自然空化尾空泡内超声速射流流场特性数值研究仿真

为揭示自然空化尾空泡内超声速流场的演化规律与空泡内部的流场结构,文中基于限体积法流体体积多相流模型,对自然空化尾空泡内超声速射流流场展开仿真研究,对比了不同空化数和来流攻角下的空泡内部流场参数分布,得出如下结论:自然空化尾空泡在超声速射流入射后,空泡形态较稳定,其演化主要集中在空泡尾部闭合处;空泡内超声速射流流场发展主要受回射流影响,无来流攻角时受回射流冲击,射流轴向发展受抑,轴向射流出现“回缩”现象,有来流攻角时,回射流位置发生偏移,其剪切卷吸作用占主导,射流轴向发展迅速;航行器姿态的稳定性主要受来流冲击和表面高压区分布的影响,空化数较小时,增大来流攻角可大幅度增加航行器俯仰力矩。

基于部件级模型的涡扇发动机红外特征预测方法

为了在涡扇发动机总体设计和系统仿真阶段对红外特征快速评估,针对小涵道比涡扇发动机典型的轴对称式排气系统结构,提出了一种红外特征预测方法,并基于部件级模型构建了排气系统红外辐射强度的简化物理模型,以及尾喷流红外辐射强度的支持向量机模型,应用这两种模型分析了热力循环参数对发动机红外特征的影响,在开启加力后发动机红外辐射强度将比巡航状态提升1~2个数量级;讨论了发动机红外特征在飞行包线内的变化规律,在等转速条件下,排气系统红外辐射强度在低空高速状态的峰值约为高空低速状态谷值的1.35倍;尾喷流红外辐射强度在低空低速状态的峰值约为高空高速状态谷值的15倍;对比了外涵道引气和压气机引气冷却中心锥的红外抑制方案,前者对排气系统红外辐射的抑制效果优于后者,且对发动机总体性能的影响较小;最后分析了发动机过渡态时红外特征的变化趋势,其中排气系统红外辐射强度随油门的响应速率显著滞后于尾喷流红外辐射。

偏心尾罩分离过程的数值模拟研究

为实现冷弹射导弹在二次点火时尾罩侧向抛离发射轴线的目的,提出一种新型抛罩方案:偏心尾罩与喷管出口之间通过密封塞连接,依靠燃气射流作为动力源实现侧抛分离。考虑不同质心位置及水平侧向风对分离过程产生的影响,建立了三维尾罩分离模型,结合重叠动网格技术,耦合求解流体控制方程及刚体六自由度运动方程,对尾罩分离过程进行数值模拟计算。获得了受射流冲击时尾罩运动特性变化曲线,以及尾罩对燃气射流流场产生的干扰特性。研究结果表明:该方案可实现尾罩侧向抛离发射轴线的目的。具体而言,随着质心偏置程度增大,有利于轴线处射流状态率先趋于稳定,当质心位置大于二分之一半径时,射流对尾罩产生加速转动效果大于平动,增加尾罩运动过程中的不稳定性,分离后期尾罩出现靠近轴线趋势;水平侧向风有利于尾罩远离轴线,且随着风速增大远离轴线趋势更明显。

加氢裂化催化剂RHC-133的开发与应用

中石化石油化工科学研究院有限公司开发了新一代加氢裂化催化剂RHC-133,该催化剂与第三代尾油型加氢裂化催化剂相比,喷气燃料选择性更高,尾油质量更优。RHC-133催化剂在中国石化齐鲁分公司的工业应用结果表明:使用该催化剂,高压加氢裂化装置的喷气燃料收率较上一周期提高3.75百分点,质量可满足3号喷气燃料的主要指标要求;柴油十六烷指数达到58.9,凝点为-47℃,可作为低凝柴油;尾油BMCI较上一周期降低2.0,低至9.7,是优质的蒸汽裂解制乙烯原料,装置取得了显著的经济效益和社会效益。RHC-133催化剂在中国石油某炼油厂的应用也同样取得了近似的良好效果。

