液体射流与空气交叉流动喷雾的数值模拟

采用气相的时均雷诺方程,在拉格朗日框架下求解离散相的运动方程,对水与空气交叉流动的喷雾流场进行了数值模拟研究.湍流模型为标准κ-ε模型,通过在气相方程中添加源项的方法,对两相间存在的质量、动量和能量交换过程进行了模拟;还添加了描述液滴的破碎及其碰撞聚合过程的计算模型;参考实验中的实测入口风速大小,添加用户自定义函数定义气相入口边界风速.计算时,交替求解气相和离散相方程直到两相都达到收敛来实现两相间的双向耦合.并将计算网格分割为两部分,在拥有两个处理器的工作站上并行运行.模拟结果与实验结果的对比显示,喷雾轨迹和液滴粒径大小与实验结果符合较好,也较合理地模拟出了液滴的空间分布情况.     

基于DPM 的旋风分离器内颗粒轨迹数值模拟

采用数值模拟的方法研究旋风分离器内固相颗粒的运动轨迹,固相流场采用离散相模型(DPM)。通 过分析不同粒径及入口速度对旋风分离器内固相颗粒运动轨迹的影响,探索了颗粒在旋风分离器中运动的物理机 理。结果表明,颗粒在旋风分离器中运动轨迹比较复杂,同时受到入口速度和粒子半径的影响。相同粒径颗粒在不 同入口速度下运动轨迹不同,且小粒径颗粒较容易受到入口速度的影响。模拟结果可为工程实际应用提供一定的 理论指导。     

气液旋流分离中两相流动模型的理论研究

气、液旋流分离过程是气、液两相的三维强旋流运动,以漂移流动模型和颗粒轨迹方程为基础。采用欧拉-拉格朗目方法建立一种新的气液两相流动机理模型,该模型可以用来直接计算气液旋流分离器内部流场中连续相、分散相（液滴）的速度分布情况,通过计算能够预测旋流器内部浓度分布情况,并通过对影响气液分率效率的主要原因一出口气体中的液滴夹带情况进行分析计算,预测旋流器的分离性能。     

直吸式太阳能热化学反应器内工质流动特性的数值模拟

采用CFD软件,选用离散相追踪模型对直吸式太阳能热化学反应器内悬浮粒子系的运动轨迹进行三维数值模拟,从而得到反应器内离散颗粒相的运动轨迹.对比不同进口速度下反应器内的粒子轨迹可知,反应器存在一个最佳进口速度,使悬浮粒子系在反应器内达到较好的悬浮流动状态.通过分析模拟结果,在采用粒径为0.5μm,密度为550 g/m3的炭黑颗粒的情况下,理论研究所采用的反应器的最佳进口速度为2 m/s.     

孔板式节流元件后油滴剪切破碎的实验测试研究

围绕界面张力、黏度对孔板后液滴破碎程度的影响及孔板后切向、轴向、均方根速度场与粒径分布场之间的关系进行了实验研究。利用石英玻璃制造孔板节流管,采用高速摄像仪拍摄孔板前油滴并用软件分析确定其平均粒径,采用粒子动态分析仪(PDA)检测孔板后油滴平均粒径分布及各速度场分布。结果表明,分散相黏度和界面张力越大,液滴内部恢复力越大,油滴越不容易破碎;切向速度对液滴破碎程度影响最大。切向速度梯度变化是造成液滴破碎的主要原因,而轴向速度梯度和均方根速度梯度对孔板后液滴破碎影响不大,仅造成液滴的变形。孔板后适度旋流有利于液滴的聚结。     

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。     

旋风汽水分离器内液滴轨迹模拟研究

旋风分离器内部汽水两相流场是非常复杂的三维强旋转湍流流动,液滴运动非常复杂,且带有很大的随机性,因此很难通过解析的方法预报内部流动状况。使用fluent软件,运用计算流体力学的方法对旋风分离器内部的液滴流动进行了数值仿真研究。结果表明,小粒径液滴与较大的粒径的液滴相比,由相同位置进入,其运动轨迹有所不同。小粒径液滴受气流脉动影响和受大粒径液滴的携带作用较为显著,对分离性能的影响较大。所以,液滴粒径越大,分离效率越高。     

