模型燃烧室冷热态两相流场的计算研究

本文采用在前期冷态两相流场和喷雾场的实验和计算研究基础上,对模型燃烧室冷态两相场的计算做了修正,考虑了湍流扩散、混合和传热传质的影响,取得与实验结果进一步的吻合。并通过不同进口温度下的计算,分析了热态两相流场和喷雾场在不同进口温度下的变化。     

多组份混合工质掺混机理数值研究

本文采用高分辨率的数值算法,分析了热解炉内多组份湍流流场。在冷态掺混实验以前对其进行了数值模拟以指导实验,数值模拟的结果定性上得到了冷态掺混实验的证实。为研究旋焰乙炔热解炉喷油联产乙烯的化学反应机理及工程放大问题提供了依据。     

PIV对射流煤粉火焰流场特性的分析

为研究湍流煤粉射流进入高温环境后的流动及混合特性,采用PIV测量平流射流煤粉燃烧器中心射流区域的流场特性。通过对不同示踪粒子特性的分析,选定SiC表征气相流场,选定煤粉表征煤粉射流流场。实验结果表明;煤粉具有较好的散射特性,因而采用PIV可获得合理的煤粉颗粒流场;相同射流速度下,冷态射流比热态有更强的湍流脉动特征,主要原因是热态条件下气流黏度增加2~3倍,显著降低射流Re。     

旋流杯燃烧室流场的数值与试验研究

本文在任意曲线坐标系下对旋流杯环形燃烧室冷态和两相燃烧全流程流场进行数值研究。采用RNG k-ε湍流模型,EBU-Arrhenius燃烧模型和六通量辐射模型模拟湍流燃烧过程;采用颗粒轨道模型模拟两相流动。为了验证数学模型与计算方法,本文还采用PIV测量燃烧室火焰筒内冷、热态流场,利用温度耙测量燃烧室出口温度径向分布,所得的计算值与试验数据符合较好,表明所用的各数学模型合理、计算方法可行,所得研究结果可为该类燃烧室的优化设计提供有用的依据。     

U-RANS／PDF方法计算钝体后漩涡脱落

本研究发展了U-RANS/PDF混合算法研究湍流和化学反应相互作用对燃烧稳定性的影响,采用有限体积和Monte Carlo相结合的方法在非结构网格中求解相容的U-RANS方程和脉动速度-湍流频率-标量的联合PDF方程.本文对钝体火焰驻定器后冷态流场进行了计算,结果表明此混合算法能够捕捉流场中非稳态的漩涡脱落现象.着重研究了湍流频率模型系数的改变对漩涡脱落频率以及拟序结构在动量输运中的作用的影响.     

炉内两相流动和煤粉燃烧的双流体-轨道模型

本文首次用双流体一轨道（连续介质－轨道ＣＴ）模型对大尺寸四角喷燃炉内气粒两相流动及煤粉燃烧进行了模拟。该模型基于欧拉气相方程组、欧拉颗粒连续方程和动量方程以及拉氏颗粒能量和质量变化的方程,对各子模型用ｋ－ε－ｋｐ两相湍流模型,ＥＢＵ－Ａｒｒｈｅｎｉｕｓ湍流燃烧模型,煤粉颗粒的水分蒸发,热解挥发和焦炭燃烧的扩散－动力模型,ＤＯ（离散坐标）辐射模型。采用了将坐标扭转一定角度的方法减小入口射流和网格斜交造成的伪扩散。编制了ＬＥＡＧＡＰ－ＦＵＲＮＡＣＥ－３程序,分别对冷态模型炉内两相流动和大尺寸炉内三维两相流动和煤粉燃烧进行了模拟,并与颗粒轨道（ＳＴ）模型的模拟结果进行了对照。采用ＰＤＰＡ对冷态模型炉内气粒两相流场进行了测量。冷态两相流动的模拟与实验结果的对比表明ＣＴ模型的模拟结果和实验符合较好,ＳＴ模型所得颗粒浓度分布和实验山入较大。热态模拟的结果给出了两相速度,气相温度,组分浓度和壁面热流分布。模拟结果定性合理。模拟结果显示在出口处由于气流旋转,有一局部高温区存在。     

