中心给粉旋流燃烧器气固两相流动的数值模拟

电厂采用的煤粉燃烧技术应达到稳燃、低污染、防结渣及防高温腐蚀的要求。中国电厂燃用煤的煤质偏差,煤种多变。在燃用这些煤的时候,锅炉的稳燃能力较低。针对这些问题,提出中心给粉旋流煤粉燃烧技术。由于燃烧器的气固流动特性对燃烧器的性能有很大的影响,利用可实现的k-ε和Lagrangian随机轨道模型对中心给粉旋流燃烧器的气固两相流动进行数值模拟,并将计算结果和三维相位多普勒测速技术(Phase-Doppler anemometry,PDA)试验结果进行详细比较,计算值和试验值速度分布的趋势基本相同。计算和试验结果表明,在轴向方向产生了回流区,切向速度分布出现典型的Rankine涡结构,中心线附近区域的径向速度小。当颗粒的轴向速度衰减为0之后,颗粒的运动方向发生偏转,开始向后上方运动。颗粒迂回型运动轨迹延长了煤粉在回流区中的停留时间。     

醇基液体燃料燃烧器火焰温度场检测

采用S型铂铑热电偶结合XMT-000／5000系列智能仪表对燃烧器内火焰温度场进行检测研究,结果表明,燃烧器火焰温度,沿预热器内表面从下到上呈下降趋势,下部火焰直射部位温度最高,为760℃,出气管的引流作用是预热器内壁损坏的主要原因,为醇基液体燃烧器的进一步改进提供实验依据。     

反应火焰喷涂中颗粒熔化反应过程的数值模拟

采用有限元分析软件ANSYS研究了自蔓延反应火焰喷涂过程中由钛、B4C及碳三种组元组成的团聚粉颗粒在喷涂焰流中的加热熔化过程,计算了团聚粉颗粒在喷涂过程的温度分布情况.结果表明:粒子在出喷涂枪口后9.5×10-4 s左右发生反应,1.45×10-3 s左右反应结束,由此得出粒子最佳熔化状态在116 mm处左右,模拟结果与试验结果基本吻合.     

钛合金液相等离子碳氮共渗的流场分析

液相等离子碳氮共渗技术可以改变钛合金的表面性质以增强其的表面硬度及耐磨损性能,电解槽中流场分布的均匀性是影响碳氮共渗处理稳定性和工件表面质量的重要因素。通过对电解槽中的流场进行数值模拟,探索电解液的流动方向,流动速度,流量与极板面积大小对电解槽中流场分布均匀性的影响。结果表明:电解液的流动方向是影响流场分布均匀性的主要因素;流速和流量会对电解槽中的压力与速度大小造成影响;极板面积的大小会影响两极板之间电解液的流动。     

多次分级中心给粉旋流煤粉高效低氮氧化物燃烧技术

为了实现煤粉高效燃烧和低NOx排放,将中心给粉旋流燃烧器与燃烬风技术相结合,形成多次分级中心给粉旋流燃烧技术。阐述多次分级中心给粉旋流煤粉燃烧技术原理和特点,并指出该技术不仅可以大幅降低NOx排放,同时还具有燃烧效率高、防止结渣和高温腐蚀的优点,并通过实验室试验和工业试验验证该技术的原理。在实验室和实际锅炉上,采用飘带示踪法对不同燃烬风率和外二次风叶片角度下的空气动力场进行测量。试验表明,该燃烧器可以在燃烬风率为25%时可以形成稳定的中心回流区,回流区随着外二次风叶片角度减小而增大。采用三维激光多普勒动态粒子分析仪对采用多次分级技术条件下中心给粉旋流燃烧器出口气固流动特性进行测量。试验表明,颗粒相对数密度峰值出现位置靠近燃烧器中心位置。在一台600 MW机组锅炉上进行热态试验。试验表明,煤粉在距离喷口约为0.1 m位置着火,具有较强的稳燃能力。同时,介绍该技术的应用情况。     

水平管气液衰减螺旋流的流型及压降发展

气液衰减螺旋流在工业中应用广泛,但是对其中的关键问题,衰减影响下的螺旋流发展运动规律认识不清。通过室内试验研究空气-水两相流在内径25 mm、长4 m的水平管中流型和压降沿流向的变化规律。通过可视化试验获得叶片式起旋器下游不同位置处的螺旋流流型,测量下游沿流向不同区间的压降波动信号。试验发现,在离心力作用下,螺旋流中气液相界面发生重构,形成螺旋流中特有流型。但是由于离心力的衰减,导致螺旋流流型不断变化,逐渐转变成非旋流流型。流动压降沿流向逐渐降低,最终趋于非旋流压降;不同螺旋流流型的维持距离不同,同时也受来流气液相雷诺数的影响。基于流型及压降分析,获得起旋器下游不同位置处的螺旋流流型图。     

