水平三向撞击流混合器不同喷嘴夹角流场特性数值模拟

利用Fluent15. 0软件对不同喷嘴夹角的水平三向撞击流混合器内流场进行数值模拟.在相同入口流量Q=0. 5(m~3·h~(-1))的情况下,固定喷嘴a为X轴方向,改变其余两喷嘴夹角(α)大小,研究不同喷嘴夹角水平三向撞击流混合器的湍动能分布与速度分布.结果表明:撞击流混合器内湍动能峰值随喷嘴夹角α增大单调递减.α120°时驻点位置发生偏移且α越小偏移距离越大,α≥120°驻点位置位于原点处.撞击流混合器内流场速度分布以及径向速度均方差随夹角α增大呈V型分布,当α=120°时,撞击流混合器流场速度以及速度均方差最小.夹角α≥120°,X轴向喷嘴的撞击作用减弱,对流场速度的影响增大.综合湍动能分布与速度分布,当α=60°时,水平三向撞击流混合器内均方差速度较强,且湍动能最大,有利于混合.     

SK型静态混合器对原油混合特性影响的数值模拟

静态混合器作为一种新型高效的混合设备,因具有混合效果好、操作简单等优点而被广泛应用于工业生产。将SK 型静态混合器引入原油储罐中,以解决原油密度分布不均匀的问题。利用FLUENT软件,对其三维不可压缩流场进行了数值模拟;采用Eulerian多相流模型,模拟了SK型静态混合器中流体的速度场、密度场、温度场以及压力场。结果表明,在SK型静态混合器的螺旋叶片作用下,原油沿着叶片做方向相反的螺旋运动并呈周期性变化;通过叶片的切割、剪切和旋转作用,原油在出口处几乎混合完全,说明SK型静态混合器具有较好的混合效果,且压力损失较小,可降低能耗成本。     

双组分层水平对置撞击流混合器流场特性研究

撞击流技术在促进物料混合、化学反应和结晶等方面有着独特的应用潜力.为研究新型双组分层水平对置撞击流混合器的流场特性,采用Fluent软件对双层撞击流混合器内流场特性进行数值模拟.上下两层流体在轴向驻点处发生首次撞击后在层间距间发生二次撞击.探究不同喷嘴层间距下流场速度、湍流动能、流场流线和流场压力的变化规律,结合撞击区...     

应用有限差分法的轴向流作用下壁板的失稳分析

基于势流理论建立壁板流固耦合系统的连续型运动方程。采用有限差分法对连续型运动方程进行离散化,再把流场势函数用板的横向振动位移变量来表示,得到关于板的横向振动位移变量的控制方程。通过求解控制方程的广义特征值,对轴向流作用下壁板的稳定性进行分析。结果表明:两端简支模型发生屈曲失稳。给出了特定参数条件下壁板的屈曲失稳临界速度。     

多旋静态混合器强化对流传质场协同分析

为了研究静态混合器强化高粘流体混沌对流传质机理,通过积分中值角定量评价雷诺数和混合构件结构对静态混合器内速度场与压力场协同程度的影响。研究结果表明:静态混合器内速度场与压力场的协同角随着雷诺数的增加而降低;当Re17.8时,随着截面内叶片个数的增加,多旋静态混合器的协同角逐渐增大;FKSM构件较KSM提高速度场与压力场的协同程度达5.9%~11.9%,且其概率密度分布更加集中,最大概率对应的协同角数值比KSM高2.3%~3.5%,旋流叶片的切割分流作用致使轴向相邻2组混合元件过渡处协同角数值较大。     

旋流叶片轴向排列对静态混合器混合特性的影响

为了预测旋流静态混合器内非稳态宏观混合特性,基于体积加权混合法则结合脉冲示踪法,在简化模型的基础上,利用计算流体力学的SSTκ-ω湍流模型,通过湍流流场数值计算求解示踪剂的浓度输运方程,得到了不同混合组件和混合元件级数下静态混合器内的浓度响应曲线,比较了MSM、KSM、SSM、RSM 4种旋流静态混合器的强化混合效果.数值模拟表明:KSM型静态混合器流阻Z因子与文献实验对比吻合较好;KSM的强化能力最大,SSM的强化能力最小.根据提出的强化因子评价混合器级数的强化效果,发现径向强化系数与螺旋叶片级数的幂函数呈线性关系.     