4.0 Mt/a环烷基油加氢裂化装置多产重石脑油的实践

中海油惠州石化有限公司4.0 Mt/a加氢裂化装置采用RN-410C RHC-210 RHC-220催化剂级配,通过分馏系统改造进行了多产优质化工原料的产品结构升级。标定结果表明,以焦化蜡油掺入量(w)为20.16%、氮质量分数为0.1846%、密度(20℃)为0.910 g/cm^(3)的混合蜡油为原料,在入口总压力为15.18 MPa、精制段和裂化段平均温度分别为385.6℃和389.3℃、采用一次通过流程的条件下,氢耗为2.98%,重石脑油收率为35.23%,尾油收率为10.69%。石脑油、喷气燃料、柴油产品指标均在合格范围内,其中喷气燃料烟点可达30 mm,柴油十六烷指数可达72.3、多环芳烃质量分数为1%,尾油BMCI为12;装置能耗为21.91 kgOE t(1 kgOE=41.8 MJ),达到同类装置先进水平。重石脑油选择性从上周期的77.3%提高到了本周期的84.2%,表明催化剂级配及反应分区调控效果明显。

大比例增产航煤兼产优质尾油加氢裂化技术的开发与应用

为满足重点地区航煤不足、炼油装置向化工转型等问题,推出新一代加氢裂化催化剂RHC-131和加氢裂化精制段催化剂RN-410;基于新催化剂和系统性工艺研究,成功开发了大比例增产航煤兼产优质尾油加氢裂化技术。该技术在某企业200万吨/年高压加氢裂化装置的应用结果表明,采用该技术可大幅度提高喷气燃料收率,降低尾油BMCI值;通过馏分切割的变化还可以切换成多产柴油模式,以适应市场需求变化。该技术的成功实施,使得高压加氢裂化装置实现了提质、增效、降碳和降本等多重收益,从技术上实现了过程绿色化。

燃气尾喷对水下航行体通气空泡形态及表面压力的影响

为研究燃气尾喷对水下通气航行体空泡形态及表面压力影响,开展了燃气尾喷下的航行体通气空泡实验。通过高速摄像获得了尾喷状态下的通气空泡形态,通过压力采集系统测量了尾喷作用下航行体表面的压力,并对压力信号进行频谱分析。实验结果表明:相同攻角下,随着通气空泡覆盖率增大,尾喷对通气空泡的影响经历了“退泡”至“颈缩”的发展,且随着攻角的增大,通气空泡的“颈缩”现象减弱;局部通气空泡状态下,受强回射流作用,尾喷对模型表面的压力影响较大,较小频域范围内的表面压力振幅与无尾喷相比呈增大趋势;通气超空泡状态下,尾喷高压造成的回射流现象减弱,对模型表面压力影响较小,较小频域范围内的表面压力振幅与无尾喷相比差异不大,且其他条件相同的“颈缩”状态下,随着攻角增大,较小频域范围内的表面压力振幅变化与无尾喷相比总体呈增大趋势。

宽尾墩在溢洪道挑射水流中的优化应用研究

溢洪道在应用挑流消能时,挑射水流在空中掺气扩散,导致其直接冲击下游冲坑附近两侧边坡,对工程长期运行的安全极为不利。在溢洪道挑坎两侧边墙加设宽尾墩,基于Flow-3D软件对水流流态、入水范围及流速进行数值模拟优化研究。结果表明,宽尾墩可使溢洪道挑流水舌向内侧横向收缩,有效地将水舌入水范围收窄,避免水流直接冲击两侧边坡,且入水流速基本保持不变,入水范围相对分散,可削弱对挑流冲坑的影响,有利于工程的长期稳定运行,可为其他类似工程的研究设计提供参考。

