直管磨料射流噴頭內流的數(shù)值模擬

全射流噴頭旋轉過程中通過靜片和動片改變進口截面調節(jié)流量壓力,使其達到變量噴灑的效果。應用fluent軟件,采用標準湍流模型對噴頭進行三維數(shù)值模擬,分析了進口邊界條件,計算不同旋轉角度下噴頭內部流場變化,得到動靜片下游壓力隨旋轉角度的增大而增大,動靜片間軸向間隙對壓力變化影響較小,通過出口流速計算射程值與試驗進行對比,得到試驗值與模擬值基本一致。

利用pro/e軟件建立噴嘴內部流場的幾何模型并進行網格劃分,然后利用fluent軟件進行數(shù)值模擬并對模擬結果進行分析。

采用可實現(xiàn)k-ε模型對4孔氧槍的一個噴孔進行了二維流場模擬。以o2、n2和co2射流為例,通過模擬計算確定在實際煉鋼轉爐環(huán)境下3種射流的流場分布,并對比分析了3種不同氣源的射流特性,為進一步優(yōu)化氧槍參數(shù)提供了依據(jù);模擬計算也得出了激波和膨脹波的產生形式。結果表明,o2和n2的射流流場分布幾乎不存在差別,而co2射流流場核心區(qū)長度比前兩射流要短,因此要達到同樣的射流流場效果,要提高co2射流的入口壓力;在實際的操作環(huán)境下,很難做到完全滿足噴孔的設計條件,產生了微弱的斜激波。

應用cfd通用軟件fluent模擬了py140型搖臂式噴頭的內流道在安裝兩種常用穩(wěn)流器和不安裝穩(wěn)流器情況下的三維黏性流場,分析了三種穩(wěn)流器情況下噴頭流量、內流道靜壓力分布以及出口斷面平均湍動能隨進口工作壓力的變化規(guī)律,并進行了試驗驗證。研究結果表明不同進口工作壓力下噴頭流量的計算值要高于實測值約11%,但兩者的變化趨勢非常一致。噴頭安裝穩(wěn)流器有助于消除內流道中的渦流和橫向流,降低噴頭出口湍動能值,但在一定程度會增加內流道阻力損失,影響噴頭的過流能力。此外,常用的90°出口擴散角的圓錐形噴嘴容易在噴嘴出口附近產生逆流。數(shù)值模擬和試驗表明,減少噴嘴出口擴散角可改善噴嘴出口流態(tài),提高噴頭流量。

為研究后混合水射流噴丸噴頭外流場的運動特性,應用fluent軟件對后混合水射流噴丸噴頭外流場連續(xù)相進行了數(shù)值模擬。根據(jù)射流的湍動特性,連續(xù)相采用三維不可壓縮穩(wěn)態(tài)雷諾時均n-s方程,湍流模型采用標準k-ε模型。分析噴丸壓力和靶距對外流連續(xù)相軸向速度和軸向動壓強的影響。結果表明,外流連續(xù)相水的軸向速度和軸向動壓強具有顯著對稱性,最大軸向速度和軸向動壓強均出現(xiàn)在射流軸線上。其值隨噴丸壓力的增加而增大,隨噴丸靶距的增加而減小。當噴丸壓力為350mpa、噴丸靶距為50mm時,最大軸向速度為22.0m/s,最大軸向動壓強為0.24mpa。該研究為外流離散相彈丸運動狀態(tài)的分析奠定了基礎。

為研究多孔噴頭孔間距對射流特性的影響,采用fluent軟件中的標準k-ε湍流模型并結合壓力隱式分裂算子(piso)算法對噴頭的雙孔射流在不同孔間距及不同壓強下的速度分布展開研究,并對結果進行了對比分析.研究表明:卷吸現(xiàn)象的存在對射流的發(fā)展起到很大的作用,影響卷吸效應的兩個關鍵因素是射流出口速度和噴孔之間的距離.

為了延長噴嘴的使用壽命,提高水射流設備的使用效率,對前混合磨料高壓水射流的噴嘴結構進行了優(yōu)化設計。利用cfd軟件對幾種典型噴嘴的內部流動進行了數(shù)值模擬和仿真,得到了壓力分布圖、速度分布圖、紊動能分布圖及軸線上軸向速度圖等仿真結果。對仿真結果進行了對比分析,得出了結構型式較好的噴嘴,為耐久噴嘴的研制提供了依據(jù)。分別用3種噴嘴做了一系列的試驗,并與仿真結果進行了對比,證明仿真結果是準確的。

用傳統(tǒng)的方法計算空調列車的室內氣流組織,通常不能計算考慮太陽輻射引起室內負荷的再分配,計算結果具有較大的局限性.首先由monte-carlo和gebhart方法計算出了太陽輻射在各個壁面上的分配,并以此為基礎建立了空調列車氣流組織數(shù)值模型的邊界條件.采用雙方程模型作為控制方程進行了數(shù)值求解,與實驗結果對照表明,數(shù)值計算所建的物理、數(shù)學模型及簡化措施是合理的.