SK型静态混合器内瞬时速度时间序列分形识别

为了研究静态混合器内湍流速度的非稳态特性,在湍流状态下(Re= 3972 ~11916)利用激光多普勒粒子分析仪下对直径为0.04 m、长径比为1.25的SK型静态混合器的3维湍流瞬时流场进行测量.基于小波阈值消噪理论和分形理论,选用Sym小波基在不同消失矩Ⅳ对瞬时速度时间序列进行多尺度分析.结果表明:静态混合器内瞬时速度信号呈现低维非周期长程自相似分形特性,Hurst指数在0.845～0.896之间波动;单个混合元件内,随着轴向位置的增加,Hurst数值先减小后增大,随着径向位移的增大Hurst数值呈先增大后减小的双峰分布;元件衔接处速度波动信号奇异性最强,N=8时速度波动信号分解误差最小.     

涡轮叶片斜肋通道冷态流场特性的实验研究

为了探究涡轮叶片内部肋通道的流场特性与换热机理,设计不同角度的带肋通道实验模型. 采用流动显示实验与粒子图像测速实验,对通道的典型截面流场进行统计平均特性分析与非定常分析. 结果表明,当扰流肋与流向的夹角为60°~90°时,减小夹角能够降低扰流肋对流体的阻挡作用,增大扰流肋后方旋涡的纵向范围与强度. 减小夹角使第1个肋区间的回流强度先增大后减小,第2个肋区间流体的纵向冲击强度增大. 斜肋结构能够提高主流流体与肋间流体的雷诺应力峰值,增强肋间扰动强度,提升通道的换热特性. 减小夹角可以提升流场的速度振荡幅值与振荡频率,提高通道的换热效率. 减小夹角可以增大流体沿肋向流动的能量与能量波动频率,使得旋涡在向后脱落的过程中更易于与靶面进行能量交换.     

冷热水混合器流动传热特性的数值模拟

目前,中央热水工程向大型自动化和人性化方向发展,工程恒温热水混合器应运而生,它是供水系统专门配套的全自动洗浴水温控制设备。运用CFD软件的RNGk-ε湍流模型对冷热水混合器进行三维数值模拟,研究其内部流场和温度场的变化情况,同时分析了入口直径、入口速度、入口热水温度等因素对混合器内的流场分布及混合效果的影响。研究结果反映了混合器内部的复杂流动,为混合器的设计和改进提供了理论依据。     

旋转式气液混合器流场数值模拟与状态分析

为提高不同工况下旋转式气液混合器轴承支承承载力,采用Fluent流体分析软件,对静止与转动工况下混合器内部的气液两相流体进行了流场湍流数值模拟.采用流体体积模型与压力隐式算子分割算法,进行了气液两相混合流体的瞬态流动追踪,分析了相应的流场分布状态.结果表明:静止状态下,混合流体的分层主要受入口流速的影响,流速越大,分层区距离入口越远,各相明显分层,流型由规则的层状流逐渐过渡为波状流,且波形逐渐变大;转动状态下,流场分布主要受离心力作用的影响,入口流速一定时,随着转速的提高,流型由重力方向的分层流逐渐转化为螺旋轴状流,液相贴近壁面,气相靠近回转轴线,圆周方向上呈环状分层.     

元件长径比对SK型静态混合器湍流流场的影响

以SK 型静态混合器为对象,运用FLUENT 软件对混合器内湍流流场进行模拟计算分析,并利用激 光多普勒测速仪对其中部分型号混合器内的流场进行测量,研究混合元件长径比对混合器内速度变化特性和湍动 性能影响。结果表明,元件长径比的变化并不改变流体各方向时均速度及湍动能沿轴线的变化趋势及幅值分布规 律,但对幅值大小有影响;元件长径比越小,各方向时均速度沿轴线变化的幅度越大,斜率越高,这一作用在径向速 度上表现最为明显,在轴向速度上表现最弱;随元件长径比减小,流体的湍动程度加大,湍动能赠高,且增加速度较流速变化更为显著。     

SL型静态混合器的改进结构与两相流分析

提出了一种SL型静态混合器的改进结构,对其内部结构加以描述,并对其中两相流的流动场进行分析.考虑实际装置结构内部两相流流动状态下参数之间的相互关系,对其进行理论研究.两相流通过改进的静态混合单元受到撞击、形成分离、绕流以及融合,持续加强混合效果.通过对真实湍流流态所做的解析,可为进一步完善SL型静态混合器的改进结构与参数的选择及优化提供依据.     

流体激振理论在风电机组叶片分析计算中的应用

通过理论计算分析风力发电机组叶片在进行结构设计时,自激振动对风力机叶片运行振动的影响.应用激振理论综合考量风力机叶片振动机理,找到了风力机叶片振动的根本原因,并提出了相应的判据.研究表明：风力机影响叶片振动稳定性的根本原因在于空气来流速度与叶片弦线夹角正弦值的正负情况影响.     

