液体—固体粒子两相流流动特性的数值模拟及计算

运用液体－固体粒子两相流理论及计算流体动力学ＳＩＭＰＬＥ方法，对液－固两相流动特性进行了分析和研究，在此基础上建立了物理模型和数学模型，编制了计算程序，并以空心全在压力筒内产生破裂的现象为实例进行了数值模拟计算，结果表明，本文的理论研究方法，数值计算方法及计算程序是正确可靠的，不仅为液－固两相流动的研究提供了了手段，还进一步研究三相流动打下了良好的基础。     

液-固两相流的运动描述与数值模拟

提出一种数值方案,模拟颗粒状固体在液体中沿一条水平管道的流动.粒子的运动和液体的速度场,是通过一个应用程序交替计算而确定的,即对所有单个粒子的运动应用牛顿定律得到盘状颗粒物的轨迹,求解Navier-Stokes方程得到液速场.利用本文模型及数值模拟方案,可以在计算机屏幕上直观地显示出每一个粒子的流动.     

固液两相流泵的研究现状分析

本文分别从内特性、外特性两方面对国内固液两相流泵的研究进展进行分析。在内特性研究中分别介绍了泵内固体相流动规律的研究和泵内两相流的常用数学模型,外特性研究主要是探索过流部件几何参数对泵性能的影响规律。文中还给出了对固液旋流泵内部流场进行了全流道三维数值模拟结果。     

气液固三相流在机械搅拌充气式浮选机内运动的数值模拟

针对机械搅拌充气式浮选机内部气液固三相流动比较复杂的情况,对有效容积为165 m3的大型机械搅拌充气式浮选机进行研究.采用Mixture多相流模型、k-ε湍流模型和雷诺时均 N-S方程,对浮选机内部的气液固三相流流动进行三维湍流数值分析.通过对内流场的数值模拟,分析机械搅拌充气式浮选机内部的流动,得出浮选机内部气液固三相的速度、体积分数、湍流强度和迹线等的分布规律.     

含沙水流中粒径对离心泵叶轮磨损特性影响的数值分析

采用雷诺时均N-S方程、RNG k-ε模型和相间耦合SIMPLE算法,以含沙水为介质,选用离散相模型和Finnie的塑性冲蚀磨损模型,运用冻结转子法,对一台200SH-9.3单级双吸离心泵内固液两相流动进行全三维数值模拟.获得不同粒径时叶片工作面、背面、轮缘内侧面及轮毂面磨损强度及固相体积分数的变化规律,并且对主要磨损部位的磨损深度进行预测.通过对比清水介质时泵外特性试验数据以及磨损试验数据与数值模拟结果,验证了数值计算方法的可靠性.结果表明:随着粒径的增大,叶片工作面、背面、轮缘内侧面和轮毂面的磨损强度增大;叶片工作面的主要磨损部位集中在进出口及靠近轮毂一侧,叶片背面主要磨损部位集中在进口及靠近轮毂一侧;叶轮主要磨损部位的磨损深度预测值与实际磨损结果基本一致.     

泥沙颗粒直径及体积分数对高比转速离心泵的影响

基于小粒径固液两相流在高比转速离心泵内运动比较复杂的情况,以黄河含沙水为工作介质,采用改变颗粒直径和含沙水颗粒体积分数的方法,借助Mixture多相流模型扩展的标准k-ε湍流方程与simple算法,应用CFD软件对小粒径颗粒在高比转速离心泵内的流动进行数值模拟.通过内流场的速度、压力与颗粒分布,分析粒径大小对泵内固体颗粒运动的影响和进口固相初始体积分数对泵内压力和固相分布的影响,给出离心式泵叶轮的磨损特性.计算结果表明,相同的泥沙体积分数条件下,水泵的扬程随着颗粒直径的增大而下降,相同的泥沙颗粒直径条件下,水泵的扬程随着含沙水流中泥沙体积分数的增大而下降.     

