三维S形进气道沿程结冰参数分析方法

提出了一种三维进气道沿程结冰参数分析方法。采用欧拉-拉格朗日法计算气液两相流场,得到进气道结冰表面的水滴撞击特性以及水滴运动轨迹。利用用户自定义函数(UDF)对FLUENT进行二次开发,编写了三维进气道结冰参数数值模拟程序。通过对三维S形进气道的数值计算,得到了唇口及沿程管道的水收集率以及水滴分布情况,分析了水滴的质量浓度分布在进气道沿程中的变化情况,发现管道曲率的变化、横截面半径的变化、水滴的撞击是影响水滴浓度在管道中变化的主要因素。三维进气道沿程结冰参数分析方法可以改善目前把大气结冰参数直接用于发动机进口部件结冰数值计算的误差。     

不同尺度水平并列气泡运动特性三维数值研究

本文基于Open FOAM开源代码建立了能描述气泡运动的三维气液两相流数学模型,对单个气泡及不同尺度大小的并列气泡在静水中上升的运动过程进行模拟.通过数值模拟进一步了解气泡形变特征以及射流产生与发展的真实物理过程,同时探究新增气泡的尺度效应对原单气泡的影响.结果表明,本模型能较精确地模拟气泡在水中的运动变化过程,适应于具有大密度比的复杂界面流的三维数值研究;气泡周围的速度场与涡量场有效地揭示了气泡射流的动力结构特点;对于能贯穿气泡上表面的射流,其速度在穿透气泡之前与气泡上升速度同时达到最大值;在单气泡周围一定范围内布置新的气泡,新增气泡的尺度越大,对原气泡流场结构影响越大,新增气泡尺度增大导致气泡射流向两气泡所处位置连线的中轴线方向发展.     

4气门柴油机进气道结构参数对进气性能的影响

研究了气道结构参数对柴油机进气性能的影响,以某4气门柴油机实际进气道模型为基础,通过改变进气道组合方式和相关结构参数,并利用CFD软件FIRE进行气道-气门-气缸系统的稳流数值模拟计算,分别研究了不同的气道组合方式及不同的气道结构参数对气道进气性能的影响.研究结果表明:混合气道的进气涡流强度比双切向气道大22.3%,但流通系数比双切向气道小7.6%,这说明对于采用燃油高压喷射的柴油机而占,采用双切向气道方案更佳;对于燃油喷射压力不太高的柴油机,则应采用混合气道;气道夹角和气道偏心距对两种组合气道的平均涡流比都有一定影响,气门锥角对两种组合气道的平均流通系数和平均涡流比也均有较大影响.     

余热发电系统双S型旋流片喷嘴内部闪蒸过程数值研究

闪蒸是液体经历压力突降时的快速汽化现象,在高耗能行业余热回收领域具有广阔的应用前景。针对闪蒸余热发电系统喷嘴内部流动与相变现象研究相对缺乏的问题,以典型的双S型旋流片喷嘴为研究对象,展开内部闪蒸问题的数值研究。基于耦合的流体体积函数模型与降压相变模型构建喷嘴内部闪蒸流动的数学描述,并利用CFD软件进行数值求解。结果表明,流体流经S型旋流片时开始旋转加速,在旋流片下游呈现中间旋转程度低、周围旋转程度高,随后经流道收缩段加速喷出。旋流片下游压力降低引发内部闪蒸现象,流体最终以气液混合物状态离开喷嘴。此外,从改善雾化效果、减轻积垢、增加通流能力的角度提出一种改进的喷嘴结构,能够促进喷雾闪蒸充分快速进行,有助于进一步提升闪蒸余热发电系统效率。     

双S弯进气道锤激波动态特性研究

发动机喘振产生的瞬时高压引起的进气道内锤激波载荷是飞机进气道结构强度设计的关键因素之一。通过对飞行器进行内外流一体化非定常三维数值计算,分析双S弯进气道内锤激波三维流场非定常特性的演化过程,研究了不同马赫数,不同超压比对双S弯进气道锤激波载荷的影响。研究表明：锤激波经过进气道弯道时,弯道外侧流场压力远大于内侧;锤激波离开进气道入口后,进气道内流场经过数个周期逐渐恢复至初始状态;相同进气道反压时,来流马赫数越小,锤激波在进气道内部传播速度越快,且进气道内部压力系数峰值越大;相同来流马赫数下,随着超压比的增大,锤激波在进气道内部传播速度加快,进气道内部压力系数峰值增大。     

水平加热管束间三维汽液两相流特性的研究

针对卧式火管式蒸汽发生器的结构特点,对水平加热管束间的三维汽液两相流特性进行了实验研究。用单探头和三探头单纤光导探针分别测定了加热管束间的空泡份额分布和汽相速度分布。开发了三维汽液两相低雷诺数湍流漂移数学模型和相应的数值计算方法。为计算漂移数学模型中的汽相速度,综合考虑了重力和流体本身的加速作用对汽相漂移速度的影响,故该漂移数学模型可用于分析多维汽液两相流。计算结果与实验测量值符合良好,证明该数学模型是正确可靠的。     

