高落差多分支管路结构对多联式空调系统能力影响的快速仿真

大型高层建筑所采用的多联式空调系统中,室外机与室内机之间存在高落差、管路结构中存在众多分支,导致室内机能力的衰减。为了提高大型高层建筑中多联式空调系统室内机的能力,需要开发可以快速评估管路分支与落差对于室内机能力影响的仿真软件。本文建立了管路分布参数模型和基于流体网络理论的系统流量分配模型,以准确反映管路内制冷剂的流动特性;建立了室内机换热器分相模型和电子膨胀阀脉冲数快速计算模型,以快速反映室内机的运行状态;开发了分层迭代的求解算法,以提高软件计算的速度。同时采用已有数据进行模型验证,结果表明:各模型的误差均在±12%范围内;常见的多联机结构形式下仿真的计算时间均在1 min范围内。利用仿真软件的算例分析得到:室内机与室外机间的落差每增加20 m,室内机能力衰减2.7%~11.9%;管路中经过的分支个数每增加1个,室内机能力衰减0.4%~9.7%。

T型分支管道对油气爆炸强度的影响

为了研究T型分支结构对管道内油气混合物爆炸强度的影响规律,测试了不同初始体积分数条件下直管和具有T型分支管中爆炸波超压值,并利用有机玻璃透明管道对火焰传播规律进行了可视化研究。得到以下结论:(1)T型分支管道对油气爆炸有强化作用,在油气体积分数为1.2%至1.6%范围内表现最明显;(2)T型分支管道对油气爆炸的强化作用受管道横截面突扩和障碍物扰动以及波的反射、绕射三方面的影响;(3)火焰经过分支管道时,火焰阵面发生极大的扭曲,火焰表面积显著增大,燃烧速率增大,增强了热量和活性物质的输运速率,提高了爆炸波的强度;(4)在T型分支管道附近,油气爆炸的压力突变增强,是由压力波反射、绕射引起的温升效应和压力波引起湍流强度增强共同导致。

气力输送分支管路流量分配特性的研究

在水平T形分支管道中,用压缩空气作为输送气体,对不同粒径的砂石进行气力输送试验。分别通过试验和改进型BP神经网络预测两种方法对表观气速和分支管路流量控制阀开度变化时,固相在分支管路中的分配特性进行了研究。结果表明,随着表观气速减小和两分支管路流量控制阀开度差值变大,固相流量在两分支管中的分配产生较大差异。试验值和改进型BP网络预测值的对比结果表明,二者相互吻合较好,说明采用改进型的BP网络来模拟固相在分支管路中的分配特性适应性较好。

气力输送过程分支管路阻力特性的研究

在水平T型分支管道中,用压缩空气对平均粒径为0．25 mm的砂石进行气力输送试验。试验结果表明,在发送压力保持不变的情况下,输送气速和分支管路流量控制阀开度差值的变化,对分支管各自的阻力特性和相互间的压差有显著影响。当输送气速下降时,两分支管相互间的压差减小,各分支管的单位长度压差在开始时逐渐减小,但当气速下降到一定程度后,单位长度压差转而增大。当分支管流量控制阀开度差值由小变大时,两分支管各自的压差曲线逐渐远离,且两分支管相互间的压差逐渐增大。

T型分支管道内油气爆炸火焰传播特性数值模拟研究

根据受限空间内油气爆炸特性,基于RNGk-ε湍流模型、Finite-Rate/Eddy-Dissipation化学反应模型和相应的控制方程,采用SIMPLE算法对T型分支管道内油气爆炸发生与发展过程进行了数值模拟。基于数值模拟结果分析了T型分支管道内火焰传播形态变化特征和火焰速度传播特性,并将仿真结果和实验结果进行了对比,发现仿真结果与实验结果吻合良好,表明建立的油气爆炸仿真计算模型可以较好反映管道内油气爆炸火焰传播特性。

分支管流固耦合振动的频域解析解

利用拉氏变换,把时域流固耦合14方程模型变换到频域,对频域方程进行推导,得到12个一元四阶常微分方程和2个一元二阶常微分方程,对其求解,得到了直管的频域解析解。然后结合分支点的平衡条件以及分支管的边界条件,求解得出任意形状分支管的频域解析解。最后,对结果进行仿真计算,利用英国Dundee大学Tijsseling教授的实验结果对计算结果进行验证,并对不同形状的分支管进行了仿真计算。