旋转煤粉分离器内两相流动的理论与实验研究

对旋转煤粉分离器内气固两相流动进行了理论分析，提出了相应的单颗粒动力学模型，并进行了数值计算，初步找出了分离器中径向沉降速度与斯托克斯准则数和转子转速之间的关系，在此基础上，针对旋转分离器的特点，提出了近似模化的原则，建立了模化试验装置，并进行了试验研究，找出了影响分离器分离效果的因素。     

固液两相流对螺旋离心泵流场影响的数值分析

以螺旋离心泵为对象,以 fluent 软件为工具,利用标准k-ε数学模型对其内部三维流动进行数值模拟.计算清水和不同颗粒直径、不同体积分数的含沙水在螺旋离心泵内的液固两相流场,分析颗粒直径、体积分数、速度、压力等流动参数在泵内的分布规律及其相互影响.研究结果表明,按照颗粒的粒径范围和体积分数来设计叶片型线,可以减小叶片磨损,提高叶轮的使用寿命.     

固液两相流设计渣浆泵

本文通过固液两相流的动量方程,初步分析了固液两相流的特点,并简单介绍了应用固液两相流设计渣浆泵的有利之处。１　离心泵叶轮中固液两相流分析１．１　固液两相流的动量方程假设固相由均匀颗粒组成,忽略颗粒之间的作用力：液相作为理想流体处理。由于固液各相的速度场不同,采用两相流体模型,分别建立固液两相流体的动量方用Ｃｖ表示固液两相流体的体积浓度,则在任一体积为Ｖ的两相流体中,液相的体积为（１－Ｃｖ）Ｖ。因此液相的动量方程为：ＤＶｆＤｓ＝ｆｆ－△ＰＰｆ＋Ｆｓ（１－Ｃｖ）ρｆ（１）固相和液相在两相流场中…     

户用沼液泵水力设计及性能预测

为解决农村沼气池沼渣沼液清除难的问题,设计了户用沼液泵.通过对沼液泵工作介质的分析,确定各过流部件的结构形式,并对过流部件进行水力设计.在叶轮水力设计过程中,对于无法形成光滑内流道的问题给出具体、有效的解决方法,并通过三维造型进行校核,保证了水力设计的合理性.最后对沼液泵在不同工况下进行全流场数值分析计算,预测其性能.     

柱长修正方法的施工模拟程序设计实现

按照柱长修正方法实现施工模拟,通过算例的结果比较验证了柱长修正方法的可行性和程序的准确性。由于柱长修正方法的特点,此程序可以更好地考虑施工过程中混凝土徐变、成熟度等因素的影响。同时,可以方便地分析每层在施工完成后的受力状态。     

一种复杂装药结构的两相流内弹道模型及计算

根据带有复杂点传火系统的混合装药结构的工作特点，建立了两种主装药与可燃药筒的两相流内弹道数理模型以及点火管、低爆速点火管与点火药包等源项的燃气释放规律关系式。通过数值模拟，给出内弹道循环过程的详细结果。计算结果与试验结果的一致性较好。研究结果对于进一步分析异常压力机理有着重要的理论指导意义。     

深海采矿矿浆泵的设计方法研究

针对深海采矿矿浆泵尚无成熟的设计方法,基于垂直管道水力输送理论,文章提出了矿浆泵设计参数的理论公式,并对不同工作水深及矿石体积分数下的输送系统进行了分析;采用数值模拟方法分析了几何参数对泵性能的影响。分析结果表明:将体积分数为5%~10%的多金属结核从1 000m和6 000m海底提升至海面所需泵的扬程分别为78.04~130.05m和440.63~735.17m,考虑装备制造的技术能力,矿石体积分数宜控制在8%以下;叶轮叶片数推荐值为4~5,以满足扬程和效率的要求;适当增大叶片进口角可改善泵的抗气蚀性能。最后,通过试验验证了数值分析方法的准确性。     

小粒径固液两相流在螺旋离心泵内运动的数值分析

针对螺旋离心泵内固液两相流动比较复杂的情况,以黄河含沙水为工作介质,采用改变沙粒粒径和含沙水体积分数的方法,对小粒径颗粒在螺旋离心泵内的流动进行了数值模拟.通过内流场的速度、压力与颗粒分布,分析了粒径大小对泵内固体颗粒运动的影响和进口固相初始体积分数对泵内压力和固相分布的影响,得出压力沿叶轮工作面和背面的分布规律以及固相体积分数沿叶轮轴面、叶片背面和工作面的分布规律,并在此基础上给出了螺旋离心泵内的磨损特性.     

