液-液分散雾化非相溶两相流界面追踪模拟

基于VOF方法并考虑界面张力影响与界面重构,分别建立不同喷射流率下的非相溶两相流界面追踪模型,追踪液-液分散雾化过程中油-水两相界面变化,模拟了射流破碎和液滴形成、生长与破碎等微观特征,分析了准则数对射流破碎与液滴形成的影响机理。结果表明:所建立的界面追踪模型能模拟不同喷射流率下液-液分散雾化形成液滴过程,但高喷射速率时捕捉流场中小尺度涡破碎过程的能力仍有不足;在不同的液滴形成模式下,射流液体的破碎均具有随机性,并随喷射流率的增大而增强,射流破碎依靠两相界面的波动和失稳形成体积较小的液滴;Re、Ca和Bo准则数对滴流和层流射流时形成的液滴与射流表面及其破碎处的形状的影响比较大,而对于湍动射流而言,则主要影响射流破碎程度和形成液滴的粒径。

冰浆在离心泵内的流动特性模拟

基于欧拉法建立了冰浆流动的均相混合物模型,对冰浆在离心泵内的流动特性进行了数值模拟研究,获得了离心泵内冰浆的流场分布,探讨了流量、冰晶体积分数及冰晶颗粒大小对离心泵内颗粒分布的影响。研究表明:冰浆流体在泵内的高速区域主要集中在叶轮的旋转区域,且叶轮工作面的压力较大,冰晶颗粒的粒径较小时,颗粒主要分布在靠近蜗壳内侧的叶轮流道内;反之,则在叶轮工作面聚集。

粒数衡算与多相流耦合求解刮削制冰的晶粒特性

在考虑晶粒成核、生长、聚并和破碎的情况下,采用分组法求解粒数衡算方程,通过耦合粒数衡算与多相流方程,建立了多尺度的结晶模型,模拟了表面刮削式制冰装置内水的动态结晶过程,获得不同温度、刮削速度、制冰时间等外界条件下晶粒数密度分布、云图等信息,分析了外界宏观条件对水的动态结晶过程的影响。结果表明:由于碰撞引起的晶粒聚并和破碎使得晶粒的尺寸分布更为集中和均匀;在过冷温差(流体局部温度与水的相变温度差值)不大于20℃,刮削速度不大于10r·s-1范围内,降低壁面温度、增加刮削速度可以加速水的结晶与生长。

冰蓄冷辐射空调系统运行优化与能耗分析

基于温湿度独立控制思路,提出了一种将冰蓄冷、毛细管辐射及地源耦合的冰蓄冷辐射空调系统,以实现电力负荷"削峰填谷"、降低能耗和更好的热舒适性。建立了冰蓄冷辐射空调系统的运行优化模型,以杭州地区某办公楼为实例,进行了负荷计算、运行方案优化以及能耗分析,结果表明冰蓄冷辐射空调系统与常规空调系统相比,具有显著的节电和节省运行费用优势。实际应用中需综合考虑蓄冰容量的限制以最终确定系统运行方案。

小型动态制冰机工作过程的结晶特性

利用所搭建的小型动态制冰装置制取冰浆,实验探讨了结晶时间、载冷剂温度、添加剂种类与浓度、刮削速度等因素对冰浆动态制备过程的影响,研究中基于热平衡方法测得结晶过程不同时刻的含冰率,对所制取的冰浆进行显微拍照,并基于图像处理获取冰晶尺寸的当量直径。实验结果表明,在动态结晶过程的测试时间内,制冰溶液的降温速率受外界条件影响较小,但添加剂种类与浓度对制冰溶液的相变结晶温度以及过冷度影响较大;制冰溶液的含冰率与冰晶尺寸均随时间的增加而增大,其中载冷剂温度、添加剂种类与浓度对溶液含冰率影响较大,而对冰晶尺寸影响最大的因素是刮削速度与添加剂浓度;当结晶过程进行到30min时溶液的含冰率均达到25%,冰晶尺寸均能达到0.12 mm左右。

蓄电池柜散热气流均匀分配方案优化仿真

蓄电池柜内气流分布对电池组散热效率和散热均衡性有重要影响。蓄电池柜气流分配易形成低速涡旋,电池组表面流速分布不均匀,气流组织难以控制等问题,提出三种气流组织优化方案,基于计算流体力学(CFD)建立蓄电池柜气流分配区域气流组织模型,采用标准k-ε湍流模型对蓄电池柜气流分配腔进行数值仿真,获得腔体内气流组织的速度场和出口流速的分布规律,并与原始气流组织方案的实验结果对比,计算气流分配腔出口风速的不均匀系数。结果表明,使用控制方案后分配腔内气流分布更加均匀,出口气流速度分布更加合理,增加导流板能够降低速度场的不均匀系数,但同时会增大气流动能损失。

小型冰浆机工作过程动态特性

动态冰蓄冷是储能领域中广受制冷界重视的潜热储冷技术,基于平板刮削方式设计并搭建了小型动态制备冰浆实验装置,通过测试制冰溶液的动态结晶降温曲线、不同结晶时刻的含冰率和冰晶当量直径,分析了结晶时间、载冷剂温度、添加剂种类与浓度、刮削速度等因素对冰浆制备过程动态结晶特性的影响。结果表明:刮削速度低于200 r/min,溶液结晶过冷度随刮削速度的增大而增大,冰浆的含冰率以及冰晶粒径均随结晶时间的增加而增大,在冰晶粒径较大时刮削作用引起冰晶颗粒聚并、破碎,导致冰晶粒径增大减缓甚至减小;随添加剂浓度的增大,冰浆含冰率增大速率与冰晶粒径增大量均有所减小,且强极性无机化合物对冰晶生长的抑制效果好于乙二醇等醇类化合物。

带有能源塔的自复叠热泵系统及其热力分析

提出一种将闭式能源塔热泵技术与自复叠系统相结合的热泵系统,该系统在保证提供55℃热水的前提下,利用自复叠系统-39℃^-14℃的蒸发温度,通过能源塔提取空气能,实现冬季寒冷地区的能量传递,系统运行中通过制冰浓缩方式控制乙二醇喷淋液的浓度;通过REFPROP软件,进行了该热泵系统的热力分析;分析表明,系统具有较好的可行性。

SⅡ型R134a水合物稳定性的分子动力学模拟

SⅡ型R134a制冷剂笼状水合物是理想的蓄冷介质之一。基于分子动力学(MD)方法,建立晶体结构模型,在NPT系综下运算,通过观察最终构象,分析计算体系中粒子的均方位移(MSD)和径向分布函数(RDF),从微观上揭示了小分子和温度对SⅡ型水合物晶体结构稳定性的影响。结果表明:小分子对小晶穴(512)占有率从0.25变化到1.00,占有率为0.25和0.50时,水合物晶体结构分解严重,体系中分子混乱,晶体结构难以稳定存在,占有率在0.75以上时,水合物晶体结构清晰有序,能够稳定存在;当体系温度由260K增大到290K时,水合物结构的稳定性逐渐降低,在280K时晶体结构出现扭曲变形,此时有部分水合物开始分解。