分支管道长度对油气爆炸强度影响试验研究

为研究不同长度分支管道对油气爆炸强度的影响,搭建不同分支管道试验系统。分别在直管道中和带有分支管道的直管道中进行油气体积分数为1.75%的爆炸试验,并分析爆炸超压值、升压速率、火焰传播速度以及火焰强度等特性参数变化情况。试验结果表明,分支管道对直管内的爆炸超压、升压速率、火焰传播速度、火焰强度和火焰持续时间有强化作用,并且分支管道越长,强化作用越显著,但是较短的分支管道由于面积突扩导致的泄压效应和管壁耗散效应占主导地位,使得分支管道后火焰传播速度下降。

扁平多分支管内两相流流量分配的数值模拟

利用FLUENT软件,对一水平矩形扁平多分支管内,氮气和水为工质的气液两相流流量分配问题进行了数值模拟,并与实验数据进行了对比.数值模拟计算分析了相间曳力作用模型、气液进口条件、壁面粗糙度、离散相直径、结构参数对两相流流量分配的影响,指出为了提高模拟计算准确度,需要改进和完善现有模型.

气固两相Y型分支管网流量分配特性的试验研究与数值模拟

在水平Y型分支管道中,采用压缩空气作为输送动力,小米作为输送介质进行气力输送试验,对分支管道的固体流量分配特性进行了研究。试验表明,变动支管与主管中轴线夹角与气体表观速度对固相分配特性具有较大影响。同时,采用Euler-Lagrange两相流研究方法,固相采用离散相(DPM)模型,采用Fluent软件对3种不同夹角的Y型分支管内气固两相流动进行了数值模拟。模拟结果较好地预估了颗粒在分支处的流动形态、颗粒在分支管内的运动轨迹,以及重新实现颗粒相流场均匀分布所需的距离。通过对分支管内固体颗粒质量分配的数值模拟结果与试验结果比较,发现两者之间相对误差较小。

T型分支管道对油气爆炸压力的影响

为了研究T型分支结构对管道内油气爆炸压力的影响,进行了不同初始油气体积分数、不同初始点火能工况下多参数对比实验,并对火焰传播进行了可视化研究。实验结果表明:T型分支管道对油气爆炸压力有强化作用,强化程度和初始油气体积分数关系密切,在当量比附近,强化程度表现最显著;初始点火能对油气爆炸最大超压影响显著,随着点火能的增大,最大爆炸超压呈线性增长;波的绕射和反射、流场湍流度增强、管道通道面积增大和障碍物扰动是导致T型分支管道内爆炸压力增强的主要因素;T型分支管道会导致火焰阵面严重地弯曲褶皱变形,增大火焰面积,并且回传火焰对T型分支结构壁面具有较强的破坏作用。

不同位置分支管道对油气爆炸强度的影响

为研究不同位置分支管道对油气爆炸强度的影响,搭建了不同分支管道实验系统。分别在直管道和具有不同位置分支管道的直管道中进行了油气浓度为1.75%的爆炸实验,并分析了爆炸超压值、升压速率、火焰传播速度以及火焰强度等特性参数变化情况。实验结果表明:分支管道对直管内的爆炸超压、升压速率、火焰传播速度、火焰强度和火焰持续时间有强化作用,并且距离点火端越远,强化作用越显著,火焰传播速度对火焰持续时间也有重要影响;分支管道前的爆炸超压变化曲线可以分为加速上升、膨胀泄压、振荡强化和振荡衰减等4个阶段,分支管道后的爆炸超压变化曲线可以分为加速上升、振荡强化和振荡衰减等3个阶段。

多分支管道中气固两相流量控制系统的研究

将计算机技术、自动控制技术和通讯技术综合于一体,研制了多分支管道中气固两相流流量的DCS控制系统,在支管分流流量的控制过程中采用了专家控制和模糊控制的智能控制策略,具有反应速度快、稳定性好和控制精度高的特点,并且对于输送过程操作参数的变化具有较强的适应性,实现了流量的在线自动控制,为气力输送系统在具体生产工艺过程中的应用奠定了基础。

三分支管3维湍流流场的模拟研究

本文在网络生成、边界条件、收敛准则等方面对ＫＩＶＡ程序进行了改进，以便模拟三分支管内气体流动；利用３维粒子动态分析仪（３Ｄ－ＰＤＡ）测量了矩形截面三分支管试验件的３维速度场，以验证改进后的程序软件的可靠性；最后，以某一型号发动机的ＭＰＣ排气系统为例，在只有支管进气和支管总管都进气两种情况下，模拟了ＭＰＣ模件三分支管的３维定常湍流流动。由此揭示了ＭＰＣ模件三分支管３维湍流的流动特性，并分析了引起其排气能量传递损失的主要因素。

