井下螺旋式气液分离器分离性能的数值模拟

为了实现井下气液高效分离、产出水回注和采气于一体,开展了新型井下螺旋式气液分离器的研究。应用计算流体力学方法(CFD)对螺旋式气液分离器的内部流场进行分析,并研究了螺旋圈数和螺距对螺旋式气液分离器性能的影响。该结果为井下螺旋式气液分离的进一步研究提供了参考依据。     

级联式气液旋流分离器数值模拟

针对天然气除液净化问题提出一种新型级联式气液旋流分离器,分别采用雷诺应力模型(RSM)、欧拉液膜(EWF)模型和离散相模型(DPM)对分离器的内部流场、液膜分布和气液两相流动进行数值模拟,并研究部分结构参数对流场和分离性能的影响。结果表明：分离器的流场分布有利于气液两相分离,为使二级分离空间收集的液体顺利降下,进口速度不宜过快;一级排气芯管上半部长度为140 mm和开口高度为60 mm,对应的分离效率最佳,两者对压降的影响较小;减小降液缝隙宽度,分离效率和压降都会提高。     

井下气液分离器的数值研究

应用雷诺应力模型,对用于井下气液分离器进行了数值模拟.在数值模拟与室内试验结果的对比分析的基础上确定了井下分离器结构.通过现场试验表明所选用的湍流模型和算法是可行的,这为井下分离器的结构优化设计提供了参考.     

气升式生物反应器内气液混合流场的研究

该研究采用有机玻璃建立了模拟反应器试验装置,能分别模拟气升式和机械搅拌式两种反应器的工作状况,包括进气压力和罐压的调整、罐内温度、溶氧量的测量;建立了计算机数据采集系统;采用ALE方法,分别对安装一块档板和三块档板的生物反应器内复杂流动及粒子Lagrangian运动建立模型,得到了数值模拟结果.该研究的成果可用于气升式生物反应器领域.     

气升式环流反应器气液两相流动冷模实验

运用粒子图像测速仪(PIV)技术研究了扁平气升式环流反应器内液相流动特性,测得了反应器内各个区域液相速度分布、流线分布.认为反应器上升段表观气速对液相水平速度和垂直速度均有影响,其中对液相垂直速度的影响更大:表观气速增大,液相最大垂直速度一般增大,但这一变化规律并不是单调的;PIV对折流区的观测反映了该区域流场在气相通入后的最初25 s内的变化历程,流场发展的快慢与进气口的气速有关,气速越大,流场发展得越快.研究结果为认识该类反应器内的流动混合特性及进行该类反应器的设计、优化提供了参考.     

气液旋流器的分离性能

旋流器内气液两相的分离过程是液滴离心沉降和碰撞聚结、破碎的复合过程.对液滴的聚结、破碎机制进行分析,试验验证液相物性、流场强度对液滴聚结、破碎以及旋流器分离性能的影响.结果表明:液相黏度对涡流场中液滴的破碎影响很大,黏度增大分离效率上升;湍流强度是导致旋流场液滴破碎的主动力,当流量达到一定值时,高湍流强度导致液滴破碎,分离效率随流量上升开始急剧下降;液滴聚结、破碎过程对分离器压力降影响不大.     

结构参数对内联式脱液器分离性能的影响

内联式脱液器是一种基于离心力作用并利用气液两相之间密度差进行气液相间分离的紧凑、高效型气液分离设备,因其可以减小自重及节省空间,且可在平台及海底应用而受到越来越多的关注。建立了一组内联式脱液器的数值结构模型,采用计算流体力学(CFD)方法对其进行数值模拟研究。通过分析内联式脱液器内部的速度场及压力场分布情况,总结出影响内联式脱液器分离效率及压力损失的关键结构参数,包括叶片结构参数、分离腔长径比、气体出口管管径及深入长度、排液管管径等。同时,针对叶片结构参数(叶片数目及导向出口角)对内联式脱液器分离性能的影响,进行了数值模拟研究,推选出涡流发生器内最优的叶片结构参数(叶片数目为8,叶片出口角度为45°),从而可为后续内联式脱液器的结构优化、分离性能提升以及降低能耗提供一定的参考。     

含稳流器组合气液分离器分离性能试验研究

采用相位多普勒粒子分析仪（Phase Doppler Particle Analyzer,简称PDPA）对含稳流器的组合气液分离器的分离性能进行试验研究,同时与相同试验工况下无稳流器气液分离器的分离性能的试验结果进行对比。结果表明,含稳流器的组合气液分离器在试验工况下有很好的分离效率,稳流器能有效地提高组合分离器的分离效率。     

