多喷嘴撞击流混合器径向流场数值模拟研究

为优化撞击流混合器结构,采用Fluent软件,对不同初始速度下的水平三向撞击流混合器径向流场特性进行数值模拟研究,并与两喷嘴对置式混合器进行对比.研究表明:水平三向撞击流混合器径向速度呈双峰分布,峰值点关于撞击点对称,随着初始速度的增大,峰值点位置不发生改变;三喷嘴混合器径向湍动能和湍流耗散率均呈单峰分布,峰值点即为撞击点;在相同初始速度下,三喷嘴混合器湍动能和湍流耗散率最大值分别为两喷嘴混合器湍动能和湍流耗散率最大值的2.21和2.06倍;4种初始速度下,水平三向撞击流混合器撞击点附近15 mm范围内的湍动能值均大于两喷嘴混合器的湍动能最大值     

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...     

网板结构柱塞流电化学反应器流场的测试

采用粒子图像测速技术(PIV)对用于废水处理的网板结构柱塞流电化学反应器(MPE-PFER)进行全流场测试,分析反应器入口区域及中部反应段截面的速度场分布;考察进口方式和流速对反应器流场分布和进出口压差的影响.实验结果表明,反应器入口区域属流体流动过渡区,受进口方式的影响较大;反应器中部区域流场稳定、规则,速度梯度、进出口压差随流体速度的增大而明显增加;切向进口下的流场均匀,能量损失少,为最佳的反应器入口结构.     

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.     

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。     

双喷嘴矩形喷动床内气固两相流的数值模拟

以欧拉双流体模型和多相流动力学理论为基础,采用湍流模型对锥底角为60°的双喷嘴矩形喷动床内气固两相流的动力学特性进行了模拟研究,得到了喷动高度、全床压降和气速之间的关系.自定义了双喷嘴矩形喷动床抛物线型入口速度,并且经线性回归得到了在任一水平面上颗粒向上的速度沿径向变化的函数.模拟结果与实验数据吻合较好,为工程实际应用提供理论依据.     

撞击流反应器的流场测量及数值模拟研究

为更好地了解撞击流反应器的流场特性,通过实验对撞击流反应器内流体的压力场进行测量,并使用数据采集系统应用脉冲-响应法对速度场进行测量.结果显示在撞击面的中心部分存在一个撞击区,此区域关于撞击面对称,基本上为轴对称,区域内压力较高而流速很低.围绕此区域有一个强烈湍动的区域,能够促进混合及反应的进行.同时使用FLUENT软件对反应器中的流场进行数值模拟,数值模拟结果与实验测量结果吻合较好.     

淹没前混合磨料射流的数值分析

利用CFD方法对淹没条件下前混合磨料射流流场进行了数值模拟,研究了喷嘴内外液固两相流的速度规律.仿真结果表明:磨料水射流在淹没条件下的耗散较大,磨料粒子速度最大值出现在一定喷距处;对于圆柱、圆锥、锥直型3种不同形式喷嘴,以锥直型喷嘴效果更优;仿真结果与实验结果基本一致.     

撞击流反应器内压力波动信号的间歇性分析

结合小波变换模极大值的方法对撞击流反应器撞击区压力波动时间序列进行多重分形分析,并确定相应的压力波动信号的间歇性指数,探讨撞击流反应器撞击区非线性、非均匀性和混沌特性机理。对计算机采集的压力波动信号通过Matlab以及Origin进行数据分析处理。通过分析不同转速以及不同位置的信号得出:撞击流反应器内部流体流动具有多重分形的特性,由于通过间歇性参数随转速变化出现的最低拐点可以判断反应器内部流型的转变,得出流型的转变区域,即由撞击流向平推流的转变;随转速的变化,流型的转变基本一致,在z=20 mm附近;同时随着转速的增大,z=-10 mm流型的转变要先于z=0 mm时流型的转变。     

高压无气喷涂扇形喷嘴内部流场数值模拟

采用Fluent软件提供的Lamina层流模型对相同出口结构、不同入口结构的扇形喷嘴内部流场进行数值模拟,并分析比较了不同入口结构流体的压力梯度及速度变化情况,以及出口射流速度及流量大小。研究结果表明:入口结构变化越剧烈,流场的压力梯度和速度变化越大,结构变化越平缓,压力和速度变化越平缓;出口圆柱段对射流速度的影响不大;平行形入口结构的射流速度最大,平顶形与锥形入口结构次之;新设计的具有平缓收缩功能的维多辛斯基腔体的出口速度最大,且出口流量远大于其余3种腔体,平行形入口结构流量最小。     

撞击流反应器压力波动信号的Hilbert-Huang变换分析

将Hilbert-Huang变换(HHT)应用于撞击流反应器压力波动信号分析,并提取出浸没循环撞击流 反应器压力波动信号的各阶内禀模态函数(IMF),证实了压力波动信号的非线性、非平稳特性。分析压力波动信号 各阶内禀模态函数的能量分布以及高、中、低频段能量分布与转换,发现不同频段IMF的能量分布与流型转变之间 的对应关系。结果表明,随着螺旋桨转速的增加,在粒子相互撞击的过程中,产生不同程度涡运动,使得各阶IMF分 量的能量分布也随之变化。新的Hilbert-Huang变换分析方法直接揭示了撞击流反应器内压力波动信号经EMD 分解所得的IMF分量的能量分布与流体流型转变之间的内在规律,同时也提供了一个有力的定量依据。     