旋风汽水分离器内液滴轨迹模拟研究

旋风分离器内部汽水两相流场是非常复杂的三维强旋转湍流流动,液滴运动非常复杂,且带有很大的随机性,因此很难通过解析的方法预报内部流动状况。使用fluent软件,运用计算流体力学的方法对旋风分离器内部的液滴流动进行了数值仿真研究。结果表明,小粒径液滴与较大的粒径的液滴相比,由相同位置进入,其运动轨迹有所不同。小粒径液滴受气流脉动影响和受大粒径液滴的携带作用较为显著,对分离性能的影响较大。所以,液滴粒径越大,分离效率越高。     

自激式除尘脱硫装置流场的数值模拟

利用Fluent软件对SXJ-Ⅱ-L-6T型自激式除尘脱硫装置内的三维二相流场进行数值模拟,气相采用标准k-ε湍流模型,颗粒相采用离散相模型(DPM),选择SIMPLEC算法进行计算。分析了装置内气固二相的速度矢量、压力以及固相颗粒的运动轨迹等参数的分布。分析结果表明,气体流经双层交错式挡板时产生明显压降,同时,双层交错式挡板也延长了气体在塔装置内停留时间,从而实现高效净化气体的目的。     

汽车涉水车身表面污染仿真及控制

针对汽车涉水时车身表面污染的问题,选取改型方背式米拉模型为研究对象,利用DPM离散相模型和欧拉壁面液膜模型相结合,得到液滴运动的轨迹和车身表面污染的分布,并分析车身表面污染产生的机理。在原模型基础上,提出增加车尾底部扰流板、车尾顶部导流片和轮罩护板3种改良方案,以此改变流场结构从而改变液滴的运动轨迹,减轻车身表面污染程度。仿真结果表明:车尾顶部导流片能够较好地控制气流走向,从而减弱特定区域污染程度;底部扰流板改变了尾流形状,减小车身背部污染面积;轮罩护板减少轮腔中飞出的液滴数,有效减少了车身侧壁污染。     

气相Ｆ 因子对规整填料内液膜流动的影响

采用ＣＦＤ数值模拟方法研究规整填料内液相参数改变时气相Ｆ 因子对气液两相流体动力 学的影响,建立基于流体力学软件ＦＬＵＥＮＴ并与Ｎａｖｉｅｒ－Ｓｔｏｋｅｓ方程和ＶＯＦ方法相结合的二维 模型,湍流结构模拟采用ＲＮＧ　Ｋ－ε 模型．对Ｍｅｌｌａｐａｋ　２５０Ｙ型金属板波纹填料在不同液相流量和 表面张力下气相Ｆ 因子对液膜流体动力学的影响进行模拟分析,并与文献实验结果对比验证．结 果表明：不同液相参数下,受气相Ｆ 因子的影响,液膜逐渐由稳定流动变为液滴;持液量随流量的 增大而增加,随表面张力的增加先增大后减小;当流量超过临界值时,有效传质面积突然增大,而有 效传质面积随表面张力的增加而持续增大;受气相Ｆ 因子和液相参数的影响,速度分布Ｖｙ 存在临 界值,当液相参数大于临界值时Ｖｙ 波动较大,液面变化较大．     

T型管内两相流分配特性数值模拟

T型管内气液两相流分配不均易导致换热器偏流和受热不均。为了优化T型管内气液两相流流动,以FLUENT为模拟软件,以流体流动参数和管子几何结构为研究变量,对T型管内流体流动进行数值模拟。发现流体入口液相体积分数越大,入口速度越小,液滴粒径越小,越利于流体均布;同时支管衔接处采取弯管结构较直管结构优越,其中入口速度对流体分布影响最明显,速度相差3个数值即可优化两个出口液相体积分数比差10%左右。结果表明,相应改变流体流动参数和管子几何结构能有效优化T型管内流体流动。     

可调离心式喷嘴喷雾流场的数值模拟研究

建立了可调离心式喷嘴三维CFD(计算流体动力学)模型。应用FLUENT软件对该喷嘴的喷雾流场进行了模拟分析。连续相采用三维可压缩稳态雷诺时均N-S方程,湍流模型采用标准的k-ε模型,通过SIM PLE算法求解压力速度耦合,离散相采用拉格朗日方法追踪颗粒运动轨迹。模拟结果给出了喷嘴喷雾流场随着时间的变化规律、喷嘴压差对喷嘴的雾化性能以及液滴分布特性的影响,得出了不同流量下索太尔平均直径(SMD)和液滴分布指数随着喷嘴压差的变化规律,模拟得到的索太尔平均直径与实验值吻合良好。     

