风速对室内气流分布影响的数值仿真

对低温空调系统送风特性进行了研究,着重于低温送风空气流动状况及其对室内环境的影响.以某一典型的空调房间为研究目标,利用计算流体动力学(CFD),研究在低温送风条件下,室内气流组织的分布状况.通过建立合理的数学模型进行数值模拟,运用试验手段验证了模拟结果的可靠性,得到几种送风速度下的室内气流速度场与温度场的计算结果.经过分析,确定该空调室的送风速度范围与最佳值.最后得出每一种低温送风系统对应着一定的送风速度范围的结论.     

基于气力输送技术大体积类球体物料运动特性研究

为了获取大体积物料物理属性参数、负载综合阻力系数和物料形状系数等关键参数,研究不同气力输送条件下大体积物料的运动规律,课题采用理论计算、仿真分析和测试试验相结合的方法,完成了不同体积、不同密度以及不同输送条件下,大体积类球体物料运动特性参数获取、试验测取数据校正和运动数据的对比分析.数据表明,在设定输送条件下,物料运动...     

自由面对潜艇尾流场流动特性影响研究

潜艇周围绕流场流动特性会影响潜艇的机动性能, 特别是近水面航行时, 自由面的存在会增大潜艇尾流场的复杂程度.为探究潜艇在近水面航行时自由液面对潜艇尾流场流动特性的影响机理,借助大型水下三维粒子图像测速技术开展潜艇尾流场流动特性研究.首先通过美国泰勒水池标准模型实验结果对试验方法准确性进行验证; 随后,用验证后的模型试验方法对潜艇尾流场进行测量,得到不同潜深工况、不同速度下的桨盘面轴向速度以及脉动速度,同时辅以数值模拟对试验无法测得的兴波波系及中纵剖面速度场加以补充,从兴波角度阐述了自由面对潜艇尾流场流动特性影响机理. 研究结果表明:潜艇在近水面航行时, 随着Fr增大,桨盘面处轴向速度云图中上方等值线整体趋于扁平化, 较4D潜深工况,1.5D潜深工况出现局部脉动速度极大值, 且脉动速度结构整体下移; 自由面存在时,艇体与自由面间流场速度明显增大, 特别在桨盘面区域, 流场速度明显提升.随着Fr增大, 桨盘面处的自由液面高度逐渐降低,这就导致了桨盘面位置出现更大的流体速度, 即造成了桨盘面伴流场挤压现象.      

变角度Y型分支管气力输送流量分配特性研究

以压缩空气为输送介质,粒径相同而密度不同的小米和空心玻璃珠为输送物料,在水平变角度Y型分支管气力输送试验台上对气固两相的流量分配特性进行了研究.试验结果表明,在保持发送压力恒定条件下,当两分支管路与主管夹角相同时,流动参数的变化对流量分配特性的影响不大.当两分支管路与主管夹角不同时,随变动支管与主管夹角增大,分配到变动支管内固相流量逐渐减少;同时发现,当表观气速处于高速区时,变动支管与主管夹角是影响固相流量分配的主要因素;而当表观气速处于低速区时,流量分配特性变化较大.最后,通过对比,发现固相密度对流量分配特性影响不大.     

轴向流吸附床内流动特性的模拟研究

变压吸附过程是一个动态变压力变质量多孔介质流动与传热传质过程, 揭示过程的流动特性是深入研究吸附机理的基础. 基于严格质量守恒和动量守恒, 建立了吸附床内的气体流体、吸附传质的数学模型, 以某轴向流快速空分制氧吸附床为研究对象, 对吸附床内全循环过程进行了模拟, 对升压吸附、降压解吸和常压清洗各个阶段的流动特性进行了详细的分析, 并与空床、有料无吸附时的流动特性进行了对比.     