不同出口型式S型喷管红外辐射特性研究

利用数值的手段对喷管羽流的红外特性进行了研究。分析了轴对称、椭圆形、矩形及梯形喷管出口对红外辐射特性的影响,结果表明,上方探测平面和下方探测平面的辐射强度分布呈现出不对称性,这一点对于轴对称S型喷管表现得尤为明显。同时在相同的、较小的探测角度下,二元喷管和梯形出口喷管处于一个较低的数值,有利于提高飞行器的隐身性能。     

三维两相流数值试井模型

建立了基于混合PEBI网格的三维两相流数值试井模型，内容包括：物理模型的建立，网格剖分方法，控制方程的离散格式以及内、外边界的处理方法。用单相流双重介质和双渗介质解析解对模型的计算结果进行了验证。对3层油藏两相流试井曲线特征分析发现，多层两相流动试井曲线特征与单相流动双重介质的曲线特征相似。因此。有可能寻求一个参数关系将双重渗透介质试井问题与三维两相流试井问题联系起来，从而减小多相流试井分析的难度和多解性。径向PEBI混合网格与数值试井模型的结合应用，给出了三维两相流、有井筒存储和表皮效应的不稳定渗流产量隐式表达式。     

氧化铝颗粒含量及粒径对固体火箭发动机喷焰流场参数分布的影响

建立了固体火箭发动机喷焰的气固两相流计算模型,对不同Al2O3颗粒含量及粒径喷焰流场的两相流进行了数值模拟。研究了固相颗粒Al2O3对发动机喷焰流场参数分布的影响。结果表明:Al2O3颗粒含量的增大会使喷焰流场的温度升高、速度降低,特别在轴线处表现的尤为明显。Al2O3颗粒粒径越小,其随流性越好,在喷焰中更加分散,喷焰轴线处的温度随着Al2O3颗粒粒径的增大而升高;当平均粒径相同时,喷焰流场参数分布还受Al2O3颗粒粒度分布规律的影响。     

三维抛物型方程两层显式差分格式的研究

近年来 ,对三维抛物型方程的数值解法的研究逐渐增多 ,出现了一些粗度高、稳定性好的差分格式。但它们或是三层隐式格式[1] ,或是三层显式格式[2 ,3 ,4 ] ,隐格式常因计算量和存储量太大而难以使用 ;三层显格式虽是显式计算 ,但却不能计算第一层上的网格函数值 ,需用其他方法先行启动 ,在实际使用上是不方便的 ,因此 ,构造精度高、稳定性好的两层显式差分格式便具有十分明显的理论意义和实用价值。作者对求解区域 D:{0≤ x,y,z≤ L ,0≤ t≤ T}上的三维抛物型方程初边值问题 u t= 2 u x2 + 2 y y2 + 2 y z2u| t=0 =φ( x,y,z) ,u| x=0 =…     

湿法烟气脱硫喷淋塔内气液流场的数值模拟

本文以300MW机组喷淋塔为研究对象,利用Fluent软件对塔内气液两相流场进行三维数值模拟。结果发现喷淋对塔内烟气具有整合作用,可以有效地使气体分布趋向均匀;塔内靠近塔壁和中间部分喷嘴布置较少,导致气流逃逸,降低了吸收效率。模拟结果对喷淋塔的现场运行及结构优化设计具有一定的指导作用。     

箭型排布的矩形微槽平板上液膜流动特性

光滑平板降膜受表面张力和接触角的影响易收缩成溪流,导致传热表面出现干斑,为解决这一问题,提出箭型排布的矩形微槽平板。通过可靠的computational fluid dynamics（CFD）计算模拟两相流理论,建立三维非稳态平板降膜数学模型,研究了箭型排布的矩形微槽平板上的液膜流动特性,并探究了微槽宽度、深度及箭型夹角对液膜在平板上铺展效果的影响。结果表明：箭型排布的矩形微槽可有效增大液膜在平板横向的铺展面积,使液膜润湿面积增大,减少平板表面干斑;在120°箭型结构下,矩形微槽最优参数为宽0.5 mm,深0.3 mm,此时可将比湿面积由光板表面的62%~89%提高到84%~94%;低雷诺数时,120°箭型结构对液膜横向铺展引导效果显著,雷诺数增大时,90°箭型结构引导效果更好。     

不同搅拌转速的沉淀搅拌槽三维流场数值模拟

运用Fluent软件,采用多重参考系法(MRF)和标准k-ε湍流模型模拟沉淀搅拌槽在现场的实际流动情况,分析了不同搅拌转速对三维流场的影响,对其宏观流动特性、时均速度和搅拌功率进行详细的分析对比,最后给出了最佳搅拌转速.     

