The Influences of the Nozzle Throat Length and the Orifice Grooving Degree on Internal Flow Field for a Multi-Entry Fan Nozzle Based on FLUENT

Spray nozzle is a key component in equipment for plant protection and water-saving irrigation. The fan nozzle is a kind of spray nozzle, which is widely used in agriculture and forestry for irrigation and control of diseases, insects, and weeds. In consideration of the increasing velocity of the flow field, when the hydraulic pressure remains unchanged and the flow path becomes narrow, and because the increase of the velocity of spray drops can increase the penetrability of spray drops into the plant canopy, a kind of new fan nozzle with multi entries and simple inner structure was designed and the influences of its structure parameters on the inner flow field were analyzed using FLUENT software. The experimental results showed that the influence of the throat length on the inner flow field of the nozzle was insignificant, while the orifice grooving degree had a significant effect on inner flow field of the nozzle. The larger the grooving degree was, the smaller the pressure and velocity of internal flow field of the nozzle. The nozzle throat length had little influence on the velocity change of internal flow field. Positive correlation was shown between throat length and flow field velocity.

花键毂内花键轴向增量挤压成形特征

轴向增量挤压成形工艺为重卡用花键毂长内花键的高效、高性能成形制造提供一条可行途径。为了进一步优化控制内花键轴向增量挤压成形工艺,采用数值方法分析了采用三段挤压冲头的轴向增量挤压成形特征。根据内花键齿形成形情况、材料流动、应力应变分布,可将成形齿形区分为切入区、校形区、退出区和完全成形区,这些区域内的材料位移、等效应力、等效应变在不同成形阶段分布特征类似,只是部分区域轴向长度在不同成形阶段有所不同。成形过程中塑性变形主要发生在切入区,材料主要流动方向是径向和轴向;从切入区到完全成形区,应变逐渐增加至基本保持不变。

内壁扩张角度对冲压旋转爆轰燃烧室工作特性影响的数值研究

为研究内壁扩张角度对冲压旋转爆轰燃烧室工作特性的影响,构建了内壁扩张角度从0°~6°变化的5种扩张型燃烧室,基于乙烯-空气对带有凹腔结构的冲压旋转爆轰燃烧室进行三维数值模拟,分析了不同扩张角度下燃烧室的流场特征。计算结果表明:采用扩张型流道可有效减弱新鲜燃料层内的提前燃烧现象,随着扩张角度增大,爆轰波波头高度增加,爆轰波传播稳定性增强;扩张型流道对爆轰波后燃烧产物起到整体加速作用,并未起到整流作用;凹腔结构中涡核中心随着扩张角度的增大逐渐向凹腔后缘壁面移动,回流进入凹腔底部的新鲜燃料增多,凹腔对主流区新鲜燃料卷吸作用增强;采用扩张型流道后,燃烧室凹腔段总压增益和燃烧室出口总压均随扩张角度的增大而降低。

基于SolidWorks Flow Simulation的甘蔗收割机排杂装置内部流场模拟

利用Solid Works建立并简化切段式甘蔗收割机采用的轴流风机排杂装置的三维模型后,通过Solid Works Flow Simulation软件模拟分析轴流风机排杂装置的内部流场情况。根据实际情况设置仿真边界条件,模拟在不同叶轮转速、轮毂垂入导风罩深度等参数影响下排杂装置的出风口速度场和压力场分布,并比较模拟数据和试验测试结果,为切段式甘蔗收割机的轴流风机排杂装置的设计和优化提供参考。

熔喷双槽形喷嘴内部通道气体流场数值模拟

熔喷双槽形喷嘴气槽出口处宽度方向上的气体速度分布均匀性受内部气流通道结构的影响。为探究喷嘴内部通道结构对气体速度分布均匀性的影响,采用数值模拟的方式对喷嘴内部气流通道的气体流场进行数值计算。用ANSYS软件中的Workbench平台建立出贴合实际的三维流场模型,并划分出符合网格质量要求的网格。在Fluent软件中设置求解器类型及定义边界条件,进行数值计算。结果表明:气体在由气腔1流入通气孔A时,在通气孔A_(1)至A_(4)出口处的速度峰值及温度谷值各有不同,分布趋势表现为越靠近喷嘴外侧的气孔出口处速度峰值越大、温度谷值越小,越靠近喷嘴中部的气孔出口处速度峰值越小、温度谷值越大。且通气孔B出口处的速度峰值及温度谷值受通气孔A的影响,也呈现出与通气孔A出口处相同的分布趋势。

基于内部流场特性的旋流器内溢流管长度优化

为了提供一种基于内部流场特性的内溢流管长度优化新方法,系统研究了水力旋流器内溢流管长度变化对湍流强度、空气柱、压强、速度分布等流场特性指标及沉砂分配率、颗粒空间分布等分级性能指标的影响规律。结果表明,对于直径50 mm水力旋流器,当内溢流管过短(l<16 mm)或过长(l>56 mm)时,旋流器内部湍流强度较高,空气柱稳定性降低,部分压力能转换为内能而被浪费,切向速度较小,轴向零速包络面LZVV形状不规则,内部流场稳定性较差。最佳的内溢流管长度为16 mm≤l≤56 mm,此时旋流器内湍流强度较低、空气柱稳定、颗粒空间分布规律性强,分级精度较高。研究结果可为水力旋流器的结构设计提供理论指导。

