喷射成形空心射流流场模拟

为了提高喷射成形雾化质量,将圆柱形空心射流技术应用于喷射成形雾化过程中,针对出流口前方空心流场的结构进行了数值模拟,分别模拟了不同入口速度和不同出流工艺下空心射流流场的分布情况,并进行了实验验证.单相模拟结果表明,增大入口液体速度,可使回流区增大并且产生更低的负压,有利于金属液的出流;两相流模拟结果表明,采用中部空芯与大气连通能产生较好的空心射流,当空芯通入0.02MPa气流时,会使射流空心部分增大,这一结论与水流的实验结果基本一致.     

限制式与非限制式结构雾化气体动力学分析

针对两种典型雾化结构:限制式和非限制式结构,对其各自的雾化气体流场进行了数值模拟.根据模拟结果,分析了两种结构雾化器气体流场的分布情况及轴线处各参数变化规律,并通过对比指出了两种结构气体行为的同异之处.结果表明:两种结构均能形成回流区,但回流区形貌不同,且限制式结构回流强度更高,回流区温度降低更明显;回流区的下方存在一个速度为0的滞止点,但滞止点并非气场中压力最大值点,压力最大值点在滞止点的下方区域,是射流中心主流的交汇点.在喷射过程中,雾化气流会以振荡形式运动,限制式结构气流振荡幅度较大,随喷射距离增加,气流的振荡减弱.     

超声速气固两相流在不同压强比下的数值模拟研究

使用FLUENT中的DPM(离散相)模型对不同压强比下的气固两相流在超声速喷管中的流动、分布等情况进行了数值模拟研究.结果显示:两相流在喷管壁上的压力分布波动较大;在较小压强比条件下,固体颗粒的速度分布较均匀;当压强比增加时,固体颗粒的速度分布在径向上呈中间高,边界低的曲线状;大的压强比能获得较高的颗粒速度和激波强度.     

水疗按摩喷头内部两相流流场的数值模拟

为详细了解水疗按摩喷头内的气液两相流流场,对喷头内部流场进行了数值模拟计算,并在数值模拟的基础上。分析喷头内流场的压力、速度、气相分布。找出原结构的不足。结果表明：进水管直角弯头处的压力和速度减小显示了管道方向的突然改变引起局部能量损失;根据数值模拟显示的负压区可指导设计进气管的最佳位置;气相分布显示,原进气管的非对称结构使气液混合不够均匀。将模拟计算结果与实验结果比较,证明数值模拟所用的计算模型是有效的,表明数值模拟可以用于喷头的结构设计指导。并为喷头的结构优化提供便捷的验证手段。     

PIV技术在喷气织机主喷嘴流场测量中的应用

将粒子图像测速(PIV)技术应用到喷气织机主喷嘴流场测试系统,对观测的粒子图进行处理得到主喷出口速度、矢量图、等速度场图、出口速度衰减图,经分析讨论,得到主喷嘴最大速度范围和速度衰减范围.实验结果揭示了主喷嘴流场分布情况,为数值模拟和进一步研究提供了参考.     

贝壳型单层网壳结构流场数值模拟与风洞试验对比研究

应用SST κ-ω湍流模型,采用数值风洞技术对贝壳型单层网壳在不同风向作用下结构表面的风压分布进行了数值模拟,获得了结构表面各分区下的压强系数.把其中具有代表性的分区数值风洞理论值与风洞试验结果进行比较分析,结果对比说明:两者吻合较好,所得到的压强分布系数可以用于工程实际,验证了数值风洞模拟技术的可靠性.事实证明以数值风洞技术来分析复杂结构周围的流场进行预测是可行的.     

均匀化在数值混凝土单轴拉伸试验中的应用

目的研究湿筛混凝土、全级配混凝土的抗拉强度,进一步掌握混凝土的细观结构与宏观力学性能间的关系.方法将混凝土视为由骨料、水泥砂浆及二者间的粘结带所构成的三相复合材料,利用蒙特卡罗方法生成混凝土随机骨料模型.采用双折线损伤演化模型描述混凝土细观各相单元的损伤退化.利用非线性有限元方法对一级配混凝土试件的轴拉实验进行了数值分析;在二级配混凝土试件的轴拉实验中验证了均匀化的正确性;在全级配混凝土轴拉实验中应用了均匀化方法.结果得到一级配混凝土的抗拉强度为2.5 MPa,二级配混凝土的抗拉强度为1.96 MPa,四级配混凝土的抗拉强度为1.72 MPa.结论采用均匀化方法预测全级配混凝土的宏观力学性能是可行的.数值模拟所得的结果与实验结果表现出较好的一致性.     