旋流燃烧器数值模拟中Realizable κ-ε和RSM模型的比较

使用RKE模型和RSM模型对某旋流燃烧器进行3D冷态湍流流动模拟计算,并从精度、计算量和收敛性3个方面对两个模型进行了比较。通过与PIV所测得的出口冷态流场对比表明,两个模型均可以较准确地预测燃烧器出口的宏观流场、径向速度和轴向速度分布。相比较而言,RSM模型在预报流场速度峰值的位置、回流区的大小、主流射流宽度等方面比RKE模型更准确一些,在收敛性上RSM模型也占优,而在计算量上,RSM模型略大一些,但对反应流计算,两个模型计算量基本一致。研究表明在模拟旋流燃烧器流场时RSM模型具有一定的优越性,建议优先考虑。     

径向浓淡旋流煤粉燃烧器气流湍流特性的冷态试验研究

本文利用ＩＦＡ３００型一维热膜风速仪系统对径向浓淡旋流煤粉燃烧器单相冷态湍流流场进行了试验研究,测量了流场内不同位置瞬时速度的数值,同时测量了脉动速度均方根、湍流度、平坦因子和偏斜因子在流场内的分布,得到了新型旋流燃烧器气流湍流特性参数的分布规律,可以用于研究径向浓淡旋流煤粉燃烧器的燃烧特性。     

多孔介质模型在管壳式换热器数值模拟中的应用

本文详细讨论了多孔介质模型在管壳式换热器数值模拟中的应用,开发了一套能自动生成多孔介质特性参数的通用程序。该程序主要基于三维交错网格及SIMPLE算法,然后运用该模型,采用改进的κ-ε模型和壁面函数法,对换热器壳侧的湍流流动进行了数值模拟。计算结果与换热器冷态实验结果符合良好,表明该模型和计算方法是切实可行的。     

槽道湍流展向振荡电磁力控制的实验研究

对槽道湍流的展向振荡电磁力控制进行了实验研究,讨论了展向振荡电磁力对宏观流场、近壁湍流结构以及壁面阻力的影响.采用谱方法进行了数值模拟的对比.数值模拟和实验结果均表明展向振荡电磁力能够使近壁区域的宏观流场产生周期性振荡,并影响壁湍流的条带结构,使其在展向上发生倾斜,从而使壁面阻力减小.     

交叉缩放椭圆管换热与流阻实验研究及分析

对交叉缩放椭圆管进行了实验和数值研究,给出了换热和沿程阻力系数实验拟合关联式。交叉缩放椭圆管管内 截面交叉变化诱导产生强烈的二次流和纵向涡流,改善了速度场与温度场之间的协同关系。实验和数值模拟结果表明,交 叉缩放椭圆管管内的流动在Re≥500即表现为湍流,换热强化效果显著。     

二维槽道湍流拟序结构的大涡模拟

本文采用大涡模拟的方法,对二维槽道湍流流动进行了数值模拟。采用Chorin的分步投影法求解大尺度涡运动的Navier-Stokes方程,小尺度涡采用三种亚格子（SGS）模式分别模拟,给出了不同亚格子涡粘性模式下的模拟结果。对固壁面采用了壁函数。模拟结果再现了二维槽道流动拟序结构的发展演变过程。通过对不同入口速度下的瞬态流场的比较,揭示了入口速度分布对流场的影响。     

用求解概率密度函数输运方程的方法模拟湍流自由射流

用求解概率密度函数输运方程的方法模拟湍流自由射流周向阳，郑楚光，马毓义（华中理工大学煤燃烧国家重点实验室武汉４３００７４）关键词概率密度函数；湍流；自由射流１前言和通常的湍流统计矩模型（如ｋ－ε模型或Ｒｅｙｎｏｌｄｓ应力模型等）相比，用求解速度和标量...     

