液固外循环流化床内喷嘴对流场影响的数值模拟

喷嘴是影响液固外循环流化床内颗粒循环的关键部件.应用STAR CCM+软件,基于Realizable-湍流模型和壁面函数法,采用SIMPLE算法对压力和速度场进行耦合求解,讨论了喷嘴位置与口径比对速度、压力、湍动能以及涡强分布规律的影响.结果表明,喷嘴口径比是影响压力、射流中心速度、阻力大小的关键因素,当喷嘴口径比为0.375时,压降最小,且阻力较小,利于流体循环.流体经喷嘴喷出后,因射流区速度梯度较大而产生剪切力,形成涡旋,当喷嘴安装位置为0 mm时,涡旋达到最大,卷吸力最强.     

水力喷砂射孔喷嘴的数值模拟及试验研究

针对收缩型喷嘴内部结构长径比(直线段长度与直径的比值)严重影响出口射流的冲蚀性能这一关键问题,研究了喷嘴内部射流加速机理,得出长径比是影响喷嘴出口射流速度的最主要因素之一;针对工程中5吋套管常用喷嘴结构,选取不同喷嘴直径和直线段长度,利用FLUENT软件计算了35组模型(直线段长度为6~12 mm,直径为4~6 mm),结果表明:射流速度最大时喷嘴长径比存在一个最佳值,本次计算射流出口速度最大时长径比为1.8;实验室按照数值计算模型加工35个不同长径比喷嘴,利用粒子图像测速系统(PIV)进行非接触式试验,分析实验结果,揭示了长径比对喷嘴出口射流性能的影响规律,验证5吋套管常用喷嘴(总长度为17 mm、收缩角30°)出口射流最大时对应的长径比1.8,试验结果与数值模拟一致.     

基于Fluent自振脉冲射流腔体结构参数的数值优化

自激振荡脉冲射流可以有效提高深部煤岩破蚀效率.为设计破蚀煤岩效率较高的自激振荡脉冲射流发生装置,基于流体力学基本原理,利用Fluent软件对自激振荡脉冲射流进行数值模拟,分析不同的腔体结构对脉冲射流峰值速度的影响.采用大涡模型(LES)进行计算,通过数值模拟发现,自激振荡脉冲射流速度云图和压力云图符合涡旋碰撞理论和脉冲射流发生原理.在特定的参数(腔长L=4.5mm,腔径D=8mm,下碰撞壁收敛角α=120°,上下喷嘴直径分别为d_1=1mm,d_2=1.1mm)下,自激振荡脉冲射流峰值速度最大,为231.21m/s,相比于入口速度提高了92.68%,脉冲射流冲蚀效果较好.     

基于FLUENT的人工淹没射流喷嘴流场仿真

根据Fluent流体仿真软件和人工淹没射流喷嘴内流场的特点,基于流体力学基本理论,对人工淹没射流喷嘴进行了仿真研究。通过数值模拟计算,得到了人工淹没射流喷嘴的压力分布云图和速度分布矢量图和静压力分布图等。模拟结果表明,在人工淹没射流喷嘴的圆柱段存在速度最大值,射流在圆柱段出口处与周围的水产生了强烈的剪切作用,出现了流速不均匀和脉动现象,再加上圆柱段出口端明显的负压区,这些都为空化作用的产生提供了有利条件。     

不同喷嘴结构下高压脉冲水射流的数值模拟

为进一步优化喷嘴结构,应用流体仿真软件Fluent对喷嘴中高压气体驱动的水柱进行数值模拟。在数值模拟方法中应用SST k-ω湍流模型与VOF模型,研究了直喷嘴、锥形渐扩喷嘴和锥形渐缩喷嘴结构下的管内外气/液分布与水射流的流体力学特性。模拟结果表明:直喷嘴水射流在初期有最高的射流速度,且在模拟计算域内平均速度最高;锥形渐扩喷嘴水射流射流速度最小、喷射距离最短,在初期射流横向扩散宽度最大;锥形渐缩喷嘴水射流在初期横向扩散宽度最小,在射流后期水射流速度最高、横向扩张宽度最大。该研究通过数值模拟给出了锥形渐缩及锥形渐扩喷嘴结构下高压脉冲水射流的流体力学行为,为后续进一步分析不同喷嘴结构下的高压脉冲水射流提供了参考。     

后混式磨料射流清洗油管涂料的实验研究

通过对后混合式磨料射流清洗油管涂料的实验研究 ,得出了后混合式磨料射流清洗油管涂料的清洗效率与喷嘴直径、喷距、喷射角以及颗粒直径的关系。后混式磨料射流清洗油管涂料的清洗效率随喷嘴直径的增大而增大 ,喷距、喷射角和磨料颗粒直径最佳参数值分别为 2 50mm、90°和 0 .8mm。     

