基于入射空气温度的无焰燃烧气动特性数值分析

提出了基于入射空气温度的无焰燃烧(AITFC)新型燃烧室,CFD数值研究了AITFC模型燃烧室内的流体流动结构。对头部引射混合区的引射混合、空气流量分配、回流区内气-雾滴颗粒两相流行为、以及尾部稀释区混合效应等气动特性的数值研究结果表明,所设计的新型模型燃烧室能满足组织AITFC无焰燃烧所需要的气动力学条件。研究结果符合相关的理论和规律。研究结果能为无焰燃烧技术应用于燃气轮机燃烧室设计提供参考价值。

航空煤油HiTAC燃烧特性的数值分析

采用合理的气-雾两相流流动、混合、燃烧、传热和NOx生成数学模型,对模型燃烧室内航空煤油的高温空气燃烧(HiTAC)特性进行了CFD数值模拟。数值模拟结果表明:通过合理组织燃烧,能使航空煤油实现HiTAC燃烧特性。燃烧室内温度梯度明显降低;燃烧温度场趋于均匀;有效降低污染物NOx的排放。计算结果与相同条件下的重油HiTAC燃烧试验结果有相同规律。

新型快速预混合预蒸发喷嘴的结构和性能

设计了一种新型快速预混合预蒸发模型喷嘴。数值研究了喷嘴的不同内部结构设计对掺混效率、液滴平均蒸发时间、传热传质和总压损失等性能的影响规律。内设环肋和凹槽都有强化喷嘴内的油/气混合和传热传质作用;只增加环肋和凹槽个数不能继续改善喷嘴性能反而增加总压损失;环肋/凹槽组合结构的性能相对较好。这为实现燃烧室的HiTAC预混燃烧方式提供了依据。

旋翼气动加热对直升机红外特征分布的影响

文中采用数值模拟的方法较为系统地研究了旋翼表面温度分布及其对直升机红外辐射特征分布的影响。结果表明:(1)旋翼桨叶上自旋翼转轴到翼尖温度分布呈依次递增的趋势,最高温度值为316K,高出环境温度29 K;遮挡罩表面最高温度值为317 K,高出环境温度30 K;(2)探测角度一定时,旋翼红外辐射强度随时间上下波动,旋翼在3~5μm和8~14μm波段红外辐射强度随时间的变化趋势基本一致;(3)旋翼气动加热后3~5μm波段和8~14μm波段红外辐射强度值的增量占整机固体对应波段总的红外辐射强度的比重分别为15%~16%、5%~6%;(4)同一发射率下,气动加热的旋翼8~14μm波段红外辐射强度远大于3~5μm波段,约为3~5μm波段辐射强度的30倍,其8~14μm波段红外辐射强度约占整机固体8~14μm波段红外辐射强度的30%~40%,但降低旋翼表面发射率能有效降低旋翼8~14μm波段红外辐射强度,同时也能降低旋翼辐射占整机辐射的比重。

气液交叉射流动力学行为的基础研究

为了模拟燃油在高速喷嘴内的快速蒸发混合过程,基于Eulerian-Eulerian方法,用RNGk-ε湍流模型建立了高速喷嘴内两相流流动的数学模型,数值模拟了高速喷嘴内气液两相交叉射流的流动规律。改变气液动量比和韦伯数等条件下的两相流场计算结果表明:动量比增大3倍时横向穿透深度略有增大;而较大的韦伯数能起到强化横向射流的破碎效果。计算结果与同条件下的试验结果相符合。结果为研究HiTAC快速速喷嘴内可燃混合气的快速形成奠定了基础。

平板火焰直喷燃烧器的实验与数值仿真研究

燃烧器是家用燃气灶具的核心部件,直接决定燃气灶具的热负荷、热效率、CO排放量等关键参数,本文针对平板直喷燃烧器进行了实验和数值仿真研究.研究结果表明:热负荷、热效率、CO排放量等计算结果相比实验结果误差在20%以内;一次空气系数随着喷嘴压力的升高而增加,而过量空气系数随喷嘴压力的升高而降低;一次空气系数与过量空气系数均随一次空气进口压力和一次空气进口面积的增加而增加.温度场以及传热理论分析结果表明,平板直喷燃烧器在热效率方面更具优势.