水下超声速气体射流诱导尾空泡实验研究

两相射流与空化问题对采用喷气推进的水下高速运载器而言不可避免.本文通过水洞实验,探究了回转体在水流场中由亚声速及超声速气体射流诱导形成尾空泡的形态特征,发现了四种不同类型的诱导尾空泡,并探讨了相应的形成机理和控制条件.通过高速图像采集及数字处理技术,得到了不同弗劳德数和通气流量系数下诱导尾空泡的瞬时及时间平均形态.通过气体射流数值解及射流耦合空泡闭合理论模型与实验图像的对比分析,得到如下结论:根据形态特征,将观察到的射流诱导尾空泡划分为泡沫状、完整、部分破碎和脉动泡沫状四类,其中诱导产生的部分破碎尾空泡在形态上与超空泡存在明显差异,脉动泡沫状则为诱导空泡所特有;气体射流受到空泡阻挡发生回射后对应的实际通气流量系数是控制空泡形态的关键;诱导空泡类型转变可以通过Paryshev提出的射流空泡耦合模型预测,但必须在考虑射流空间结构和流动损失的前提下;进行上述修正后,诱导尾空泡形态变化规律与理论模型估算得到的实际流量系数相符合.

增产喷气燃料和尾油加氢裂化技术在2.0 Mt/a高压加氢裂化装置的工业应用

中国石化北京燕山分公司2.0Mt/a高压加氢裂化装置在第二生产周期以多产喷气燃料和尾油产品为主要生产方向,采用增产喷气燃料和尾油加氢裂化技术及配套催化剂后的工业运行结果表明,与第一生产周期相比,装置采用该技术及配套的RN-32V/RHC-3催化剂后,在增产喷气燃料、生产优质尾油方面的效果显著提升,喷气燃料收率较第一生产周期提高7.11百分点,在保持尾油收率相当的情况下,尾油BMCI值下降2个单位,装置能耗逐年降低,2011年平均综合能耗降低到830.98MJ/t。

雷管爆炸杵体及射流传播规律安全性研究

为直观深入地研究导爆管雷管爆炸过程中头部聚能射流和尾部杵体的传播规律,采用高速摄像技术对8号铝壳工业导爆管雷管爆炸过程进行室内试验研究。精细观察和测量分析多组不同帧数及曝光率的高速摄像图,结果表明该雷管爆炸后约50μs,其爆炸火焰最大,侧向爆炸气体及冲击波的作用范围在11 cm左右;轴向聚能射流由于受到尾部杵体的拉应力作用速度先降低,并在雷管爆炸后105μs左右开始与尾部杵体分离,断裂后拉应力突然消失,速度陡升,其射流最大距离在65 cm以上,且在55 cm距离范围内其射流平均速度为4 024 m/s,尾部杵体的平均速度为1 290 m/s,传播的最大距离约为60 cm。

尾喷管内部及其射流流场的数值模拟

通过求解三维 N- S方程 ,对某型发动机尾喷管在亚临界及超临界状态下的性能进行了数值模拟 ,尤其对喷管射流流场及其对喷管内部流动的影响进行了研究。差分格式采用具有 TVD性质的三阶精度的 Godunov格式 ,射流场及内部流场间采用分区算法。数值试验表明 。

矢量喷流下平尾偏转对飞机气动性能的影响

通过系列参数试验 ,研究有、无矢量喷流作用下飞机平尾偏转对飞机气动特性、操纵特性以及飞机绕流 矢量喷流之间干扰特性的影响 .实验结果表明 :在亚音速中小迎角下 ,有、无矢量喷流时平尾偏转并不影响飞机的纵向静稳定性 ,只是改变飞机的零升力矩系数mz0 和零升力迎角α0 ,但平尾偏转可以较大幅度地改善前体机翼的绕流形态 ,减缓机翼涡及边条涡的破裂 .此外当飞机处于失速状态时 ,矢量喷流对于涡破裂失速流动表现出强烈的干扰作用 ,对飞机的气动特性产生了较大的影响 ,其干扰区域不仅局限于飞机后体 ,而且还延伸至前机体 ,该有利气动干扰量可以达到飞机气动力的 1 0