改进型框式组合桨内盘管搅拌釜内流场数值模拟

通过计算流体动力学软件对改进型框式组合桨在带内盘管搅拌釜内的流场进行了数值模拟,研究了在不同转速N、离底距C1下釜内的流场。研究结果表明,随着转速的增加,桨叶对内盘管的冲刷作用增强,内盘管附近的低速区会逐渐减小,促进了内盘管附近流体的混合;在C1=125 mm时,内盘管向下的导流作用明显,增加了搅拌釜底部壁面速度,有利于搅拌釜底部壁面附近流体的混合。将模拟得出的搅拌桨功率准数Np与实验结果进行对比,验证了数值模拟方法的准确性。研究结果可为类似改进型框式组合桨在带内盘管搅拌釜的结构优化提供参考。

内锥型空心弹气动外形与阻力特性数值仿真

为了得到具有最小阻力系数的内锥型空心弹的气动外形,基于内锥型空心弹弹丸长度、口径、喉道形状不变的条件下,通过改变锲角来调节弹丸外形结构,利用计算流体动力学软件Fluent软件对不同形状的内锥型空心弹进行数值仿真,得到了在不同气动外形下的流场特性、阻力系数随锲角的关系和具有最小阻力系数的气动外形结构。另外,还研究了具有最小阻力系数的内锥型空心弹在来流3 Ma不同攻角条件下的流场特性和不同攻角下阻力系数随来流马赫数的变化关系,结果表明:前锲角过大会造成内锥型空心弹丸发生气流阻塞现象,锲角的变化对压差阻力影响较大,对摩擦阻力影响较小;内锥型空心弹最小阻力系数气动外形结构为非对称锲角结构;最小阻力系数弹在不同攻角条件下,阻力系数随马赫数增加变化规律基本一致,马赫数过低也会影响内锥型空心弹发生气流阻塞现象。

基于Fluent的螺旋槽上游泵送机械密封三维微间隙流场数值模拟

密封端面微间隙液膜特性是上游泵送机械密封性能研究的关键。采用Pro/E wildfire软件建立参数化螺旋槽上游泵送机械密封端面微间隙液膜几何模型,以清水为工作介质,使用Fluent软件,对跨尺度密封端面微间隙流场进行三维数值模拟,得到开启力及压力分布规律,并与有关测试结果进行对比分析,实验数据与模拟数值基本吻合,表明所采用的模拟方案可对螺旋槽上游泵送机械密封微间隙三维流场进行较好地描述,该方法可用于密封端面微间隙流场及性能的系统研究;对端面压强分布进行分析,结果表明,在螺旋槽外槽根处存在最大静压,液膜开启力的增大主要来源于槽根产生的最大静压。

喉栓式变推力发动机性能研究

利用建立的等效喉部面积计算方法,确定了喉栓式变推力发动机中喉栓构型、喉栓位置、喉部面积之间的重要关系,比较了不同构型发动机推力调节性能的差异。针对喉栓介入后发动机内复杂波系、流动分离等非传统流动现象开展稳态数值模拟,预示了变推力过程中发动机的整体性能;并将计算的稳态平衡压强、推力与原理样机的试验数据进行了对比,结果较为一致,验证了变推力的可行性和数值模型的有效性。所得结论可为变推力固体火箭发动机的设计、试验及应用提供参考依据。

混流式水轮机引水、导水部件内部固液两相流动的数值分析

基于N-S方程，运用k-ε-Ap模型，采用直角坐标系、混合四面体非结构网格和SIMPLE算法，将混流式水轮机蜗壳、固定导叶和活动导叶作为耦合整体，对引水、导水部件在含沙水两相流介质流动时的内部流场进行数值模拟计算．分析水轮机引水、导水部件内部流场两相流动的机理，对泥沙两相流动时蜗壳、固定导叶和活动导叶等部件的泥沙磨损进行分析和预测．研究结果表明，蜗壳包角从0°～320°的外侧壁、特殊固定导叶的头部及工作面靠近头部位置、活动导叶头部及工作面靠近头尾部的区域，属于磨损严重区域，与水电站的实际磨损情况基本吻合．

液力变矩器泵轮流场数值分析

应用计算流体动力学 (CFD)方法 ,采用非结构网格和稳态交互面技术 ,模拟了液力变矩器三维内流场 ,并与试验相对照 ,验证了数值模拟的正确性。分析了泵轮进口、中弦面、出口面速度场和压力场 。

采用不同湍流模型计算贯流风机内流场的比较分析

以二维贯流风机模型为研究对象,采用4种不同的湍流模型(RNG k-ε,RSM,DES,LES)进行非稳态计算,通过比较内流场瞬态速度和瞬态涡量分布以及沿叶轮外圆周的时间平均速度和时间平均总压分布,确定了不同湍流模型对内流场计算的差异,为数值模拟研究贯流风机内流场提供参考。

