.在稳定型中,由于周围分层空气的限制作用,呼出的污染物具有更强的保持其沿初始惯性力方向传播的能力,不易扩散;不稳定型易破坏污染物沿其初始惯性力方向传播的能力,加快污染物的扩散,可以减少室内人员对呼吸微环境中污染物的暴露情况.本研究在控制污染物传播,降低疾病传播风险,保证人体健康方面具有理论及实际意义.     

振动条件下旋流分离器内螺旋流的流固耦合研究

旋流分离器工作时受到外部流体的影响会产生振动,从而影响内部流场分布规律。为研究振动条件下旋流分离器内螺旋流的流固耦合作用,建立振动条件下旋流分离器的双向流固耦合模型,对同种激振频率下不同激振力的流固耦合作用进行数值模拟。结果表明:螺旋流场随着结构一起运动,而结构的运动引起了流场结构的偏移;周期振动下的流场径向速度变大,并随激振力的增大而增加;周期性激振力影响了切向速度的对称性,并使轴向速度近轴区域速度变大;不同截面的结构运动轨迹呈"O"型,振动形态呈抛物线状。     

传递功率对行星齿轮传动系分岔特性的影响规律

针对行星齿轮减速器工作过程中传递功率的频繁变化容易导致其运动状态发生突变的问题,探讨行星齿轮传动系统随传递功率的分岔特性。基于2K-H 型行星齿轮传动系统纯扭转非线性动力学模型,采用CPNF（continuous Poincaré-Newton-Floquet）方法研究了传递功率对行星齿轮传动系统周期运动稳定性的局部精细分岔规律,运用直接数值积分的方法绘制了系统随功率的全局分岔图,并对两种仿真结果进行了对比。结果发现,在某些参数组合下,行星齿轮传动系统会共存几个稳定或不稳定的周期轨道;当功率在196～220 kW范围内,随着功率值的逐渐增大,行星齿轮传动系统的各种形态的周期轨道均是通过倍周期倒分岔的途径在相应功率分岔点处发生稳定性突变的;在轻载工况下（传递小功率）,行星齿轮非线性系统容易呈现混沌运动状态。     

Experimental Investigation on Local Air Age and Air Distribution of Stratum Ventilation

Because of the multiple problems on high energy consumption and unbalanced thermal comfort caused by the traditional ventilation system,a new concept of ventilation-stratum ventilation has been proposed,which sends the fresh air to the breathing zone directly.In this paper,the local air distributions of the displace-ment ventilation and the stratum ventilation in a model office were measured.The air ages in the breathing zone for the displacement ventilation and stratum ventilation were compared with the tracer gas concentration decay method.The decay curves of tracer gas concentration for these two ventilation systems in the breathing zonewere obtained, and the air ages were calculated.The experimental results show that the stratum ventilation sys-tem can offer lower air age for four mechanically ventilated cases in the breathing zone,and it can also provide better thermal comfort,which renews the air of breathing zone more quickly and reduces the energy consump-tion in some degree.The experimental investigation provides a theoretical basis for the application of stratum ventilation system.     

关于三维长街谷空气交换能力的讨论

利用CFD(Computational Fluid Dynamics)技术模拟分析了来流风速、地面粗糙高度、建筑布局及缺口宽度对6种典型布局三维长街谷内外流场的影响,并引入整体换气次数nt和局部换气次数np的概念,评估了街谷的换气能力.研究结果表明:在自模区范围内nt与来流风速大小线性相关;粗糙高度对nt的影响是有限的;建筑布局能够明显改变街谷气流组织结构和换气能力,尤其是上风侧缺口的数量、宽度及缺口之间的相对位置.     