风电机舱干粉灭火系统喷射流动的数值模拟

为了探究风力发电机舱干粉灭火系统的喷射流动特性,根据1.5 MW风力发电机舱为原型建立仿真模型,应用Fluent软件的离散相模块,模拟并分析了不同的喷嘴形状及充装压力对风电机舱干粉灭火系统喷射颗粒运动轨迹的影响.模拟结果表明:随着喷嘴角度的增大,颗粒流动到两侧壁的总时间越短,颗粒流动到机舱两侧壁的总时间最短的是150°喷嘴,为12.9 s;随着充装压力越大,干粉的喷射速度越大,颗粒向侧壁扩散的速度也越快,充装压力为2.5 MPa时,颗粒流动到机舱两侧壁的总时间最短,为10.5 s.模拟结果可为风电机舱灭火系统的优化提供参考.     

后混磨料射流颗粒运动仿真和实验分析

基于DPM离散相模型,通过FLUENT软件对后混喷嘴内的磨料颗粒运动轨迹进行仿真和分析。引用二方程模型中的RNG k-ε模型,得出了后混喷嘴内的静压分布和湍动能分布。通过改变磨料粒径的大小和入口速度,分析研究颗粒的运动情况。模拟结果表明:颗粒粒径和颗粒入口速度都会影响粒子的加速运动,进而影响切割效果。分析得出了不同粒径粒子的最佳进口速度和最佳颗粒粒径,并从减小喷嘴磨损和提高射流效果方面优化混合过程。实验结果与仿真结果相符,验证了仿真的正确性。     

淹没条件下星形喷嘴射流流动特点的模拟研究

为了优化钻头水功率配置,提高井眼净化效果,对新近引入石油工程中的星形喷嘴射流进行了模拟研究,建立了喷嘴射流流场的流动控制方程,采用有限体积法对其进行离散,结合Realizable k-ε模型对方程组进行求解,并将计算结果与圆形喷嘴射流的结果进行了对比.对比结果发现,淹没条件下喷嘴出口截面形状对射流的影响主要体现在射流的起始段,起始段内星形喷嘴射流流场较圆形喷嘴射流的要复杂.当喷距大于4倍喷嘴当量直径时,星形喷嘴最大、最小截面上轴向速度和湍动能的衰减趋势同圆形喷嘴的衰减趋势一致,两个截面上射流速度剖面满足自相似性.     

腔径比对亥姆赫兹自振射流性能影响

为了提高亥姆赫兹式自振射流的工作能力,采用大涡模拟对自振射流流动特性进行研究,通过实验测试喷嘴出口压力脉动验证了数值模拟的准确性.对4种腔径比的自振喷嘴模型在3种雷诺数下的瞬态流场进行模拟,分析Q准则数下拟序结构涡的运动特性,揭示轴心速度衰减及出口断面速度分布与射流集束性及腔室能量耗散的关系,比较分析振荡幅值对射流脉冲性能的影响.结论表明,大涡模拟可以准确预测自激振荡射流瞬态流场及流动特性,亥姆赫兹腔使均匀来流变得紊乱,涡尺度增大,腔室内能量耗散增大,且腔径比对自振射流影响较大.     

新型自激振荡脉冲射流影响因素

基于混合模型，对空化模型进行改进，建立适用于新型自激振荡脉冲射流喷嘴内高速射流场模拟的二维非定常空化模型的数值方程，分析了喷嘴结构参数和运行参数对自激振荡脉冲效果的影响．通过对上喷嘴直径为6．68mm的低压大流量自激振荡脉冲射流系统的试验，得到了其结构参数的最佳配比关系，同时应用Fluent软件进行了数值模拟，计算结果与试验结论基本一致．     

新型自激振荡脉冲射流影响因素

基于混合模型，对空化模型进行改进，建立适用于新型自激振荡脉冲射流喷嘴内高速射流场模拟的二维非定常空化模型的数值方程，分析了喷嘴结构参数和运行参数对自激振荡脉冲效果的影响.通过对上喷嘴直径为6.68?mm的低压大流量自激振荡脉冲射流系统的试验，得到了其结构参数的最佳配比关系，同时应用Fluent软件进行了数值模拟，计算结果与试验结论基本一致.     