Y型分支管内气固两相流动的数值模拟

本文采用Euler-Lagrange两相流研究方法,固相采用离散相(DPM)模型,对三种不同夹角的Y型分支管内气固两相流动进行了数值模拟。气相湍流采用Realizablek-ε模型,固相的湍流耗散采用随机轨道模型。模拟结果较好地预估了颗粒在分叉处的流动形态、颗粒在分支管内的运动轨迹,以及重新实现颗粒相流场均匀分布所需的距离。同时发现,随机轨道模型较适于评估分支与主管夹角较大情况下,固体颗粒在分叉处的运动。将分支管内固体颗粒质量分配的数值模拟结果与试验结果比较,发现两者较吻合,相对误差较小。

水平分支管路气力输送阻力特性的预测

在水平T型分支管道中,用压缩空气作为输送气体,对平均粒径为0.25 mm和0.5 mm的砂石进行气力输送试验。通过试验和GRNN神经网络对输送表观气速和两分支管路流量控制阀开度发生变化时,各分支管路中的阻力特性进行了研究。结果表明:随着表观气速的逐渐减小和两分支管路流量控制阀开度差值的增加,各分支管路中的阻力特性相应地发生了变化。通过试验值和GRNN网络模拟值的对比,发现试验值和模拟值间相互吻合得较好,说明采用GRNN网络来模拟两分支管路中各自的阻力特性适应性较好。

离心泵变频控制对分支管路流量控制性能的影响分析

针对流量调节方式中以节能为目的的变频调节,说明了其在分支管路流量控制领域中应用的局限性。首先,针对分支管路模型,通过分支管路阀门开度对分支管路流量控制性能的影响分析,论证了变频调节节能优势的减弱。其次,将离心泵的变频调速调节与节流调节进行比较,分析并证明了变频调节存在当流量较低时阀后压力过低,满足不了后续工艺要求的缺点。鉴于变频调节优点的减弱和依旧明显的缺点,最终得出结论:变频调节在分支管路流量控制的应用中存在一定局限性。

变角度Y型分支管气力输送流量分配特性研究

以压缩空气为输送介质,粒径相同而密度不同的小米和空心玻璃珠为输送物料,在水平变角度Y型分支管气力输送试验台上对气固两相的流量分配特性进行了研究。试验结果表明,在保持发送压力恒定条件下,当两分支管路与主管夹角相同时,流动参数的变化对流量分配特性的影响不大。当两分支管路与主管夹角不同时,随变动支管与主管夹角增大,分配到变动支管内固相流量逐渐减少;同时发现,当表观气速处于高速区时,变动支管与主管夹角是影响固相流量分配的主要因素;而当表观气速处于低速区时,流量分配特性变化较大。最后,通过对比,发现固相密度对流量分配特性影响不大。

气力输送分支管路局部阻力特性的实验研究

采用压缩空气为输送动力,干燥粉煤灰为输送物料进行分支管路气力输送实验；在实验的基础上,对气-固两相流经3种不同几何结构的分支管时管路分流处局部阻力损失的变化规律进行分析.结果表明,分支管局部阻力损失随分支管与主管夹角、管道内固气质量比和表现气速的增大而增大；在主管表观气速为8 m/s时,分支管内开始出现固相沉积现象.

煤矿主风机分支管路对风门湿度的影响

为研究煤矿主风机分支管路参数对风门结霜的影响,采用实验与模拟方法分析管路结构及泄露情况对风门壁面相对湿度的影响,利用FLUENT软件模拟由正交分析方法所确定的分支管路模型的压力与湿度分布的关系。结果表明:实验与模拟误差在7.7%以内,随着泄漏口宽度、斜管长度,以及斜管夹角的增加,风门壁面的相对湿度呈下降趋势;当直管长度为165 mm时,风门壁面相对湿度最大。优选分支管路的风门壁面最大相对湿度为64%,风门壁面未发生结霜。该研究为改善风门结霜现象提供了参考依据。

浓相气力输送分支管道分流特性的数值模拟

基于Fluent软件,采用Euler-Euler两相流研究方法和RNG k-ε湍流模型及SIMPLE压力速度耦合计算方法,充分考虑颗粒间碰撞和气固两相相互作用,对3种不同几何结构的分支管内,颗粒体积分数为10%的浓相气力输送过程进行数值模拟。模拟结果显示:气固两相的速度和动压在流经分支处后都减小,且在分支处都呈现出分支内侧比外侧大的现象;分支处固相在分支内侧聚集较多;管道初始部分和分支外侧气固两相出现较大的湍流;同时随着其中一分支管与主管夹角的增大,该分支内侧两相速度、动压值和固相含量都逐渐增大,外侧湍流逐渐增强、范围逐渐变广。