空气横掠波纹管束流动与传热性能的数值模拟

本文应用层流模型和湍流模型的数值模拟方法,对空气外掠8排波纹管束时的流动与传热性能进行了研究,并将数值结果与实验结果进行了对比,结果表明:层流模型数值模拟结果较湍流更接近于实验值。同时,对两种模型的数值模拟结果拟合出了Nu-Re的关联式。     

涡旋燃烧炉流动、传热和燃烧特性的研究

本文应用强旋湍流气一固两相流动和煤粉燃烧的数学模型，对新型涡旋燃烧炉内的流动、传热和燃烧过程进行了系统的模拟和分析，得到了与实验相符合的结果。结果表明，涡旋燃烧炉内的湍流空气动力场分布具有强旋、回流和正在发展流的特点。水冷壁总吸热量随燃烧热负荷的增大成比例地增加。煤粉颗粒在炉内的平均停留时间随初始粒径的增大而加长。炉内可实现煤粉的低温、强旋、高效率和高强度燃烧。     

绕水翼初生游离型空化流动结构

为了研究初生空化流动形态及其紊流流场结构,采用高速录像技术观察了绕Clark-Y型水翼初生空化的空化形态,应用LDV分别测量了无空化和初生空化条件下的紊流流场分布.结果表明,绕水翼小攻角无分离流动区域的初生空化形态呈游离发夹涡型空泡团结构,但其具有和单泡相同的发展过程;初生空化和无空化紊流流场的速度和紊流强度没有发现有规律性的差异,初生游离型空穴的形成与发展过程,对雷诺平均流场没有显著的影响.     

Simultaneous determination of velocity,turbulence and particle concentration of a turbulent flow using laser cross-beam photon-correlation spectroscopy

A turbulent velocity model is proposed to describe certain types of turbulent flows. An expression of the photon correlation function for laser cross-beam light scattering based on this model is presented, and it is found to give excellent agreement with experimental data. With least-square fitting, the measured spectrum allows the simultaneous determination of the mean flow velocity, turbulent velocity, and the number of scatterers.     

FRICTIONAL FLOW CHARACTERISTICS OF WATER FLOWING THROUGH RECTANGULAR MICROCHANNELS

Experiments were conducted to investigate the flow characteristics of water flowing through rectangular microchannels having hydraulic diameters of 0.133-0.367 mm and H/W ratios of 0.333-1. Experimental results indicated that the laminar flow transition occurred at Reynolds numbers of 200-700. This critical Re for the laminar transition was strongly affected by the hydraulic diameter, decreasing with corresponding decreases in the microchannel. In addition, the size of the transition range was diminished and fully developed turbulent flow also occurred at much lower Re. The friction behavior of both the laminar and turbulent flow was found to depart from the classical thermqfluid correlations. lite friction factor, f, was found to be proportional to Re^?1.98 rather than Re for the laminar condition, and proportional to Re^?1.72i for turbulent flow. The geometric parameters, hydraulic diameter, and H/W were found to be the most important parameters and had a critical effect on the flow. Generally, increasing the ratio H/W increases the friction factor. The reduction of the microchannel hydraulic radius decreases the friction factor significantly for a given H/W. There exists a special range of ratio H/W (approximately 0.5 mm) at which the experimental data are lower than the predictions obtained from classical correlations. Continued reduction of channel size increases the difference between f_I,expf_1,theo at RE_cri, and the quantity of f_I,exp becomes smaller within the region adjacent to H/W = 0.5, and larger when H /Wis out of this region.     

泡状流局部界面浓度实验与理论研究

应用高速数字摄像系统,首先对双头电导探针测量泡状流局部界面浓度的几种模型进行了标定和评价。使用标定好的双头电导探针技术,对垂直上升管内气液两相泡状流局部界面浓度和含气率分布特性进行了深入的实验研究。试验段为内径40 mm的透明有机玻璃管。根据试验数据的分析结果,发展了一种垂直上升管内气液两相泡状流局部界面浓度预测模型。在本文实验条件下,该局部界面浓度模型预测结果能够与实验数据很好地符合。     

He Ⅱ强制流动系统输送压差预测

系统输送压力对于He II强制流动输送系统而言至关重要,因此在系统运行之前,实现对其数值的有效预测是一项十分必要而有意义的工作。根据特定管路结构所能允许的均匀极限漏热量,借助于具有一定实验基础的经典流体素流流动关系式,可以预测能够成功实现He II传输的系统压力差。