对撞射流下通风空间的流场结构实验研究

为了研究送风口和回风口位置对室内流场结构的影响,本文搭建了采用多条缝对置撞击送风的通风缩比模型实验平台,利用激光粒子测速技术研究了等温和非等温工况下多条缝通风空间中不稳定气流场的速度和湍流信息。结果表明:等温和非等温工况下,送风口截面的流场速度、湍动能和涡量的空间分布类似,最大值分别可以达到1.3 m/s、0.1 m^(2)/s~2和60 s^(-1),射流碰撞形成2个大尺度涡旋,造成流场结构不稳定;CS4.5截面,流场速度、湍动能和涡量最大值分别可以达到0.9 m/s、0.04 m^(2)/s~2和30 s^(-1);CS3.5截面,速度与涡量最大值均出现在近壁面附近,分别为0.42 m/s、8 s^(-1),湍动能最大值出现在截面中间位置,为0.13 m^(2)/s~2,且流场中形成了大规模的涡旋;非等温工况下,送风口截面和CS3.5截面中小尺度涡旋增加,大尺度涡旋减少,热羽流抑制了大尺度流场结构,增加了小尺度流场结构。

空中飞行目标尾焰红外辐射信号的建模与仿真

本文通过对空中飞行目标高温尾焰的流场分布进行研究和对飞行目标尾焰的红外特性进行深入分析,以圆对称尾喷管尾焰的温度分布和各组分压强的分布理论为例,对其红外辐射强度进行了计算。首先,根据不同区域的温度分布公式计算出尾焰的等温线;然后,考虑了谱线的碰撞展宽效应和多普勒展宽效应,利用谱带模型C-G近似法,计算了尾焰各部分的吸收系数。最后,根据前面的计算得到了尾焰的红外辐射分布,建立了较准确的定量分析模型,并给出了仿真结果。

高温低氧燃烧炉内等温流场特性的数值分析

应用自行开发出的计算程序对高温低氧燃烧模型实验炉进行了三维等温流场的数值模拟·在燃料和空气的射流速度比分别取 3种不同值时 ,预报了炉内 3种典型的等温流场结构 ,分析了炉内多股射流间的相互作用及回流流动等流场特性·模拟结果表明 :在几何参数一定时 ,选择燃料和空气的射流速度比为同一数量级时 ,炉内的回流流动可以实现燃烧所需的低氧气氛 ,燃气射流能够利用这一低氧气氛实现高温低氧燃烧·数值预报结果与相关的实验观测基本符合·

注塑机螺杆头三维等温流场的数值模拟

使用Polyflow软件建立注塑机两种螺杆头的三维流道模型,并采用机筒静止、螺杆旋转及进行周期性往复运动的运转条件进行等温数值模拟,求解出了各自流道内的速度场、压力场和剪切应力场。对数值模拟结果的分析表明,有螺纹的螺杆头能更好地减少PVC熔料的停滞热解,增强塑化作用,但是与无螺纹螺杆头相比在防止熔料倒流方面略显不足。

有限空间内平面相交射流的数值模拟

本文利用ＳＩＭＰＬＥ算法对有限空间内平面相交射流的等温流场进行了数值模拟。差分格式为乘方格式，文中计算和分析了相交射流的夹角、间距和截面突扩比对流场和射流汇合的影响。计算结果在定性上是合理的。

数值模拟橡胶挤出口模内熔体的非等温流动

使用CFD软件Polyflow,采用非等温的本构方程逆向挤出数字设计了汽车密封件橡胶口模.数值模拟该橡胶口模的挤出过程,数值计算了口模内橡胶熔体的非等温流场,讨论了温度对口模结构尺寸和橡胶熔体流变行为的影响.研究结果表明,沿熔体流动的方向,非等温熔体的平均速度和平均压力比等温的大,平均剪切应力和平均黏度都低于等温.与实际产品截面比较,非等温模拟的口模截面形状比等温的更接近实际情况,相对误差仅为1.63%.非等温的数值模拟更接近口模挤出的实际情况.采用非等温的本构方程设计口模将提高口模和产品的质量.