微重力下气液分离特性的数值模拟

微重力下离心式气液分离技术以分离环境不受重力条件的影响而广泛应用于航天器流体技术、环境控制与生命保障系统等领域.本文对微重力工况下离心式气液分离特性进行了数值模拟研究,通过正交实验法分析在转速、入口速度、含气量、黏度、温度综合作用时,各因素影响的主次关系.结果表明,转速、含气量、温度、黏度对分离效率的影响比较明显,且随转速、含气量、温度的增加,分离效率逐渐增加,而随黏度的增加分离效率逐渐降低,入口速度对分离效率的影响较小,这与美国地面实验的趋势大致相同,分离效率在92％～94％范围内.研究结果可为我国空间站环控生保技术采用蒸汽压缩蒸馏方法进行尿液分离的进一步研究提供基础数据.     

组合转子管式光生物反应器气液两相流混合特性模拟研究

通过Fluent流场分析软件对组合转子管式光生物反应器气液两相流混合特性进行模拟。以欧拉多相流模型、k-ε湍流模型为依据,分别对无内置转子光管、内置两叶片转子管、内置翼片转子管在多种倾斜角度下的速度云图、旋流数、气含率、气相速度、湍动能进行分析。结果表明：内置组合转子能够提高流体湍动程度,促进流体混合传质;翼片转子由于其特殊的结构能够显著增加管式光生物反应器中的气含率,提高气液两相间传质效果,传质效果相较于两叶片转子管和光管分别提高53.7%和26.5%;随着管路倾角由0°增大至90°,流体平均湍动能逐渐增加,内置组合转子后平均湍动能增加更加明显,与两叶片转子相比,翼片转子在0°和30°情况下混合传质效果更好。     

叶片型线对离心黏油泵性能的影响

针对目前离心油泵的叶片绘型未考虑黏度因素影响的情况,采用FLUENT6.1软件通过数值计算方法研究泵送温度下运动黏度为1、24、60mm2/s 3种黏度的介质在包角分别为90°、110°、130°3种叶片型线对离心泵性能的影响.结果表明:随着叶片包角增大,扬程-流量曲线变得陡峭,相同流量下,泵扬程降低,且此特性与介质黏度无关;设计工况下,130°包角泵输水时的效率最高,而110°包角泵在最优工况下输黏油时效率最高;采用不同黏度的介质时,离心泵内部压力和速度分布与采用清水介质得到的规律基本一致.     

叶片数及分流叶片位置对离心泵性能的影响

应用CFD流场数值计算程序对两类不同长叶片、两类不同长短叶片和一类超短叶片配置的离心泵进行数值模拟,讨论叶片数、分流叶片不同径向位置及周向位置对离心泵内流场及整机性能的影响.结果表明,选择合理的叶片数和分流叶片的径向及周向位置,可以有效降低长叶片的负荷,有效提高泵的扬程和效率,避免叶片数过多引起的叶轮进口堵塞和叶轮流道内发生回流和漩涡.当离心泵分流叶片进口直径为叶轮直径的0.68,分流叶片向长叶片背面偏置5°,叶片数为4个长叶片和4个超短叶片时,离心泵的整体性能最佳.     

含沙水下单级双吸离心泵叶片磨损特性分析

为了研究含沙水下单级双吸离心泵叶轮的磨损规律,采用比转速相等原则,用相似换算法将AABS150-365原型泵转换为模型泵.基于Mixture多相流模型和标准k-ε湍流模型,并结合SIMPLEC算法,在清水介质和固液两相流介质条件下对模型泵内部流动进行全流道三维定常数值模拟,分析在不同的初始固相体积分数和粒径下,叶片工作面和背面的固相相对速度和固相浓度的变化情况,并对叶轮的磨损量进行计算.通过对输送清水介质时泵外特性试验数据与数值模拟结果的对比,间接的验证了数值计算方法的可靠性.研究表明,随着粒径和固相体积分数的增大,叶片背面的固相相对速度和固相浓度较工作面高,从前盖板到后盖板固相相对速度和固相浓度是逐渐增高的;叶轮主要磨损部位在叶片背面的中后部,尤其是出口处.该研究对于分析叶轮磨损机理和优化叶轮设计来预防磨损有一定的参考价值.     