中空压力旋流喷嘴内流场特性研究

针对切向进液的压力旋流喷嘴,利用实验测量结合数值模拟的方法研究其内流场特性.采用高速摄像仪跟踪记录并测量内部空气心和外部雾化锥角大小;采用LDV激光测试系统测量出口速度场.由此对比验证了VOF多相流模型、RNGк-ε湍流模型适用于此类旋流喷嘴数值模拟计算.随后分析得到喷嘴内部不同截面的压力场、密度场和速度场分布图;拟合准势流区和似固体区切向速度沿23mm截面半径变化关系式,所得结果对解释旋流喷嘴内部流场形态提供参考依据.     

Measurements of Flow Rate and Force Coefficients in a Short-Length Annular Seal Supplied with a Liquid/Gas Mixture (Stationary Journal)

Deep sea compression systems must work under strenuous conditions with either gas in liquid or liquid in gas mixtures, mostly inhomogeneous. Off-design operation affects the mechanical system's overall efficiency and reliability, with penalties in leakage and rotordynamic performance of secondary flow components, namely, seals. This article introduces a test rig to characterize the leakage and dynamic force coefficients of a short-length annular seal (L/D = 0.36, clearance = 0.127 mm) operating under various flow regimes ranging from pure gas, to bubbly (liquid in gas), to foamy (gas in liquid), to pure liquid. The test rig includes of rotating journal and a softy supported cartridge that make a clearance annular seal that is supplied with a liquid/gas mixture. Flowmeters record the fluid's passage, and with manual control of the streams, the mixture has a known liquid (or gas) volume fraction at the seal inlet plane. Two orthogonally mounted electromagnetic shakers excite the cartridge with periodic (single-frequency) forces spanning a wide frequency range. Eddy current sensors and accelerometers record the seal cartridge motions and a frequency domain parameter identification method delivers the seal dynamic force coefficients.

For tests with a pressure supply/pressure discharge ratio = 3.0 and 3.5 and a nonrotating journal, the article reports the flow rate for an ISO VG10 oil in air mixture with liquid volume fraction (LVF) at the inlet plane increasing from pure gas to pure liquid. Wet seal stiffness and mass and damping force coefficients follow for a seal operating with a pressure supply/pressure discharge ratio = 2.0 and operating with air (only) and also with an oil-in-air mixture with inlet LVF = 2% and 4%. The experimental results, the first reported, reveal that a small amount of liquid increases the damping coefficients of the wet seal 10-fold (or more). Predictions from a computational bulk flow model also demonstrate that the seal damping coefficient varies greatly with small contents of liquid in the oil/gas mixture, although agreement with the experimental force coefficients is not compelling due to the likely inhomogeneity of the mixture flowing though the seal.     

涡轮流量传感器在旋转来流中的特性研究

本文对涡轮流量传感器在旋转来流中的特性进行了理论和实验研究。利用涡轮流量传感器的数学模型,给出了涡轮转速、仪表常数与来流旋转角之间的理论关系式。计算了来流旋转强度及上游直管段长度变化时,仪表常数的变化情况。设计了能获得不同来流旋转强度的旋转发生器,并获得了大量的实验数据。实验结果与理论计算值在较大的流量范围内甚为吻合。     

车灯清洗器喷嘴内流体流动的CFD分析

在建立了某车灯清洗器喷嘴内部流动的三维CFD计算模型之后,对该喷嘴内部的三维流动进行了数值模拟分析,分析了喷嘴旋芯结构参数对喷嘴的压力、出口速度等的影响。分析结果为喷嘴结构的设计提供了重要的参考依据,从而可以减少大量的实验操作。     

气—液两相流旋流喷嘴雾化特性研究

液体的有效雾化是当前气液两相流研究中的重要课题,这其中雾化喷嘴的选择能很大程度影响雾化效果。通过查阅大量文献,对不同类型的气液两相流旋流喷嘴的结构、工作原理以及影响雾化效果的各个因素(包括:喷嘴结构、压缩空气压力以及气液比)做出了论述。在实验中采用压缩空气作为雾化介质,利用lyc2000激光粒度仪测量了不同情况下的喷雾特性参数如油雾粒径、油雾浓度等。同时对气液两相流旋流喷嘴雾化特性进行分析,并做了图表分析和曲线拟合。     

旋流片对喷嘴流场特性影响的数值研究

以水为流体介质,建立了旋流喷嘴的计算流体动力学模型.通过调整旋流喷嘴旋流片的螺旋升角和通流面积等结构参数,对喷嘴雾化的压力、速度场进行计算,推导了喷嘴的雾化角,从而研究旋流片对喷嘴流场特性的影响.将数值模拟的结果与试验结果进行对比,两者基本吻合.验证了数值计算方法的正确性,对旋流喷嘴的设计具有指导意义.     