二层密度分层流体重力流的数值模拟

从RANS方程和RNGk-ε湍流模型出发,采用流体体积法(VOF)来模拟密度分层流动,对盐水和淡水因密度差异导致的分层重力流动现象进行了数值模拟.文中报道了平底水槽重力流、狭孔交换流的数值模拟结果,分层重力流锋面运动速度的计算值与现有的半理论半经验公式一致.为了揭示地形变化对分层重力流的影响,对设有缓变潜堤的水槽内分层重力流动的形成过程进行了数值模拟,给出了重力头推进速度和局部流场的计算结果,并讨论了分层流界面、流量和锋面附近的流速分布特征.     

冰浆在180弯管内流动阻力特性的试验研究

对冰浆在水平180°弯管内流动进行了试验研究,并与清水的流动特性进行了比较,得到了其流动局部阻力的计算关联式.     

导弹纵向俯仰气动特性数值分析

应用有限体积方法求解三维可压缩雷诺平均N-S方程,计算了某型巡航导弹的静、动态绕流流场和空气动力特性.湍流模型应用修正后的B-L代数湍流模型.以细长旋成体绕流流场为例进行数值计算,并和实验数据相比较,验证了本文方法的可靠性,在此基础上,开展了某型巡航导弹绕不同转轴和以不同频率进行俯仰振动的非定常气动力迟滞特性研究.计算结果表明,当导弹作快速俯仰振动时,在上仰和下俯过程中的同一迎角瞬间,绕导弹流场流动明显不同,表现出明显的非定常迟滞特性.并且,导弹的非定常气动力迟滞特性随振动频率的增大变化明显,且气动力迟滞曲线随着振动轴位置的变化而变化.     

大气绕山体的运动及其输移特性的研究

对分层大气山体绕流的流动模式及扩散输移特性进行了数值模拟。采用隐式时间离散方法在贴体网格系统下求解雷诺平均的N-S方程,计算结果描述出大气流动的特征,证实了分层(以Froude数为特征参数,定义为F=U/NH,U为来流风速,N为Brunt-Vaisala频率,H为山体高度)变化对山体绕流流态的影响。数值结果表明:当Froude数大于4.0时,山体绕流的流动不再依赖于大气分层的变化。当Froude数介于4.0和1.0之间时,流场中出现了Lee波,并随着Froude数的进一步减小,流动分离发生及Lee波破碎现象。同时模型也预测了在各种流动模式下大气中夹杂着的污染物绕山体的传输特性,表明大气的分层现象对污染物的分布有着非常重要的影响。     

六通换向阀的性能测试系统设计及实验研究

六通换向阀是一种重要的流动换向设备，用整体设计的六通换向阀替代传统的多阀控制系统，完成在主、备用动力设备间的转换．有效提高了整个系统的安全性。针对六通换向阀的特性，设计建造了六通换向阀性能测试系统，着重介绍了该测试系统的结构组成、测试方法、及主要功能。在此基础上，选择32#汽轮机油为工作介质，对80JH-33和40JH-33两种口径的六通换向阀进行了各种工况下的阻力特性实验及稳定性和可靠性实验。实验研究表明，该测试系统设计合理、功能完善、测试准确可靠．可以模拟六通换向阀实际应用的各种工作状况。还可拓展用于其它类似设备的流动性能测试与实验研究。     

管内固-液两相流动阻力特性影响因素的敏感性分析

在浆体管道的工程设计中，管道阻力损失是一项关键参数。在大量实验的基础上，本文根据取得的有关实验成果，对影响管内固-液两相流动阻力的4个最主要因素-管径D、颗粒比重S、浆体浓度Cv和倾角θ进行了深入探讨，并采用多因素分析法比较了它们对于固体物料管道水力输送阻力输送阻力损失的影响程度大小关系，从而为在工程设计降低管道输送阻力提供了主要调整手段。     

AN ANALYTIC SOLUTION OF DENSE TWO-PHASE FLOW IN A VERTICAL PIPELINE

According to a mathematical model for dense two-phase flows presented in theprevious paper,a dense two-phase flow in a vertical pipeline is analytically solved,and theanalytic expressions of velocity of each continuous phase and dispersed phase arerespectively derived The results show that when the drag force between two phases dependslinearly on their relative velocity,the relative velocity profile in the pipeline coincides withDarcy’s law except for the thin layer region near the pipeline wall,and that the theoreticalassumptions in the dense two-phase flow theory mentioned are reasonable.     