JW200-100-315型离心泵诱导轮设计

为了提高设计精度及效率,缩短设计周期,在AutoCAD 2008平台上,成功开发了诱导轮水力设计的参数化CAD软件,并结合2维水力设计软件产生的数据,在Pro/E平台上成功开发了诱导轮3维造型软件.运用所开发的软件,进行了诱导轮设计,并对泵及诱导轮的气蚀性能进行了定常数值计算,得到了气蚀发生时泵及诱导轮内部气液两相分布规律,对临界气蚀余量下泵叶轮及诱导轮叶片表面的压力分布进行了分析,并对不同气蚀余量下泵叶轮以及诱导轮内部的空泡分布规律进行了探讨.试验验证表明：加装诱导轮后泵气蚀余量小于0.55m,满足设计要求.     

快堆蒸汽发生器小泄漏氢扩散数值模拟

为了通过微氢泄漏探测系统正确判断快堆蒸汽发生器水 /水蒸汽小泄漏 ,建立了快堆蒸汽发生器水 /水蒸汽向钠泄漏后钠水反应产生的氢沿蒸汽发生器扩散的数值模型。假设为大孔隙多孔介质 ,模拟钠在蒸汽发生器内的流动 ,引入体积孔隙率 ,面渗透率和分布阻力来模拟管束、支撑板对钠流动的扰动。根据钠水 /水蒸汽反应生成的氢气和氢氧化钠在钠中离解动力特性 ,建立氢离子和氢氧根离子的扩散方程。钠回路蒸汽发生器的注水模拟水 /水蒸汽泄漏实验表明 :微氢泄漏探测系统对蒸汽发生器钠出口处氢浓度模型计算值的响应与其实测响应吻合的很好     

叶轮型式对超低比转速高速离心泵性能的影响

为了分析不同叶轮型式对超低比转速高速离心泵性能的影响,对采用普通叶轮与复合叶轮离心泵内部流动进行数值模拟.计算基于连续方程和雷诺时均N-S方程,采用标准的k-ε湍流模型和SIMPLEC算法.模拟采用不同长短叶片的复合叶轮的超低比转速高速离心泵在设计工况下的全三维流场,得到短叶片径向和周向偏置位置的最佳组合.着重分析比较采用普通叶轮和复合叶轮两种离心泵模型方案在不同流量下叶轮内部的速度场和压力场,得到其内部流动的主要特征.研究结果表明,在其他过流部件相同的条件下,采用长短叶片的复合式叶轮离心泵其性能比普通常规叶轮更佳.     

离心泵的进口几何参数对泵空化性能的影响

为了改善离心泵内的空化性能,基于κ-ε湍流模型和SIMPLEC算法,对一个比转数为131.87的单级单吸型离心泵进行空化性能的模拟计算,通过改变叶轮进口直径、叶片进口安放角,分别对改变几何参数后的离心泵进行全流场数值模拟.设计泵的进口直径为150 mm,改变后的尺寸分别为155mm和160mm,模拟计算结果表明,离心泵...     

无过载离心泵内部流场的三维数值模拟

采用标准k-ε湍流模型和SIMPLEC算法,对最大轴功率值小于1.1倍的额定功率值的无过载离心泵进行数值模拟,得出叶轮内流道的压力和速度分布规律,为无过载离心泵的性能预测、水力设计及优化设计提供依据.根据泵进出口速度、压力分布规律,预测泵的能量特性曲线.结果表明,叶轮内工作面相对速度较小,背面相对速度较大;从工作面到背面,相对速度大小变化较大;从进口到出口,沿相对运动流线方向上相对速度变化不明显;叶轮内没有出现边界层分离;蜗壳几何结构的非对称性以及蜗壳与叶轮的相互作用是导致泵内流场不对称的主要原因.     

ABR反应器处理生活污水的研究

研究了ABR反应器对生活污水中COD的去除效果、影响因素及不同隔室的作用．实验表明，ABR可使生活污水COD出水指标达GB8978-1996二级水质标准，并达到或接近一级标准．除第一隔室外，第二隔室、第三隔室发挥了明显的关键作用．HRT为6～10h、反应温度18℃左右即可取得较好的处理效果，明显优于UASB反应器，体现了第三代厌氧反应器的优势．表明ABR具有去除有机污染物的巨大潜能和广阔的应用前景．