生物质旋风热解炉气相等温流场数值模拟

本文运用Fluent软件,分析了生物质旋风热解炉气相等温流场。研究结果表明,RSM模型最适合生物质旋风热解炉气相等温流场的模拟。与RSM模型相比,RNGk-ε模型相差最大10%,标准k-ε模型和k-ω模型相差最大50%,DES模型则在整体趋势上不符。双对称入口改善了流场的轴对称性,斜切入口能够极大地减小旋风热解炉内的局部涡流。综合考虑短路流、切向速度、轴向速度、停留时间,旋风热解炉入口采用双对称30°倾角、排气管不插入旋风筒的形式。

L型宽幅挤出机头挤出稳定性研究

通过ANSYS软件对L型宽幅挤出机头流道三维非等温流场进行数值模拟,分析高分子物料在非等温挤出过程中的流场规律,探讨机头流道壁面温度、进料口压力、阻尼宽度和阻尼高度等参数对机头流道内物料流动的影响规律。结果表明:阻尼宽度对物料具有明显的调压作用;机头流道参数对物料挤出压力和挤出均匀性的影响趋势不同,当壁面温度为338~343 K、进料口压力为15.0~19.6 MPa、阻尼宽度为8 mm、阻尼高度为3 mm时,物料挤出均匀性和稳定性较好,可实现高分子片材挤出质量和挤出产量的平衡。

考虑供料射流的离心机二维全流场模拟

为研究供料射流对离心机分离功率的影响,采用DSMC(Direct Simulation Monte-Carlo)方法和基于Navier-Stokes方程的CFD方法的耦合迭代计算来模拟离心机全流场。在稀薄气体流动区域使用DSMC计算,在连续流动区域使用CFD计算。运用耦合计算方法模拟考虑供料射流的二维轴对称流动模型。计算得到了不同流域中的流动分布,并得到了相应的分离功。计算结果表明:耦合计算方法对二维离心机全流场的计算是有效的。

DSMC方法模拟强旋流场的初步研究

采用直接蒙特卡罗方法(Direct Simulation Monte-Carlo,DSMC)从分子运动论层次对离心机流场进行了数值模拟计算。计算程序基于G2程序做了一些修改,修正了径向加权因子,使程序适应更复杂的流场条件,提高了程序效率。通过对等温刚体运动的模拟计算可以看出,该程序的计算结果与等温刚体解基本一致。在离心机壁面边界存在温度梯度时,得到了离心机存在壁面热驱动时产生的气体环流。以上结果表明,DSMC方法具有模拟离心机流场的潜力。

往复螺杆式注塑机螺杆头部计量段三维等温流场的数值模拟

在往复螺杆式塑料注塑机的理论研究和设计中,了解熔融物料在注塑机螺杆螺槽中的压力、速度、剪切速率和剪切应力等参数的分布至关重要。使用Polyflow软件对熔融物料在往复螺杆式注塑机螺杆头部计量段中的三维等温流场进行了数值模拟。重点讨论了注射和塑化两个过程的流场。此研究工作可为注塑螺杆设计提供理论依据。

非等温包覆机头胶料流场挤出均匀性的研究

对非等温包覆机头胶料流场挤出均匀性进行研究。结果表明:非等温包覆机头胶料流场压力、温度和流动速度的模拟变化趋势与实际相似,模拟试验是分析包覆机头胶料流场的一种有效方法;确定了影响胶料包覆均匀性的包覆机头流道参数(进料口位置、进料口直径和芯线牵引速度)的相关变化规律,为包覆工艺及包覆机头流道参数的合理选择提供了理论依据;确定了包覆过程中芯线牵引速度与进料口胶料流量匹配性的评价方法。该研究为包覆工艺及包覆机头流道参数的确定提供了理论指导。

三维非恒温的钒电池流场模型

利用仿真软件进行了建模计算,采用Darcy定律分析流场,对全钒氧化还原液流电池(钒电池)的流场特性、流场内钒离子的浓度分布以及恒流充放电时电池的温度变化进行了模拟研究,结果表明:电池进液口的位置及进液速度对流场的压力及其分布均匀性有较大影响,钒离子会在膜两侧发生富集,其浓度分布与电解液的流量直接相关。电池负极温升明显大于正极,在理想情况下,持续运行10个循环后温度会上升2 K左右。