航空发动机轴承腔润滑的气液两相均匀流研究

基于轴承腔中润滑油的两相均匀流动模型,采用湍流模式和有限差分数值方法计算轴承腔内三维定常N-S方程,对腔内润滑油的气液两相均匀流动特性进行研究,以获得气液两相均匀流条件下润滑油流场、压力场和速度场在轴承腔内的分布情况,分析转子转速、含气率和润滑油进口速度对润滑油出口压力以及润滑油与壁面之间剪切力的影响,同时对单相流和两相均匀流润滑性能差异进行比较.结果表明,转子转速、含气率和润滑油进口速度对润滑油出口压力和腔内壁面与润滑油间的平均剪切力具有不同影响,而采用2种流动模型计算出的轴承腔润滑油出口压力的差异较大,同时支持了开展航空发动机轴承腔润滑两相流动分析的必要性.     

固-液两相流黑水管道冲蚀磨损的数值模拟研究

煤气化黑水处理系统管道由于其流体介质高含固体颗粒和腐蚀性介质，且工作在高温、高压差环境中，极易受到冲蚀磨损和腐蚀的耦合作用而失效，影响其服役寿命. 采用计算流体力学(CFD)方法数值模拟研究了煤气化黑水处理系统固-液两相流管道的冲蚀磨损行为和机理，以及流体介质速度和固体颗粒粒径对管道冲蚀磨损的影响规律，并分析了盲通管和涡室结构对弯管冲蚀磨损行为的优化改善效果. 研究结果显示，煤气化黑水处理系统管线的冲蚀高危区主要分布在弯管外拱和变径管等结构突变区域；管道冲蚀磨损行为与其内部流体的运动和颗粒冲击特性有关；管道的冲蚀率均随着流体速度的增加而加剧，而粒径对弯管和变径管冲蚀率的影响并非单调关系，这与颗粒受力作用有关；弯管优化分析显示，涡室结构可以降低弯管的最大冲蚀率，减缓弯管的冲蚀磨损.      

An investigation of pressure transients in pipelines with two-phase bubbly flow

This paper presents a two-dimensional model for the analysis of the pressure transient of a two-phase homogeneous bubbly mixture flowing in a pipeline and the numerical integration using the centre implicit method (CIM). Experiments were conducted to confirm the proposed sonic speed equation of an air–water mixture for an air concentration of less than 1%. The 2D CIM model is compared with the method of characteristics (MoC) for a two-phase bubbly flow in a pipeline. The comparisons show that the proposed 2D CIM model generally gives good agreement with the method of characteristics.     

Investigation of a Gas Flow with Solid Particles in a Supersonic Nozzle

A two-phase flow with high Reynolds numbers in the subsonic, transonic, and supersonic parts of the nozzle is considered within the framework of the Prandtl model, i.e., the flow is divided into an inviscid core and a thin boundary layer. Mutual influence of the gas and solid particles is taken into account. The Euler equations are solved for the gas in the flow core, and the boundary-layer equations are used in the near-wall region. The particle motion in the inviscid region is described by the Lagrangian approach, and trajectories and temperatures of particle packets are tracked. The behavior of particles in the boundary layer is described by the Euler equations for volume-averaged parameters of particles. The computed particle-velocity distributions are compared with experiments in a plane nozzle. It is noted that particles inserted in the subsonic part of the nozzle are focused at the nozzle centerline, which leads to substantial flow deceleration in the supersonic part of the nozzle. The effect of various boundary conditions for the flow of particles in the inviscid region is considered. For an axisymmetric nozzle, the influence of the contour of the subsonic part of the nozzle, the loading ratio, and the particle diameter on the particle-flow parameters in the inviscid region and in the boundary layer is studied. __________ Translated from Prikladnaya Mekhanika i Tekhnicheskaya Fizika, Vol. 46, No. 6, pp. 65–77, November–December, 2005.     