旋流燃烧器空气流场特性CFD数值模拟

一二次风配风比及其流动特性决定燃烧过程氧气供应,对旋流燃烧器燃烧质量有着决定性的影响。旋流燃烧器内部结构设计、各部件布局、二次风门开度都会影响一二次风配风比及其流动特性。CFD技术因成本低、周期短,能直观全面了解流场分布情况而在燃烧流动领域研究被广泛应用,故采用Fluent对燃烧器空气流场情况进行数值模拟和分析,研究不同二次风门开度下旋流燃烧器空气流场特性。结果表明,压力最大区域主要分布在空气入口处到二次风门间、一次风管入口附近区域,随二次风门开度增大二次风门内部空气流速逐渐增大,整体平均空气压力、空气旋流强度、旋转气流存在区域不断减小,负压区存在于旋流器前端到燃烧器空气出口之间区域,维持火焰稳定,对燃烧器结构设计和实际应用起到重要指导作用。     

液体CO2在毛细管内的流动特征

提出了液体CO2在毛细管内流动的物理模型,对液体CO2在毛细管内流动时的压降、干度及亚稳态特性等方面进行了分析,并分析了三相点干度突变的原因,推论出两段亚稳态段对液体CO2质量流量总的影响超过了20％,临界流动时液体CO2在毛细管出口处根本没达到当地音速。     

气田开采中不同回压对临界携液流量的影响

针对气藏开采过程中气体在井筒内流动的特点,根据Tumer模型推导了井筒内临界携液流量公式,然后又根据井筒临界携液流量公式,计算并说明了井口压力和气体流动速度之间的关系,并为了便于现场使用,导出了临界流量和产量的计算公式.     

线性液动压抛光流场的剪切特性研究

以动压润滑理论为基础,推导了线性液动压抛光的流场剪切力数学模型.借助FLUENT软件研究了流场底面的剪切力分布,通过单因素控制变量试验探究了各参数对剪切力的影响规律,灵敏度从高到低依次为:抛光间隙、抛光液黏度、抛光辊子转速、抛光辊子半径.以正交试验结果为训练集,建立了基于支持向量回归(SVR)的剪切特性预测模型,相关系...     

水平管内以叶轮起旋的螺旋流的数值模拟

采用RNG k-ε模型对水平管内以叶轮起旋的螺旋流的流动特性进行了数值模拟研究,通过试验验证了数学模型的准确性和可靠性。研究结果表明:叶片旋流器产生的旋流场,切向速度分布具有近似Rankine组合涡结构的特点,径向速度最大值达轴向速度的0.5倍。雷诺数对旋流强度影响较大,Re数越大,旋流强度越大,且旋流强度的衰减速率越小。强旋流使轴向逆压力梯度足够大而引发轴向回流,从而产生了中心回流区域;能够增加反应介质的滞留时间,提高气液两相的传质和传热效率,促进水合物浆体快速生成,保障管道安全输送。     

压力条件对旋流槽数不同的离心式喷嘴液膜破碎及雾化的影响研究

利用粒子动态分析仪和高速摄影系统,研究不同注压下的锥形液膜流动、破碎及雾化特性,分析不同注压下液膜流动速度对液膜破碎的作用以及喷雾质量参数的变化规律,并结合相应试验数据求解了锥形液膜的色散方程,验证了注压对液膜破碎的影响.结果表明,随着注入压力增大,喷嘴流量增大,喷嘴液膜破碎长度下降,喷雾锥角先增加后趋于稳定,雾场SM...     

微细通道内液氮流动沸腾的流型特性

采用高速摄像,得到内径为1.931 mm、1.042 mm、0.531 mm的竖直上升圆管内液氮流动沸腾的主要流型为泡状流、弹状流、搅拌流和环状流;并且在1.042 mm、0.531 mm管内发现受限气泡流。并绘制流型图,分析表面张力,压力和管径对流型转变的影响。表面张力是影响流型转变的重要物性参数,相对于空气—水的流型图,对应的弹状流/搅拌流,搅拌流/环状流流型转变线向较低的气体表观速度方向移动;而泡状流/弹状流的转变线向较高的气体表观速度方向移动。压力越高,相应的流型转变曲线向较低的气体表观速度方向移动。管径对流型转变有重要影响,随着管径的减小,相应的流型转变线向较低的气体表观速度方向移动。试验结果与通用的流型转变理论模型作比较,发现理论模型的预测结果与试验结果相差较大。