運用k-ε紊流模型對k25型空調列車(硬座車)室內氣流組織,主要是速度場進行了數(shù)值模擬.采用有限單元法和交錯網格,將送風氣流與車廂形狀及障礙物作為一體考慮,研究了送風方式和送風速度對空調列車室內流場的影響.結果表明,送風方式對空調列車室內流場影響較大,而送風速度在2～3m/s范圍內,對空調列車室內流場影響較小.研究結果對空調列車室內氣流組織優(yōu)化設計及舒適性評價提供了依據(jù).圖9,表1,參8

利用fluent軟件在穩(wěn)態(tài)、湍流、兩相流的條件下對后混合磨料水射流噴頭內部流場進行了數(shù)值模擬,并對噴頭主要幾何參數(shù)進行了分析。研究表明,聚焦管入口收縮角α越小,越有利于流動,避免了磨料在聚焦管入口處聚集而產生堵塞。聚焦管出口直徑越小,磨料出口速度越大,但聚焦管出口直徑越小,混合腔內部形成的負壓越小,不利于磨料的吸入。聚焦管出口直徑應以水噴嘴直徑3倍左右為宜。

利用計算流體力學(cfd)方法對有擋板條件下的槳式和穿流式攪拌器槽內流場進行了三維數(shù)值模擬。在模擬的條件下,穿流式攪拌器提高了攪拌槽內的剪切速率,能夠增強槽內流體的湍動,同時也加強了攪拌槽底部的流體流動。實驗和模擬都發(fā)現(xiàn)在雷諾數(shù)較低時,兩者的功率準數(shù)相當,隨著雷諾數(shù)的增加有孔平槳的功率準數(shù)下降。并且發(fā)現(xiàn)單層四葉有孔平槳和雙層二葉有孔平槳的功率準數(shù)模擬相對誤差小于單層二葉有孔平槳的模擬誤差?？傮w來說模擬值與實驗值吻合還是較好,所以cfd方法的能夠用于穿流式攪拌器的優(yōu)化設計。

對國內原創(chuàng)全射流噴頭組合噴灌進行研究后,提出了一種分析處理噴頭水量分布數(shù)據(jù)以實現(xiàn)三維可視化編程的方法.研究表明,matlab語言可以方便可靠地將噴頭徑向水量分布數(shù)據(jù)轉換為網格型數(shù)據(jù),并繪制出單噴頭和噴頭組合的三維水量分布圖.通過插值疊加求出各網格點總降水深,求出不同組合間距系數(shù)下的全射流噴頭組合均勻系數(shù),實現(xiàn)計算結果可視化.根據(jù)模擬分析,提出了組合間距系數(shù)值:正方形布置時為1.2,各噴頭均勻系數(shù)平均值為82.4%;三角形布置時為1.5,各噴頭均勻系數(shù)平均值為85.7%.另外認為,matlab語言編程進行噴頭噴灑分析具有功能強大,方便快捷,可視性強等優(yōu)點,適用于任何噴頭水量分布的分析.

利用有限元數(shù)值模擬軟件fluent,采用不可壓縮流體流動的基本原理和流熱固耦合有限元方法,對鋼板控冷設備中常用的圓形噴嘴柱狀流沖擊換熱進行模擬,得到在不同參數(shù)與邊界條件下柱狀流的換熱特性以及噴嘴出口速度、出口直徑、水溫等參數(shù)對換熱系數(shù)的影響,為鋼板冷卻過程溫度場和應力場的模擬提供了較為準確的邊界條件。

利用計算流體力學軟件fluent,采用數(shù)值模擬方法究了幅值不同的兩種波紋管傳熱狀況,發(fā)現(xiàn)幅值為4mm的波紋管的傳熱狀況優(yōu)于幅值3mm波紋管的傳熱狀況,這是由前者管內湍流強度高于后者所致。同時,回歸了兩波紋管的換熱準則方程,為波紋管的校核計算及工程應用提供依據(jù)。