液幕式烟气脱硫塔气液两相流动特性研究

针对液幕塔这一新型湿法烟气脱硫装置,从喷嘴的射流特点出发,对回落液幕分布规律、液滴的粒径分布和液幕塔内气液流动特点进行了分析,结合试验结果理论分析了顺流/逆流吸收塔内液幕床层高度并分别对烟气速度、液气比对床层压降的影响进行了试验研究。得到了液幕床层高度计算公式和床层阻力系数计算的关联式,为液幕塔的设计和优化提供了基础性试验数据。     

喷管内雾状气液两相流场计算分析

基于双流体模型,考虑两相间动量和热量传递,采用变步长的Runge-Kutta法,对喷管内雾状气液两相流场进行了数值模拟.分析了亚声速及超声速流场特性,重点研究了液滴尺寸及初始含气率对两相流动的影响.计算结果表明:液相速度增长相对缓慢,喷管出口处两相速度差异最大;液相出口速度随液滴尺寸减小而增大,气相出口速度随其减小而减小;液相、气相出口速度均随着初始含气率的增大而增大;在超声速流动中,喉部马赫数小于1,喉部面积随初始含气率及液滴尺寸的增大而减小.这将为喷雾发动机性能的研究分析奠定基础.     

内燃机工作过程三维两相反应流数值模拟

针对内燃机缸内工作过程三维两相反应流动问题开发了一套数值模拟程序.对气相流动采用Euler方法求解,用有限体积法离散控制方程组,采用SIMPLEC算法求解压力速度耦合.而对液滴相采用离散液滴模型(DDM),通过Lagrange方法求解.对液滴追踪采用了一种快速的颗粒追踪方法,考虑了液滴相与气相的完全双相耦合情况,采用Spalding模型描述液滴蒸发,同时采用涡破碎(EBU)模型计算化学反应速率.对TBD620发动机工作过程进行了数值模拟,数值计算结果分别与理论值和实验值吻合良好,压力峰值处误差在2％以内,验证了程序的可行性,并通过不同网格模型证明了程序的网格独立性.     

旋风分离器内颗粒轨迹的数值模拟

采用数值模拟的方法研究旋风分离器内的颗粒运动:对单相流场采用湍流各向异性的雷诺应力模型,对气、固两相流场采用相间耦合的随机轨道模型;通过描述颗粒的运动轨迹,揭示了颗粒在旋风分离器中运动的物理机制.结果表明:颗粒的运动轨迹比较复杂,且带有很大的随机性;尤其是小粒径颗粒,受气流湍动影响显著,即使是粒径、入射位置相同,其运动轨迹也各不相同,最终的位置也不同;小粒径颗粒更容易受二次涡流影响,从而降低分离器的效率;另外,还模拟出了上灰环、排气管短路流及排尘口返混等影响分离效率的几种现象,为进一步研究旋风分离器的分离机理理论及实验研究打下基础.     

电厂输煤皮带落煤点吸尘装置的数值模拟与实践

对密闭罩内的湍流气-固两相流动进行了数值模拟。将气相作为连续介质,采用标准的k-ε双方程模型,并用SIMPLE算法对流场进行数值模拟;将固相作为离散相体系,采用离散相模型(DPM)的非偶合法追踪颗粒运动轨迹。通过对颗粒运动轨迹的分析,对该吸尘装置提出了改进措施,并进行了工业性试验,实际效果良好。     

并流旋转床中液滴运动规律及发散型填料设计

液滴粒径是影响旋转床中气液传质的重要因素。通过分析液滴的运动和气体的流场特性,构建液滴在单级雾化并流旋转床中的二维运动模型,探索液滴群粒径分布。根据液滴速率和粒径分布确定填料的径向间距,设计了发散型丝网填料。该填料增大了相界比表面积,对提高传热传质效率,优化旋转床脱硫工艺具有一定的意义。     

新型垂直筛板注液滴粒度的研究

本文采用电子探针法对新型垂直筛板的液滴粒径进行了测试，研究了气相板孔动能因子和板上清液层高度对液滴Ｓａｕｔｅｒ平均直径的影响。研究表明，气相板孔动能因子是影响液滴粒度的关键因素：在罩顶，由于 滴是被气体夹带上来的，所以，随气相板孔动能因子的增加，液滴的Ｓａｕｔｅｒ平均直径增大；在罩间，随气相板孔有因子的增加，液滴的Ｓａｕｔｅｒ平均直径减小。