平焰燃烧三维热态速度场的数值模拟

对试验炉型的平焰燃烧器速度场进行了冷态实验、冷态数值模拟,分析并验证了实验和数值模拟结果中速度场变化趋势的一致性和数值模拟结果的实用性。采用相同的模型,对加热炉内平焰燃烧的热态三维速度场进行了计算,分析了主燃烧区域轴向速度、径向速度和切向速度的变化规律,得出了热态速度分量的最大值沿射流方向衰减的无因次分布曲线。     

旋流喷嘴内部流场的数值模拟和实验研究

为了揭示旋流喷嘴内部流动机理,有效预测其外部雾化特性,采用VOF多相流模型和RNG κ-ε湍流模型对旋流喷嘴内部的气液两相流动进行了数值模拟.通过对喷嘴结构进行合理的网格划分和特殊边界条件设置,计算了喷嘴内部的速度场、压力场和空气芯的形状尺寸.分别通过激光测速仪和高速摄像仪测量出口速度、空气芯的直径和雾化半锥角,对计算结果进行了验证.结果表明,旋流喷嘴内部流动为Rankine涡结构,其雾化特性如雾化角和液膜厚度等可以通过分析出口处流场得到.     

新型低压细水雾喷头设计与优化

本文介绍了细水雾喷头雾化机理,并针对传统细水雾喷头存在的雾化锥角较小、压力较高、保护半径过小的缺点,设计了一种新型低压细水雾喷头.该喷头创新采用了混合旁通管设计和气泡雾化技术相结合的方案,同时在喷头末端配多规格喷嘴、防尘罩、玻璃球等配件.应用连续性方程、动量守恒方程和k-ε湍流模型方程,通过计算流体动力学软件分别进行了单相流和两相流的二维流动数值模拟.模拟结果表明,大约20s后流体趋于稳定,模拟得到喷头腔内到喷嘴处压力渐弱,从0.8MPa衰减到0.1MPa,水雾速度由6m/s加速到大约60m/s,雾化锥角超过15°.结合该喷头结构进行分析,表明该喷头相对传统低压细水雾喷头具有雾化锥角大、作用半径大、轴向动量充足的优点.     

雾化气体压强对2A14铝合金粉末形貌和粒度分布的影响

针对3D打印技术对球形、微米金属粉末的需求,利用超音速气雾化方法制备了2A14铝合金粉末,并系统研究了雾化气体压强对粉末球形度、粒径和粒度分布的影响.结果表明:最佳雾化气体压强为6.0 MPa,该压强下制备的2A14铝合金粉末球形度高,粒度分布窄,平均粒径为32μm,能够满足3D打印的要求.     

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.     

旋流式进料喷嘴实验与流场结构数值模拟

针对旋流式催化裂化进料喷嘴进行了实验研究和数值模拟。实验中测量了不同工况下的雾化粒径和喷嘴的雾化角,同时验证了各段的压降分配方案。通过VOF(volume of fluid)方法对喷嘴气液两相流的流动过程进行了数值模拟,描述了喷嘴中两相流的填充过程,得到了喷嘴的压力、速度分布和雾化角,并与实验结果进行了比较,二者吻合较好。对上述结果分析后表明,该型旋流式喷嘴雾化粒径在53~60μm,雾化角随气液比或流量的增大而有所增加,采用内外嵌套式旋流器可使射流厚度较为均匀。     

入口雷诺数对静压油腔承载性能的影响

基于实验和数值模拟方法,研究了入口雷诺数为840～2 449时静压油腔的承载性能.利用PIV粒子测速系统实验研究了入口雷诺数变化对油腔内部流场结构的影响,与数值模拟结果吻合良好;数值模拟了不同入口雷诺数时油腔上壁面压强和壁面剪应力的变化.结果表明:随着入口雷诺数的增大,涡的位置逐渐靠近封油边,涡的范围逐渐变大;涡心位置与入口雷诺数有函数关系;入口喷射导致油腔上壁面中心处压强出现峰值,峰值之后的压强呈恒定分布;上壁面剪应力在上壁面正对入口边缘处出现峰值会导致油膜破裂.     