水平油水两相流流型对阻抗式含水率计的影响研究

实验研究了水平条件下20mm管径油水两相流的流动特性对阻抗式含水率计测量的影响.首先利用阻抗式含水率计测量不同含水率和流量条件下的混合物电阻率,并使用高速摄像记录对应的流型特征,进而分析流型对测量值的影响.通过对低、高流量分别采用电学和流体动力学模型分析后发现:低流量下混合物电阻率的主要影响因素是油水两相之间的速度滑脱,采用双流体动力学模型能有效地反映其变化规律.而高流量下(水包油分散流时)速度滑脱很小可以忽略,油水两相的空间结构对混合物电阻率的影响是问题的关键.近似绝缘的油滴分散在导电的水中形成的含孔导体电阻率高于实心导体,适用的电学模型是Maxwell电阻率模型.     

Fluid Flow Across Capillary Heterogeneities,Experiments and Simulations

A comparative study of numerical modelling and laboratory experiments of two-phase immiscible displacements in a 33 cm × 10 × 3 cm thick cross-bedded reservoir model is reported. Dynamic two-dimensional fluid saturation development was obtained from experiments by use of a nuclear tracer imaging technique and compared to numerical predictions using a full-field black oil simulator.The laboratory cross-bedded reservoir model was a sandpack consisting of two strongly waterwet sands of different grain sizes, packed in sequential layers. The inlet and outlet sand consisted of low permeable, high capillary, sand while the central crosslayer with a dip angle of 30° was a high permeable, low capillary, sand. Results on moderate contrasts in permeability and capillary heterogeneities in the cross-bedded reservoir model at different mobility ratios and capillary number floods temporarily showed a bypass of oil, resulting in a prolonged two-phase production. The final remaining oil saturations, however, were as for isolated samples. Hence, permanently trapped oil was not observed.Simulations of waterfloods, using a commercial software package, displayed correct water breakthrough at low flow rate and unity viscosity ratio, but failed in predicting local saturation development in detail, probably due to numerical diffusion.The simulator was used to test several cases of heterogeneity contrasts, and influence from different relative permeability curves. Further, by altering the capillary pressure at the outlet, the end effects were proven important.     

可降解性表面活性剂体系下水平管内气液两相螺旋流实验研究

通过气液两相螺旋流实验仪器,研究具有可降解性的天然椰子油新型添加剂对于气液两相螺旋流流型影响以及流型的转变规律,并与表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(SDBS)进行对比研究。实验工况设定为:实验介质为空气和水,含气率10%~90%,气相折算速度0.01~4.0m/s,液相折算速度0.01~4.0m/s,表面活性剂采用从植物提取的可降解性椰子油和SDBS,起旋装置为叶轮。实验观察到天然椰子油对于螺旋轴状流、螺旋团状流、螺旋弥散流转换特性的影响与SDBS的效果相类似,该三种流型发生条件相比于以往都有所提前,且存在范围被拓宽。浓度为500ppm时椰子油体系下的主要流型为螺旋弥散流,而SDBS体系下则以螺旋团状流为主。     

气液两相管流水力瞬变的数值计算及实验研究

由气液两相管流的基本方程出发,通过引入矢通量分裂,对传统的特征线差分做了较大的改进,形成了基于矢通量分裂的特征线差分解法。该法首先将控制方程组的特征值分解成正、负两部分,进而将控制方程中的矢通量雅可比矩阵分裂成两个亚矢量矩阵,对其按各自的迎风格式差分,从而建立了稳定的差分求解格式。该计算法适合于计算声速变化较大且计及液流速度的气液管流的瞬变。计算求解得到的各种不同初始空隙比的压力变化曲线、声速曲线、波速变化曲线、空隙比变化曲线及气体释放影响曲线,通过与不同初始空隙比时气液管流水力瞬变的实验结果对比分析,结果表明两者吻合较好,说明本文方法对于低空隙比的气液两相管流具有较普遍的适用性。