揉碎机揉碎机理分析及锤片结构优化

为了提高揉碎机性能,实现物料的高能效揉碎。该文首先分别从喂入、切碎、揉搓3方面深入阐述了锤片本身结构及其激励下揉碎机内流场变化对高效揉碎的影响机制。通过在理论上丰富锤片结构参数对揉碎性能影响,提出锤片倾角作为新的结构参数,及倾角锤片设计原理。运用计算流体力学方法分别讨论了无倾角与倾角8°的锤片激励下内流场变化规律,对锤片倾角与高效能揉碎之间相关性加以验证。结果表明,具有倾角锤片可以通过对气流场调节实现高能效揉碎,仿真结果与验证实验结果误差不超过7%。该研究为揉碎机锤片参数优化提供了新思路,为实现高效揉碎提供了理论依据。

气液固三相流在机械搅拌充气式浮选机内运动的数值模拟

针对机械搅拌充气式浮选机内部气液固三相流动比较复杂的情况,对有效容积为165 m3的大型机械搅拌充气式浮选机进行研究.采用Mixture多相流模型、k-ε湍流模型和雷诺时均N-S方程,对浮选机内部的气液固三相流流动进行三维湍流数值分析.通过对内流场的数值模拟,分析机械搅拌充气式浮选机内部的流动,得出浮选机内部气液固三相的速度、体积分数、湍流强度和迹线等的分布规律.

动压型机械密封内流场及性能的流固热耦合

为了分析液体动压型机械密封环变形对间隙液膜特性的影响,基于Workbench平台建立动环-液膜-静环的双向流固热耦合计算模型,对变形后的内流场进行模拟计算,对双向流固热耦合前后内流场的压力、温度以及螺旋槽内速度进行对比分析,并比较了流固热耦合后开启力、摩擦扭矩以及泄漏量的变化.研究结果表明:经过双向流固热耦合计算后,液膜在动环端面附近受压缩,在静环端面附近沿周向呈明显波浪状周期性波动,外径处液膜平均厚度减小、内径处液膜平均厚度增大,液膜厚度最大变化约16.0%;双向流固热耦合前后压力场、温度场分布规律类似,但液膜最高压力明显变大,在文中计算工况下变大约67.0%,液膜最高温度略有变大,螺旋槽根部附近液体流速降低;考虑了流固热耦合变形后,液膜开启力变大,摩擦扭矩略微变大,泄漏量明显变大,且转速越高各密封性能参数的变化越大.

基于FLUENT的固体火箭发动机点火瞬态内流场仿真影响因素分析

应用FLUENT流体计算软件,采用UDF接口编程进行二次开发,用侧壁加质的方法模拟燃烧室加质,对固体火箭发动机内流场进行了数值模拟。针对影响仿真结果的主要因素,即点火器简化方式、点火器出口参数的选取方式和点燃方式三个方面进行分析。结合试验数据,得出点火器采用多条环形缝结构和点火器出口参数采用实测曲线,同时,点燃方式为动态温度判据时,可使仿真结果与实际情形更加吻合。

双脉冲发动机内流场研究

为研究级间孔对双脉冲固体火箭发动机性能影响,文中采用k-ε模型、SIMPLE算法和PISO算法,对带级间孔的双脉冲固体火箭发动机内流场进行了数值模拟。计算分析得级间孔直径与第一燃烧室直径之比(di/D)的合理值为1/3到1/2,以及颗粒相在第一燃烧室内的分布特点与颗粒对级间隔板的冲蚀情况。

不同固相体积分数下水轮机内部两相流动的数值模拟

基于N-S方程,运用k--εAp模型,采用笛卡尔坐标系、混合四面体非结构网格和SIMPLE算法,将混流式水轮机蜗壳、固定导叶和活动导叶作为耦合整体,对引水、导水部件在不同固相体积分数的含沙水两相流介质流动时的内部流场进行数值模拟计算.探讨不同固相体积分数下引水、导水部件内部流场两相流动机理,分析和预测不同体积分数的泥沙两相流动时蜗壳、固定导叶、活动导叶等部件的泥沙磨损状况.研究结果表明,不同固相体积分数时水轮机引水、导水部件内部流动特性具有明显差异,各部位磨蚀状况也各不相同,这与电站的实际磨损情况基本吻合.

针栓式变推力火箭发动机内流场数值仿真研究

发动机推力室的工作过程直接影响到发动机的性能,在设计过程中,从理论上分析推力室内的燃烧流动过程具有非常重要。通过数值仿真,可以大大缩短发动机的研制和改进设计周期,减少研制经费。针对自燃推进剂针栓式变推力液体火箭发动机燃烧与流动的特点,借助CFD计算软件FLUENT,采用标准k-ε湍流模型及有限速率化学反应模型,对采用针栓式喷注器的变推力液体火箭发动机的推力室喷雾燃烧过程进行了数值仿真。计算结果得到了压强分布,温度分布,生成物的摩尔分数分布,粒子轨迹分布、流强、混合比分布以及流动马赫数分布等,并对流场结构和影响发动机性能的喷注器参数进行了分析。数值计算结果可为变推力发动机喷注器和推力室的设计和优化提供参考。