基于EDEM-Fluent耦合的挖藕机喷水系统仿真优化

为分析挖藕机喷水系统各种关键参数对土壤冲击效果的影响,提出一种基于EDEM-Fluent的水射流冲击土壤仿真方法。在Fluent中模拟不同间距、不同喷射速度下多股水射流冲击水层时的速度衰减、方向变化情况;得出冲击水层后的速度后利用EDEM-Fluent耦合模拟射流以该速度冲击土壤1 s的效果。试验结果表明:随着出水管间距的增大,最大冲击深度减小,土壤颗粒速度减小;随着射流喷射速度的增大,最大冲击深度增大,土壤颗粒速度增大。在出水管间距8 mm、射流喷射速度30 m/s时对土壤的冲击效果最好。     

几何结构参数对喷射器性能影响的数值模拟

通过Fluent软件对CO2工质在喷射器中的流动进行模拟, 同时通过改变工作流体和引射流体的入口压力研究喷嘴临界截面直径对喷射系数的影响。模拟结果表明: 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; 在喷射器的基本工作参数保持稳定时, 可以通过提高引射流体入口压力及工作流体入口压力2种方法提高喷射系数。     

圆形液体浸没射流冲击驻点传热的数值模拟

对圆形液体浸没层流射流的流场结构和冲击驻点的单相传热进行了数值模拟．考虑的因素为喷嘴直径、喷嘴至冲击板距离、射流速度和加热面尺寸等．计算结果表明：冲击板上涡的位置随Ｒｅ的增加而远离对称轴．对于充分发展的管形喷嘴而言,驻点换热随射流出口Ｒｅ的增加和喷嘴直径的减小而增强;在５＜Ｚ／ｄ＜９内出现峰值,与加热面尺寸无关．     

螺旋滚筒喷嘴内流场数值模拟研究

为提高螺旋滚筒的喷雾降尘效果,改善井下作业环境,基于流体动力学理论,建立喷嘴内部流场模型。对不同喷嘴口径、旋流芯中心孔口径以及喷雾压力的喷嘴喷雾过程进行数值模拟,得到不同参数条件下流体速度的分布规律:喷嘴口径在一定范围内适当增大能够增加内部湍流区域,进而提高出口位置流体的流出速度;旋流芯中心孔直径的增大虽然在一定程度上增加中心孔射流对旋流场的扰动,但是对流体喷出速度影响不大;随着喷雾压力提高,流体内部湍流动能得到加强,喷嘴出口流速得到提高。对工业性试验中工作面粉尘质量浓度进行测定,在滚筒喷雾系统开启后降尘率达到90%以上,工作面粉尘质量浓度得到了有效降低。     

半干法压力旋流式喷嘴雾化性能数值模拟

对压力旋流式脱硫雾化喷嘴雾化特性进行了数值模拟研究,分析了各因素对雾化液滴粒径的影响,得到了喷嘴下游流场内液滴粒径和速度空间分布.计算结果表明:雾化液滴粒径与雾化压力和喷嘴直径成正比,与雾化介质黏度和表面张力成反比;液滴速度沿轴向方向急剧衰减,在距喷嘴200mm处几乎不发生变化,而在径向方向上呈中心低,边缘高的分布;在破碎和聚合的作用下,液滴粒径沿轴向方向呈先减小、后增加的趋势,大颗粒主要集中在雾炬外围.试验结果与计算值基本吻合.     

振荡脉冲射流喷嘴钻头井底压力特性研究

本文以测试喷嘴射流轴心冲击太力为依据，对振荡脉冲射流喷嘴的有效喷距，射流和脉动特性，井底压力分布规律进行了研究分析。结果表明，在相同条件下，脉冲射流喷嘴的有效喷距比普通连续射流喷嘴提高１．５倍，脉动幅值提高１．７倍，井底压力分布更有利于清除井底岩屑。     

一种新型燃油喷嘴结构设计及仿真分析

针对DPF主动再生系统中燃油喷射单元IU工作雾化夹角要求和易积碳、滴漏等问题,设计了一种新型喷嘴,通过灵活选取喷嘴芯前端圆台夹角可以很好地满足雾化夹角要求,并且通过圆台与喷嘴体的密封可以很好地解决易积碳和滴漏等问题.本文应用Fluent模拟了相同压力和相同倾斜角的情况下,不同夹角喷嘴的喷射雾化情况,以及喷嘴出口截面径向位置上的压力、径向速度、轴向速度的变化情况,得到了不同夹角对喷嘴射流的影响规律.结果表明该喷嘴结构具有良好的雾化效果,本研究可为不同雾化夹角要求和不同场合的喷嘴设计提供参考.     

不同围压下自激吸气脉冲射流喷嘴吸气性能的试验研究

深水条件冲沙时,改善自激脉冲射流喷嘴的吸气性能,可以提高射流的打击力和泥沙颗粒的悬浮高度,及延长泥沙颗粒的输移长度.因此,研究自激脉冲射流喷嘴的吸气性能有重要意义.利用自行研制的试验系统对自激吸气脉冲射流喷嘴的吸气性能进行了试验研究,运用无量纲分析法,对一定入口条件下各结构参数和运行参数配比对无量纲吸气量的影响进行分析,得出了深水条件下无量纲吸气量随自激脉冲射流喷嘴各无量纲参数的变化规律,确定了产生高效能脉冲射流相对吸气量的无量纲参数的范围,为脉冲射流喷嘴的结构设计优化提供理论依据.