催化剂级配技术在加氢裂化装置上的工业应用

介绍了FC-52/FC-32/FC-80催化剂级配体系在中国石油化工股份有限公司天津分公司1.8 Mt/a加氢裂化装置上的应用情况,并对标定数据进行了分析.结果表明:不同性能的加氢裂化催化剂经合理级配后性能良好,对原料适应性强,加工方案灵活,产品质量优良且分布合理;通过对操作条件的调整,喷气燃料收率由20.31%提高至22.33%,柴油收率减少,达到压减柴油的目的;液体收率、加工损失率均在指标要求范围内,中间馏分油选择性好且收率高,尾油产品性质好,BMCI值降低至12.8,可以作为生产乙烯的优质裂解原料;装置设计能耗为1 488MJ/t,2019年1月实际综合能耗为732 MJ/t,较设计能耗降低较多.该催化剂级配技术的应用达到了预期的使用效果,满足了实际生产需求.

射流离心机工业试验研究

北京矿冶研究总院研制的SL1200射流离心机在华锡集团长坡选矿厂处理摇床尾矿,原矿锡品位0.30%,精矿产率为35.46%,锡精矿品位0.66%,锡精矿回收率为78.38%,富集比2.2,设备处理能力为1.2t/h。试验研究暴露射流机构尚存在一些问题,需要进一步改进和完善。

尾部喷流对定常超空泡形态影响的数值研究

应用流体计算软件FLUENT,建立了带尾部喷流超空化航行体二维计算流体动力学(CFD)模型,利用软件自带的多相流混合模型(Mixture)对定常通气超空化及尾部喷流进行了一体化的数值仿真。仿真结果显示,在定常条件下,随着尾喷强度的增加,尾部喷流的膨胀区域逐步增大,但闭合到喷气射流上之前的空泡部分形态变化很小,表明当来流速度、环境压力及通气条件一定时,尾部喷流强度的变化对包覆航行体模型的超空泡影响很小。该规律与水洞模型试验所得规律相似,这表明模拟所采用的仿真模型具有一定的工程应用价值,可为超空化航行体的动力布局设计提供参考。

吸气式导弹尾部喷流对底部阻力影响数值研究

通过数值模拟方法研究了吸气式导弹尾部喷流对底部阻力的影响。采用内通道截断方法进行热喷状态下流场数值计算,获得了热喷状态下底部干扰流场结构和底部阻力系数,同时研究了燃气属性对热喷效应的影响。最后与冷通气状态流场计算结果进行比较,进一步分析了热喷效应的影响机理。计算结果表明,热喷效应和燃气属性都会对导弹底部阻力产生极大影响。

无底柱分段崩落法进路通风新方法的研究

针对无底柱分段崩落法长独头进路的通风难题，在回采进路的后半段试验采用了间柱小横巷安装无风墙辅扇的通风方法，以形成贯穿风流，在前半段采用了柴油铲运机尾气引射对流通风方法以形成对流风流。在单项试验取得良好效果的基础上，又进行了两种方法的联合试验．现场实践证明，上述通风新方法切实可行，应用效果良好．

旋喷注浆技术在充填尾砂泄漏治理中的应用

冬瓜山铜矿东山采空区全尾砂充填过程中,发生尾砂泄漏事故,经事故原因分析,查处尾砂泄漏点,采用高压旋喷注浆技术堵水,结果表明治理效果很好。

尾矿坝基础高压定喷防渗

介绍了云南王家滩铁矿芦湾箐尾矿坝存在事故隐患,采用高压定喷技术构筑坝内防渗墙,对基础坝进行止漏和加固处理,消除隐患这一工程实际问题.并对处理后的坝体进行现场围井抽水试验,得出防渗墙的渗透系数满足防渗效果;同时在室内对浆液固结体进行了抗渗性能试验,分析试验结果得出不同添加剂对固结体抗渗性能的不同影响,将其应用于该工程的防渗.进一步完善了高压定喷注浆理论,同时推广了高压喷射注浆技术的应用范围.