农村装配式住宅侧墙送风系统室内气流组织研究

针对装配式建筑特殊结构形式对暖通空调(heating,ventilating and air conditioning,HVAC)系统新的挑战与机遇,结合置换通风优势以及装配式住宅建筑墙体空间结构特征,开展了装配式住宅侧墙通风系统集成研究.采用数值建模研究手段,基于计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)计算平台,在诠释系统架构与运行方式基础上,重点分析了该新型系统运行效果表征关键环节,即室内气流组织效果.选择了夏季室内三种不同送风模式以及传统射流送风方式进行对比分析,并以风速不均匀系数、空气扩散性能指标以及通风效率等作为系统性能评价指标.研究结果表明:在相同的制冷量限定条件下,大面积侧墙下送上回和中送风工况的风速不均匀系数、空气扩散性能指标、通风效率分别为0.432、0.963、1.279和0.386、0.926、1.574,优于传统射流送风方式的0.552、0.483、1.081.尤其采用中送风模式下,室内工作区内温度较低,在满足室内设计温度的条件下具有节能潜力.该装配式住宅侧墙送风系统,不仅可提高室内热舒适性,而且能一定程度上降低建筑能耗,为装配式建筑与暖通系统的融合与一体化设计开拓了新思路.     

环境条件对船舶主机运行的影响与管理对策

简要分析了机舱环境温度和机舱通风量对船舶主柴油机工作性能的影响, 介绍了船舶主柴油机的低温起动对策和极低气温下船舶主柴油机的保护措施, 如扫气旁通/泄放和排气旁通. 阐述了船舶机舱通风系统的管理对策.     

矿井复杂风网灵敏度求解及其稳定性分析

 为便于计算复杂风网的灵敏度,分析了矿井风网灵敏度和基于灵敏度的风网稳定性的概念,给出了用解析法求解灵敏度的公式,并使用Microsoft Visual C++编制灵敏度计算程序。引入分支风阻易变性系数,优化了基于灵敏度的稳定性计算方法。采用实例分析了灵敏度衰减规律,得出通风构筑物越多系统稳定性越强的结论,这与经验明显不符。针对此矛盾结论,阐明了基于通风构筑物分析与基于灵敏度的稳定性是从风阻的突变与波动两个级别对通风系统稳定性的不同定义,并明确了两种稳定性的重要程度。研究结果有利于正确使用基于灵敏度的风网稳定性进行通风方案优选。     

新型个性化通风系统预防传染病传播数值研究

针对医院病房内易出现病人间通过空气途径发生传染病交叉感染的问题,提出一种发散源可控的局部空调个性化通风装置作为空调系统末端,利用计算流体力学对该个性化通风系统进行模拟计算.研究结果表明:相比于传统空调,该个性化通风系统能够更有效地提供新风,并排走带有致病物的空气,使排污效率达到1.6,吸入空气质量指数高达20.5;该个性化通风系统流场也会受到中央空调系统流场的影响,导致排污效率及吸入空气质量指数降低；该个性化通风系统可以应用于医院病房以降低交叉感染概率,同时,该研究方法还可以评估中央空调通风系统与个性化通风系统的耦合现象,为科学使用个性化通风系统提供依据与策略.     

连铸喷嘴气路加速环对喷嘴出口处液相运动与分布的影响

为获得更好的高速连铸二冷区铸坯冷却效果,本文提出在气-水雾化喷嘴气路通道内增设加速环装置。根据生产工艺条件,利用Fluent软件建立了优化前后气-水雾化喷嘴的三维气-液两相流模型,分析了喷嘴进水压力和进气压力对喷嘴出口处液相速度和液相体积分数分布的影响。结果表明,本文计算条件下,当喷嘴进水压力一定时,随着进气压力的增加,喷嘴出口处液相速度显著增大,液相体积分数呈减小趋势;当喷嘴进气压力一定,随着进水压力的增加,喷嘴出口处液相速度减小,液相体积分数整体呈增大的趋势;相同工况条件下,喷嘴气路设置加速环后,喷嘴出口处的液相速度分布较优化前更稳定,液相分布均匀性得到改善。