離心式葉輪機械的葉輪通道內的流體流動受到旋轉效應與曲率影響而產生強烈的二次流現(xiàn)象。二次流是葉輪通道內流動損失的一個原因,對離心葉輪機械的性能產生不利的影響。應用開源cfd軟件openfoam對旋轉情況下的90°彎曲通道內的不可壓縮流體流場進行三維黏性數(shù)值模擬。研究了彎曲通道在不同轉速下哥氏力與離心力共同作用對主流速度、二次流及壓力特性的影響規(guī)律。結果表明:與靜止通道相比,旋轉產生的哥氏力在彎曲管段形成不對稱的二次流,使通道內渦結構變得復雜;甚至在較高轉速下二次流方向發(fā)生反向。

用商業(yè)軟件模擬復雜層板中冷卻介質流動特性,以粒子圖像速度(piv)測量技術獲得的實驗數(shù)據(jù),驗證所選擇的數(shù)學模型和數(shù)值方法。實驗是在確定的徑高比1及入口雷諾數(shù)4.1×104下進行的。用驗證的數(shù)學模型及數(shù)值方法,向上下擴展雷諾數(shù)至2.05×104及8.2×104,改變層板徑高比至0.5及2.0,模擬這兩個參數(shù)變化對層板內冷卻介質流場的影響。模擬結果指出:在相同的徑高比下,入口雷諾數(shù)的改變對層板內冷卻介質流動特性影響很小;相反在相同的入口雷諾數(shù)下,徑高比改變對層板內冷卻介質流動特性有明顯的影響。

采用cfd軟件對空調器多翼離心風機風道內部流場進行了三維數(shù)值模擬,根據(jù)模擬結果提出改進方案,并對其進行測試試驗,得出適當增大蝸殼出風口長度和減小風輪與蝸殼的底部間隙,可降低噪聲2.3db的結論。

基于射流的湍動特性,應用fluent對冰粒氣射流噴頭內流進行數(shù)值模擬。分析了射流壓力對內流連續(xù)相軸向速度和軸向動壓強及射流壓力和粒徑對彈丸軸向速度的影響。結果表明,當射流壓力增大時,氣體噴嘴出口處和彈丸噴嘴出口處的軸向動壓強也隨著增大;當射流壓力增大時,氣體噴嘴出口處和彈丸噴嘴出口處的軸向速度也隨著增大;粒子速度隨著射流壓力的增大呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢,隨著粒徑的增大呈現(xiàn)減小的趨勢,但最大值均出現(xiàn)在磨料噴嘴出口處。

脈沖射流相對于恒定射流可較大程度提高液氣射流泵效率,利用計算流體力學軟件fluent對脈沖液氣射流泵內部流場進行數(shù)值模擬和分析。首先研究在脈沖射流情況下,停止工作射流后液氣射流泵內部流場的狀況;然后對相同工作條件、不同脈沖頻率下的液氣射流泵進行數(shù)值模擬,并研究分析各個脈沖頻率下液氣射流泵效率,得出最佳工作頻率。

我國現(xiàn)有管道經多年的沖刷以及內外腐蝕后,在關鍵部位如大小頭處存在一定的安全隱患,嚴重影響了管道的安全運行。本文利用cfd軟件,對輸氣管道大小頭內流場進行模擬,得出如下結論:(1)速度等值線在進口段分布較稀疏,對稱位置速度變化不大,截面位置越靠上速度變化越大,同一速度等值線向內收縮;(2)同一對稱面含水量幾乎相同,含水量在小管段靠近壁面先減小后增大;(3)大管段入口處近似不存在剪切應力;變徑處剪切應力等值線變密,呈逐漸增大趨勢;小管段入口處逐漸變大,而后有減小的趨勢;(4)變徑處流體沖刷作用較大,需采用耐腐蝕鋼材或適當增加壁厚。

文章對在污水廠加藥系統(tǒng)中射流泵的應用進行性能研究,采用fluent6.2軟件對實況下射流泵三維流場進行數(shù)值模擬,并對計算結果進行性能預測。對于了解射流泵內部流動狀況,提高在實際應用中射流泵的效率,為射流泵的進一步研究提供可靠依據(jù)。

引射流對廚房排煙影響的數(shù)值模擬——在傳統(tǒng)的廚房抽油煙機系統(tǒng)中增加向上的引射流，可以利用引射流的卷吸作用帶動煙氣向上流動，從而達到增強抽油煙機排煙能力的效果。本文利用cfd技術對增加引射流的廚房排煙系統(tǒng)進行了數(shù)值模擬和計算。對于不同的送風速度下所...