亚音速矩形射流流场计算及结构分析

本文对亚音速矩形射流的速度场、温度场进行了研究，在喷口等面积的情况下，矩形喷口与圆形或方形喷口相比．其速度场、温度场的核心区段变短，有噪声低、红外隐身效果好的优点．根据湍射流流场中湍流应力远大于招滞力、中心轴上主流速度远大于其它横向速度以及流场中参数在中心轴上的变化远比在其它方向的变化小等特．点，得到简化后的抛物化Ｎ－Ｓ方程，加上Ｋ－ε模型、能量方程，成为湍射流的边界层方程组．本文采用向后推进的差分格式，在每一横截面上利用双向交叉扫描的方法对流场进行求解，计算与实验结果吻合．     

具有壅塞环的空化器特性数值分析

出现壅塞空化现象时,壅塞管内流场会发生剧烈变化。利用计算流体力学软件Fluent,采用标准模型k-和多相流空化模型,在不同入口速度和背压条件下对具有壅塞环的空化器进行数值模拟,分析空化器壅塞环在不同位置时,空化区域内静压力和空隙率的分布情况。试验结果表明:壅塞环可以增加壅塞截面下游的恢复压力,且壅塞环离环形喷嘴出口越远,作用越明显;壅塞环可以增大产生壅塞空化的最佳背压范围,且壅塞环离环形喷嘴越近,产生壅塞空化流动的背压范围越大。     

Experimental Investigation on Flow and Drying Characteristics of Impinging Stream Drying

Based on the experimental investigation of one-stage semi-circular impinging stream drying, the experiments with the two- stage semi-circular, as well as the vertical and semi-circular combined impinging stream drying were conducted. The variations of system pressure drop, the mean residence time of particles with the mass flow-rate ratio and air velocity ate. were determined. The influences of inlet air temperature, mass now-rate ratio, initial moisture content of particles and air velocity ate. on drying characteristics were also studied. The results indicate that the vertical and semi-circular combined impinging stream drying can make full use of the advantages of both the vertical and semi-circular impinging stream drying. Reasonable mass flow-rate ratio, air velocity, and higher inlet air tem- perature should be used for less energy consumption and cost during drying process.     

气-液撞击流过程中液相停留时间分布的实验测定

气-液撞击流接触器中液相平均停留时间及停留时间分布是重要的性能指标和设计参数.采用脉冲示踪法,测定了气-液撞击流过程中,液相的停留时间分布;以水为介质,黑色碳素墨水作示踪剂,采用光电非接触法检测,经计算机数据采集、处理,得到撞击流过程中液相停留时间分布曲线.初步考察了不同气体流量,液体流量,对停留时间分布曲线的影响;并与无撞击流的气液过程作对比.结果表明,该实验方法简便、可靠,利于后期数据处理;液体流量的增加使液相的停留时间减小,而气体流量的改变对液相的停留时间分布影响不大.撞击流过程使液相在撞击区的平均停留时间增加30%～50%.     

串联型脉冲喷嘴的实验研究

根据水声学原理和瞬变流理论,在自激振荡脉冲射流喷嘴的基础上,设计了一种新型的串联型脉冲喷嘴,它由Helmholtz谐振腔和风琴管谐振腔串联组成。实验选用3种不同形状碰撞壁风琴管,采用SD150测试系统,分析了串联型脉冲射流动态特性和形状变化对脉冲射流特性的影响规律,以及泵压和风琴管振荡腔长对射流冲蚀效果的影响。实验结果显示:如果两振荡腔结构参数选择合理,使其固有频率耦合,射流将能激励出更大的流体振荡,射流的瞬时能量将得到更大提高;3种碰撞壁中,冲蚀效果最佳的是球面形碰撞壁风琴管串联型脉冲喷嘴。     

不同进料方式下气液喷射器内流体流动和混合特征

利用Fluent模拟了喷射器内气液两相在不同进料方式下(气体进口中心线与液体进口中心线偏移量不同)的流体力学和混合特征。其中A方式偏移2.5 mm;B方式偏移0 mm;C方式偏移4.0 mm,此时气体与液体完全相切进料。结果表明:在相同的喷嘴速度时,A方式下喷射器压力降与空气卷吸量最大,C方式下气体和液体的碰撞机会少于其他进料方式,压力和空气卷吸量最小,B方式下喷射器压力降与空气卷吸量居中;而混合效果随着偏移量由大到小(C、B、A)依次增强,但是增强效果不很明显。同时,还以C方式为例讨论了喷射器内喷嘴速度与压力降及空气卷吸量的关系,两者都随着喷嘴速度的增大而增大,且喷射器的压力降与空气卷吸量呈显著的线性相关,相关系数高达0.984。根据模拟结果分析,当3种进料方式压力降相同时,C方式气体卷吸量最大,即相同喷射性能时C方式的能量损失最小。     

喷嘴流场数值模拟

通过对喷嘴流道的数值模拟计算,分析喷嘴在设计工况下的内部流场、压力、速度的分布状况,探究喉部截面位置能量损失的原因。结果表明压力梯度、速度梯度及湍动能过大是造成喉部能量损失的主要原因。为优化喷嘴结构的设计提供新的方法。