T型微通道内气液两相流数值模拟

采用相场方法,在湿壁面条件下对T型微通道内不可压缩气液两相流动进行了模拟研究.数值模拟中得到微通道内特有气泡——Taylor气泡形成的过程,发现其形成共经历了4个阶段,气泡在形成过程中主要受到挤压力、表面张力、黏性力的作用,分析各阶段这3种力对气泡的作用,得到Taylor气泡形成机理.计算结果表明,挤压力和表面张力在气泡整个形成过程都起作用,表面张力在气泡脱离前达到最小值,黏性力仅在气泡形成前两阶段起作用并在阻塞阶段取得最大值.这些基本规律为有效控制微通道内气泡尺寸和微通道系统设计提供了一定的依据.     

两相闭式热虹吸管的集总参数模型研究

通过分析无芯网的两相闭式热虹吸管（简称为ＴＰＣＴ）的传热机理，提出了正常工况下ＴＰＣＴ的集总参数模型，并利用现有的热管内部传热的经验关系式，对ＴＰＣＴ在不同热负荷、不同冷却速率以及不同工质种类条件下的温度分布和动态响应特性进行了数值模拟计算．结果表明该模型简明可行     

固液两相流泵的研究现状分析

本文分别从内特性、外特性两方面对国内固液两相流泵的研究进展进行分析。在内特性研究中分别介绍了泵内固体相流动规律的研究和泵内两相流的常用数学模型,外特性研究主要是探索过流部件几何参数对泵性能的影响规律。文中还给出了对固液旋流泵内部流场进行了全流道三维数值模拟结果。     

三维两相流数值试井模型

建立了基于混合PEBI网格的三维两相流数值试井模型 ,内容包括 :物理模型的建立 ,网格剖分方法 ,控制方程的离散格式以及内、外边界的处理方法。用单相流双重介质和双渗介质解析解对模型的计算结果进行了验证。对 3层油藏两相流试井曲线特征分析发现 ,多层两相流动试井曲线特征与单相流动双重介质的曲线特征相似。因此 ,有可能寻求一个参数关系将双重渗透介质试井问题与三维两相流试井问题联系起来 ,从而减小多相流试井分析的难度和多解性。径向PEBI混合网格与数值试井模型的结合应用 ,给出了三维两相流、有井筒存储和表皮效应的不稳定渗流产量隐式表达式     

湿蒸汽两相流流量及干度的双参数测量研究

本文采用孔板及均速管组合形式,对汽-水两相流的流量及干度的双参数测量进行了实验研究。实验结果表明,这种测量方法可以满足高干度湿蒸汽测量的要求,具有很好的工业适用性。     

高应力巷帮阶梯型卸压孔合理参数研究

为减少常规大直径卸压孔对巷帮稳定性扰动,针对阶梯型钻孔卸压方法,利用ABAQUS建立数值模型,综合考虑巷道围岩变形、垂直应力降低和应力峰值转移等因素,对比分析相同条件下常规大直径钻孔卸压和阶梯型钻孔卸压效果,讨论了阶梯型卸压孔不同组合长度、直径和钻孔间距等合理钻孔布置参数。结果表明：阶梯型钻孔卸压能很好降低巷帮附近围岩垂直应力,将应力峰值向深部转移,还能有效降低钻孔对围岩变形的影响,提高巷道结构稳定性。采用阶梯型钻孔卸压时,靠近巷帮小直径段的孔径不宜大于0.10 m,钻孔长度应小于应力降低区宽度;而深部大直径段的孔径宜大于0.30 m,且钻孔长度不小于围岩应力集中区宽度。卸压孔单排布置时,孔间距小于1.00 m时卸压效果明显。     

旋转条件下长尾喷管发动机三维两相流场数值模拟

针对旋转条件下长尾喷管发动机的三维两相流场开展了一体化数值模拟,进行了旋转速度为0、100 r/min、300 r/min、500 r/min和1 000 r/min,颗粒直径为10 μm、40 μm、70 μm和100 μm条件下颗粒运动轨迹和聚集浓度分布影响的研究.研究结果表明:①与无旋转条件下的颗粒运动轨迹以及聚集分布规律相比,在本旋转条件下,颗粒的运动历程增加,滞留时间增加,颗粒的聚集部位发生改变;②随着旋转速度增大,颗粒加入主流后首先贴着壁面作周向环绕运动,旋转速度越大,颗粒的旋转环绕轨迹越长;颗粒环绕运动的区域也随着旋转速度的增大而增大;颗粒所滞留的时间总体上是增大的;③随着颗粒直径的增大,由于颗粒本身运动惯性的增大,随流性变弱,受旋转作用影响的程度变差,滞留时间减小;④随着旋转速度的增大,锥台型装药壁面和后封头处的颗粒聚集浓度呈现增加趋势,翼槽表面的颗粒聚集带由翼槽顶部向根部移去;轴线处的颗粒聚集浓度随旋转速度增大而逐渐减弱.