催化裂化沉降器新型高效旋流快分器的结构优化与分析

在CFX软件平台上,采用RSM模型对两种结构的新型旋流快分器内流场进行了三维数值模拟,考察了该旋流快分器的内插筒状物的结构参数对旋流快分器内流场的影响规律。采用随机轨道模型对该快分器内颗粒的运动情况进行了计算,估算了该旋流快分器的分级效率和总分离效率。结果表明,该新型旋流快分器的压降随内插筒状物直径的增大而减小,随内插筒状物长度的增大变化很小;小于8μm的颗粒的分级效率随内插筒状物直径的增大而减小,小于3μm的颗粒的分级效率随内插筒状物长度的减小而减小;总分离效率随内插筒状物直径的增大先增大后减小,随其长度的增大而增大。Ⅱ型结构的性能优于Ⅰ型结构的性能。由此可获得在处理不同粒径粉料时,最佳的内插筒状物结构参数与型式,供工程设计参考。     

油气分离器内油滴轨迹的数值模拟

采用数值模拟的方法研究分离器内油滴的运动。单相流场采用各向异性的雷诺应力方程模型，气液两相流场采用相间耦合的DPM模型计算，用随机轨道模型对油滴的运动轨迹进行追踪。通过对油滴轨迹的分析，揭示了油滴在分离器中运动的物理机制。结果表明：油滴的轨迹受叶片数量、叶轮转速和油滴粒径的影响很大。     

压裂工况下T型三通冲蚀影响数值模拟

研究水力压裂工况下T型三通的冲蚀。基于FLUENT内置的DPM模型探究流速、质量流量、粒子直径、进出口流通方式对T型三通冲蚀的影响。结果表明：内部流速与冲蚀率的变化关系呈现幂函数关系,且曲线中存在冲蚀影响临界流速。液体流速小于临界流速,流速的增加引起冲蚀程度增加较不明显,当流速超过临界流速,引起冲蚀率的急剧增加。支撑剂颗粒粒径与冲蚀率的变化关系呈正相关。汇流状态下的冲蚀率最大,分流状态下的冲蚀率最小。汇流状态下的冲蚀率最大是分流状态下的30.7倍;既不分流也不汇流状态下的最大冲蚀率可以达到了分流状态的冲蚀率的5.4倍。     

基于分析设计直接法的水下分离器结构总体塑性变形校核

借助欧盟压力容器标准EN13445-3分析设计直接法,研究水下分离器结构总体塑性变形,建立水下分离器数值模型,采用高压试验的方法对数值模型计算精度进行分析。结果表明:建立的水下分离器数值模型计算结果与试验结果平均误差不超过5%,具有较高的计算精度;水下分离器结构整体塑性能够通过校核,且具有一定的安全余量。     

大口径高速平衡炮发射安全性分析

203mm口径的平衡炮要求将90kg的弹丸发射至960m/s以上的初速,这对装药结构提出了很高的要求,其安全性是影响大口径高速平衡炮研制成功与否的根本性问题.建立了平衡炮管状药一维两相流内弹道数学物理模型,并针对平衡炮大药量、长装药、厚弧厚的装药要求或特点,进行了几种不同点火、传火和分段装药条件下膛内发射流场的状态分布特征模拟,分析结果表明,由于装药结构合理,使得整个药床点火比较均匀,减缓了火药床的挤压和堆积,满足了安全性能设计要求.文中建立的内弹道模型适用于其他口径的平衡炮,可以指导大药室、管状药特别是分段装填情况下的装药设计.