平板火焰直喷燃烧器引射系统的多目标参数优化研究

引射器是家用灶具燃烧器的关键部件,本文针对平板火焰直喷燃烧器的引射系统进行了多目标参数化研究.研究结果表明:收缩管、混合管、扩压管的长度越长,则一次空气系数越大、火孔出气均匀性越好.本文以最大的引射系数与最小的不均匀系数作为目标函数,得到了引射系统的最优参数组合.通过实验的方法对比验证了优化前后的一次空气系数、热效率、CO排放量的等参数,实现了燃烧器性能提高的同时,说明了多目标参数化研究的可行性.

回风口脏堵情况下贯流风机的流动特性与试验研究

根据某一空调型号产品,在模拟回风口脏、堵情况时,出风口出现明显的"噗、噗"不连续异音,针对这一现象,开展了相应的数值与试验研究。研究结果表明:在现有产品的情况下,通过对接水盘的整改,具体为:在靠近电机一侧的出口处增加1cm的垫块,接水盘涡舌形状进行优化,可以达到消除异音的目的。通过对流场的分析还可以发现,整改后的流场分部更合理,消除了原机风轮内部的低速区。

风管式空调内机水泵噪音产生机理分析与优化

风管式空调水泵噪音主要是100Hz电磁噪音,是由水泵电机振动通过水泵支架传递到外壳钣金并通过外壳钣金向外辐射产生的。根据噪音产生的机理及目前水泵结构缺陷分析结果,优化设计一种新的水泵隔振胶垫,有效降低了水泵噪音。

有限元法在锥面型截止阀密封副分析中的应用研究

内漏是截止阀的一种典型失效形式,截止阀设计时有必要考虑各种受力条件并评估密封可靠性。截止阀的锥面型密封副初始状态是线面接触,首次关阀时在接触压力作用下材料发生变形,变成面面接触,然后阀体在过大的外部作用力下密封副接触压力会发生下降,甚至接触面分离从而导致内漏。本研究以空调截止阀为例,采用网格划分控制、自适应拉格朗日-欧拉网格以及引入少量阻尼等措施促使收敛,根据密封副的接触状态和接触压力分布判定密封状态,根据阀座塑性应变分布分析内漏原因,并针对性地进行强化设计,最终通过试验验证。

双U型管束模型换热器的流动和传热特性

为了研究双U型管束模型换热器的流动和传热性能,通过低速高温风洞的模型实验和Fluent-CFD数值计算,得到了换热器的管型和安装角对换热器压降和回热效率的影响规律。结果表明：在相同的双U型管管内气流平均流动速度下,椭圆管换热器的管内流动压降高于圆管换热器的,相对增加幅度在50%~60%之间;对于外部流动,换热器安装角度增大所诱导的外部流动压降显著增加,在换热器30°的安装角下,椭圆形管束的低阻流动型面得以充分体现,其外部流动压降较圆形管束换热器可以降低约50%;随着换热器安装角的增加,换热器回热效率具有明显的提高;相对换热器安装角,换热器管型对回热效率的影响较小,集气管的进气-出气方式对双U型管束换热器的回热效率具有较显著的影响。

双U形管束换热器压降和热效率模型实验

在低速风洞上实验研究了双U形管束换热器压降特性以及热效率,着重对比了U形管截面形状和换热器安装角的影响.结果表明:在相同的U形管管内平均速度下,椭圆管换热器的管内压降高于圆管换热器,在较高的管内平均速度下两者的差异更为明显;对于外部流动,换热器安装角增大所诱导的外部流动压降显著增加,在较小的换热器安装角下,椭圆管换热器的管外压降略大于圆管换热器,而在较大的换热器安装角下,椭圆管换热器的管外压降则显著低于圆管换热器;安装角为30°的换热器传热系数较安装角为10°时可以提高约50%,在密流比为0.4时,椭圆管换热器的热效率相对于圆管换热器约有6%的增加.

串列双U型管束换热器压降与回热效率模型实验

为了研究串列双U型管束换热器的流动和传热特性,开展了模型实验,得到了串列双U型管束换热器布置方式对喷管通道流动压降和换热器回热效率的影响。结果表明:喷管通道流动压降随着换热器安装角的增大而增加,邻近喷管收敛状出口位置的换热器安装角对流动压降的影响最为显著,进口附近的换热器影响次之;相对通道内置单个换热器的情形,串列换热器中前置换热器安装角的变化对流动压降的影响有所减弱;较小的前置换热器安装角度导致其回热效率过低,从而导致平均回热效率难以改善;在本文研究的几种布置方式下,安装角为30°-17°-13°的串列换热器布置方式的流动和传热综合性能相对较优。