基于流固耦合的叶片动力特性分析

在考虑耦合流场与旋转预应力条件下,建立了对应的叶片流固耦合系统的动力特性方程.采用ANSYS与FLUENT对整体叶片的耦合模态进行了计算,并利用实验获得气流压力脉动数据,对叶片振动进行了瞬态分析.结果表明:在旋转预应力与耦合流场压力作用下,叶片模态频率约有9Hz的上升,模态振型的最大位移位置点转移,振动方向改变,前三阶相对振幅分别从29.128,19.400,44.566下降到28.945,19.285,44.562;叶片最大变形和加速度位于前缘的上端,最大应力点集中在叶片根部一侧.     

某静态混合器内气液两相流动及压降特性数值模拟

以某型静态混合器为研究对象,运用CFD软件ANSYS CFX,借助欧拉–拉格朗日方法,在SST湍流模型下进行气液混合性能分析,得到内部流场的流动与压降规律。研究结果表明:气液两相流流经孔盘通孔,强化流体间的相互作用,对气液的混合具有促进作用;随着雷诺数的增加,气液两相流流经混合器的压降呈明显增大趋势,且混合器中局部压降与元件数成正比,当雷诺数大于2.6×105时,两相流在混合器中压降更加显著。     

结构参数对非对齐入口式T型微混合器内混合特性的影响

对非对齐入口式T型微混合器内流动与混合特性开展了三维数值模拟.结果显示,非对齐式入口的布置方式使流体流入通道时在重力方向上出现位移差,增大了流体的接触面积且沿通道轴向方向上出现明显的旋流状运动,从而进一步强化混合.同时,结合数值模拟和田口优化法对影响该微混合器混合性能的3个设计参数进行比较和分析,并结合信噪比的变化确定了非对齐入口式T型微混合器的最佳结构设计方案.这些参数对混合的影响强度分别为:入口通道宽度w>入口通道与主通道高度比h/H>入口通道入流角度α.     

超声波静态混合器的性能研究

在油田三采工艺中,经常需要使用静态混合器促进溶液与水的混合以达到驱油的目的,因此静态混合器的混合效率对采油的效率有重要的影响。基于目前常用的静态混合器能耗较高但混合效率不高的情况,研发了一种新型的静态混合器。通过数值模拟方法,研究了空化作用下混合器内流体的流动特性,并通过实验研究对数值模拟结果进行了验证,测定了混合器的性能。结果表明,数值模拟结果与实验结果能够较好地拟合;该静态混合器有较高的混合效率和较好的混合效果;该静态混合器压降满足要求,最佳入口流速约为0.14m/s。     

非惯性系下旋转柔性叶片的动力学分析

旋转柔性叶片是汽轮机关键零部件,针对叶片振动损伤问题,考虑经历大范围运动的柔性叶片刚性运动与弹性变形运动之间的相互耦合,应用哈密顿原理建立了旋转柔性叶片非线性动力学控制方程.考虑旋转离心惯性力的影响以及轴向变形与横向变形之间的耦合,基于假设模态法对方程进行离散,研究了不同转速下梁端部位移的响应.研究结果表明,刚性旋转运动对柔性叶片端部位移的响应具有明显的影响,并且由于离心力的存在,出现了动力刚化现象,文中所用方法及数值仿真结果可用于研究旋转柔性叶片的振动失效问题.     

稠油掺稀井下静态混合器数值仿真研究(50)

为了进一步了解静态混合器内部流场分布情况及混合器单元数量对混合降黏效果的影响,利用Realizable的k-ε模型结合Levich漩涡扩散模型,对SK型静态混合器中稠油-稀油两相流的三维流场进行模拟,分析混合器单元数量的敏感性.模拟结果显示,新的仿真模型加入混合器后使混合程度有所提高;湍动强度不会随着混合单元的数量增加而无限增加.建议将2个周期的混合单元作为1组,将3组混合单元一起使用.     

Y型微混合器结构与工作参数在两相脉动混合中的优化

为提高微尺度下不同反应物的混合效率,针对Y型脉动微混合器结构与工作参数对其混合性能的影响展开优化研究。采用仿真分析对微混合器流道截面尺寸、入口夹角、入口流量及脉动频率进行了优化分析,优选出最佳结构和工作参数,并以此制作试验用系统样机;利用化学反应探针法,通过检测可控合成后的金纳米粒子大小及分布情况,综合评估其混合性能。试验结果表明:Y型脉动微混合器的截面尺寸、流道夹角在入口流量及工作频率一定的条件下存在一个最优值,入口流量及工作频率是一对相互影响的重要工作参数,一定的流量对应一个最佳混合频率。