智能医用超声波雾化器的设计

为了保证医用超声波雾化器安全、可靠、高效的运行,系统采用了智能检测、自动控制、CAN总线传输和嵌入式技术。利用高性能的MXT8051单片机为核心,结合超声波雾化器的工作原理,设计了一种适应于医疗系统的高稳定、低功耗医用超声波雾化仪器。详细介绍了该系统的基本结构、工作原理以及软硬件设计。实验结果证明本系统可靠稳定,雾化量能智能调节,具有很广的市场前景。     

液体燃料横向射流雾化数值模拟

雾化是液体燃料燃烧非常重要的一个过程,良好的雾化是实现液体燃料高效燃烧的前提．为了得到某燃烧器文丘里管喉口处高速气流对燃油雾化的效果,本文利用计算流体力学软件对该燃烧室中液体燃料雾化两相流场进行了数值模拟,计算采用欧拉一拉格朗日方法,混合破碎KH—RT模型,模拟结果得到了不同气流速度下液滴群SMD分布,通过对单个液滴二次破碎模拟再现了液滴在高速气流中变形破碎的整个过程．     

氦气驱动水射流雾化特性的数值模拟研究

为了研究水射流的雾化特性,通过Fluent软件对3种实验工况下氦气驱动水柱的雾化过程进行了二维数值模拟,这3种实验工况分别是常温常压下直喷嘴圆管内气/液相管道长度比为1∶1、1∶2和2∶1的0.25 MPa氦气驱动水射流。分别采用Standard k-ε、RNG k-ε、Realizable k-ε湍流模型和VOF模型,研究在氦气驱动下的射流雾化特性,对数值模拟结果与实验结果进行了比较,并且对不同气/液相管道长度比的数值模拟结果进行了比较。模拟结果表明:在采用Standard k-ε湍流模型对氦气驱动水柱进行数值模拟时,在气液混合液体进入管口附近,由于混合液体中氦气压力大于大气压,产生初次雾化现象,随后前后液相的相互碰撞以及空气动力与液柱的相互作用是二次雾化现象产生的主要原因,管内观测点压力先增大后减小,雾化锥角呈单调递减变化,与实验结果变化趋势整体一致;对比直喷嘴圆管不同气/液相管道长度比的数值模拟结果,当气/液相管长比为2∶1时雾化锥角最大,气/液相管长比为1∶1时雾化锥角稍小,气/液相管长比为1∶2时雾化锥角最小。     

汽车尾气-热电材料耦合传热过程的CHT模拟

该文针对柴油机实验用三支管排气管建立了对应的二维气体流动传热的数学模型,并对排气管的流场进行数值模拟.又对安装热电材料的排气管进行气固两相耦合传热模拟,与未安装温差发电器件的模拟结果进行比较,结果表明壁面热电材料对总管中的速度,压力分布影响不大,但增加了边界的热流量,这对热电材料发电器的设计有指导意义.     

涡结构对小颗粒在圆管背风面碰撞分布的影响

针对锅炉管背风面飞灰沉积过程，采用数值模拟的方法进行了研究.对绕柱气相湍流的模拟采用了较新的分离涡模拟方法（detached eddy simulation, DES），通过对粒径为1～10 μm的颗粒在圆管背风面碰撞分布规律的计算发现背风面近壁区存在的主涡、二次涡和分离点附近小涡对颗粒在背风面的碰撞均有一定的影响.当速度较小时，随着粒径的增大，颗粒在背风面碰撞的质量逐渐增加，大颗粒在主涡和二次涡作用下均有较大的碰撞质量流量，而且二次涡的作用明显强于主涡；速度增加后，由背风面3种涡结构引起的颗粒碰撞量均有不同程度的减少，此时主涡的作用较强，而且二次涡引起的大颗粒碰撞量有明显减少.通过与实验测试结果进行对比检验，证明了数值模拟结果的准确性.     

布袋除尘器吸风罩的研究

为了提高生活垃圾焚烧发电除尘系统除尘效率,提出除尘系统吸风罩的结构改造措施,力图通过改变吸风罩结构尺寸,以较小的风量获得良好的除尘效果.利用CFD模拟软件,对不同扩张角的吸风罩内部气固两相流动进行数值模拟.结果表明:扩张角为60°～90°时,吸风罩内部速度场分布均匀,无明显的涡流、回流.利用数值模拟可以有效地缩短设计过程,减少产品开发成本,满足现代工业设计要求.