角置式切向燃烧锅炉炉膛内等温流场的数值模拟

利用SIMPLE算法对一角置式切向燃饶锅炉炉膛模型内三维等温流场进行了数值模拟。差分方式为乘方格式,计算网格取为19×17×26。文中给出了几个截面的速度分布及湍流动能分布,得出了炉膛内实际切圆的大小。计算结果在定性上是合理的,切圆大小与实际情况很接近。

新型强化传热螺杆结构传热性能数值研究及场协同分析

利用CFD软件fluent对普通螺杆结构和新型强化传热螺杆结构在塑化计量段中的三维非等温流场进行数值模拟,研究两种结构流道内熔体的速度场、轴向和径向温度场、对流传热系数及场协同角的不同。结果表明:在塑化过程中,新型强化传热结构存在着径向的对流传质过程,加强了径向的对流传热,因此有较好的径向温度分布;新型结构较普通螺杆结构有较高的对流换热系数和较好的场协同性,从而加强了螺杆的对流传热。

高速旋转圆筒内流场的数值研究

对于高转速封闭的短圆柱筒而言,其内部流场流动的最高马赫数达到了7左右,这时流场平衡时的状态是一个非常重要而在一些工程中又急需解决的问题。本工作利用数值分析法,采用柱坐标系、二阶迎风格式、总能守恒模型,对封闭状态下高速旋转的短圆柱筒内的流场进行了三维数值研究。研究结果表明,只有在一定的计算条件下,数值计算才能得到物理解。而在能得到物理解的情况下,流场平衡时基本保持刚体旋转状态。

ANS-OB 氧枪等温流场模拟研究──同轴环状伴流流场模型实验

为考察ＡＮＳＯＢ氧枪工作中发生烧损时的喷流特性，在等温条件下对模拟氧枪的同轴环状喷流在枪端面齐平、有３０°和４５°角缺损，以及环流不供气等４种情况下实测了时均速度和紊流度分布，得出了在端面有缺损时造成环周上动量通量分布不均衡，喷流将向一侧发生偏斜；在ｖａｏ／ｖｍｏ等于０１４的条件下，环状伴流对喷流的总流特性仍有较大影响；喷流的紊流度在有伴流时明显增强．

啮合异向双螺杆挤出机中螺杆端面结构参数对聚乳酸流场的影响

目的:探究啮合异向双螺杆挤出机中螺杆构型的改变对聚乳酸流场的影响。方法:通过Solidworks软件建立异向双头螺纹元件的理论模型和经两种不同方式调整结构参数后的螺纹元件几何模型,将建立的三维模型导入Gambit软件进行网格划分,再应用Polyflow软件进行流场模拟计算,最终借助Fieldview软件提取流场分布结果,对比分析修正时螺纹元件端面上结构参数的调整对剪切速率场、黏度场和速度场的影响。结果:修正时螺纹元件的结构参数经两种方式调整后均会对聚乳酸流场造成影响;两种对结构参数的调整方式均在不同程度上减小了流道内的剪切速率梯度,方式一还造成了流道内聚乳酸的黏度降低。结论:从对剪切速率场、黏度场和速度场的影响上看,经方式一调整后的螺纹元件更有利于挤出,而经方式二调整后的螺纹元件实体构型更贴近螺纹元件理论构型。

羽流作用下非等温水平射流运动实验研究

大空间室内局部高温热源产生的热羽流对喷口侧送的分层空调气流组织形式有着不容忽视的影响作用,在现有热羽流与非等温射流相互作用理论分析及机理研究的基础上,利用缩尺模型实验台设计并搭建大空间全尺寸流场测量系统,分析了不同功率的点热源产生的热羽流对非等温水平射流的影响。研究表明:该实验系统可实现对流场直观、准确的全场测量,可用于更多工况流场速度的测量;热源的存在会对非等温射流流场在一定程度上产生影响,热源功率越大,热羽流对射流流场破坏程度越明显。

同向双螺杆间隙对含能材料加工过程的影响研究

为研究螺杆间隙对流道中药浆的安全性能和混合效果的影响,在螺杆构型相同的情况下,设置1.2、1.6 mm和2.0 mm 3种不同的螺杆间隙,建立非等温流场模拟模型,用模拟计算得到的压力、温度和剪切应力来评价流道中药浆的安全性能,用加权平均剪切应力和累积停留时间分布来评价螺杆的分散混合和分布混合能力。结果表明:随着螺杆间隙的增大,流道中药浆的安全性提高,混合效果变差。