气雾两相受限射流特性的研究

本文采用自由射流理论研究了有限空间中气雾两相射流的流动特性 ,考虑雾相的存在对气相流速的作用 ,并由此推出了受限气雾两相流气速分布和雾相浓度分布计算方法 ,结果表明雾滴的卷入对气流的流动起到了阻滞作用 ,使其流速减小 ,在此基础上对受限射流在排出口附近存在的分离面进行了讨论 ,并采用单颗粒动力学模型求解了雾滴的速度分布 ,得知当雾滴的直径dp =5 μm ,在距喷嘴出口 30mm的地方将雾滴加入到出口气速u0 =140m/s的气相射流中时 ,雾滴在 15mm左右的距离内就能被加速到与气流等速 ,最后经过实验论证得知模型计算值与实验值吻合较好 ,该模型能较好的体现有限空间中的气雾两相射流特性。

井底受限射流流场的数值模拟

考虑到深井、超深井中井底围压对射流流场有一定的影响 ,建立了井底受限射流流场的物理模型。采用k ε模型 ,并对模型的主要系数进行了优选 ,用有限元方法对围压条件下井底受限射流的流场进行了数值模拟。给出了高围压条件下射流轴心动压力、径向速度和轴心线上湍流动能等流场参数分布 ,并与零围压条件下淹没自由射流的参数进行了比较 ,得出了高围压条件下受限射流轴心动压力衰减规律的数学模式 ,进一步完善了钻井水力参数设计的理论和方法。

超小面积比同轴受限射流流动的混合有限分析解

利用混合有限分析法(HFAM)及k ε紊流模型对超小面积比(面积比为1.326)的同轴受限射流流动进行了数值模拟,得到了不同速度比下速度剖面和流线的分布,分析了速度比对回流的发生及其位置的影响.

小间距多孔受限射流流场特性实验研究

应用PIV测试技术,对雷诺数Re为2 738～6 024、射流喷口孔间距S为12,16,24mm以及受限高度H为1～5mm的多孔射流流场进行实验研究,以揭示小间距内(H≤D)流场特性的影响规律。研究结果表明,小间距流场复杂多变,明显区别于大间距下的流场,其流型对受限高度最敏感,其后依次是射流孔间距、雷诺数。当H降至1mm时,射流速度在背压的作用下,喷口附近的竖直分量和边界层附近的切向分量都超过喷口最大出流速度的值。

釜内单相受限射流流动特性

在高径比为２５ 的釜式反应器内， 实验考察了釜内受限射流时均流速的分布特性， 同时， 应用射流相似理论模化了釜内受限射流主要流动参数的变化规律。结果表明， 釜内射流可分为射流区和回流区； 射流区内速度分布的自相似性， 中心速度衰减， 射流半宽， 扩展角以及卷吸量的变化规律与自由射流相似；

受限射流结构参数对通风流场影响的数值模拟

采用流体力学软件对掘进巷道工作面的通风流场进行了模拟研究,分析了风筒出口位置、出口风速、风筒出口距工作面距离和掘进巷道断面宽高比等掘进巷道受限射流结构参数对流场的影响。结果表明:风筒出口位于掘进巷道顶角利于增大射流的有效射程;在相同的风筒出口直径下,风筒出口风速对掘进巷道受限贴附风流中心轴线速度变化的影响不大;在风流有效射程范围内,风筒出口距掘进巷道迎头端面的距离对流场的影响不大;掘进巷道断面宽高比越大,对射流的贴附效应越好。

受限射流等温流场数值模拟中三种计算格式的比较

对四角切圆燃烧锅炉进行数值模拟时，由于四个角上的射流和计算网格面的夹角接近４５°，往往产生严重的伪扩散问题，极大地影响计算精度。为此，本文设计了一受限射流实验，模拟炉内一角上的时流，拟寻求减小伪扩散的有效方法。针对受限射流，分别采用三种计算格式：混合、ｑｕｉｃｋ和２７点差分格式，编制程序，进行模拟计算，以比较三种格式减小伪扩散的效果。其中“２７点差分格式”是作者所提出的一种较为新颖的计算格式，故对其作了较详细的介绍。最后，将计算结果和实验数据进行了初步比较，结果表明２７点差分格式对减小伪扩散，有着良好的效果。

同心球面间切向受限射流特性的数值研究

本文应用差分方法数值求解抛物化的三维Nevier—Stokes方程组,研究了同心球面间不可压缩流体切向受限射流的运动形态、特征参数以及射流动量矩在内、外球面上的分配;分析了球面曲率和球面相对运动对射流特性的影响。本文采用的计算方法和所得计算结果对于浮球惯性平台加矩系统的设计有重要参考意义。

突扩管中受限射流的计算方法研究

突扩型燃烧室的结构简单可靠,近年来已引起广泛注意。为了计算时均流场和湍动流场,必须考虑迴流区及附面层全方位的压力梯度,给计算方法带来困难。 本文由时均的N—S方程和—ε湍流模型出发,将Patankar解耦技术推广到可压缩流,采用牛顿迭代法和稀疏矩阵技术,由连续和动量方程直接求解压力和速度场。

计算域对管内受限射流流动特性的影响

本文以工业通风为背景,旨在研究管内受限射流流场特性。在平行流射流送风下选取三种计算域(未扩展、圆筒式、锥筒式)进行数值模拟,探究了低速、压力出口为大气压时射流的衰减变化规律;利用CFD Fluent远场边界条件选取出口压力计算域,建立了二维轴对称模型并采用RNG k-ε二方程求解;分析了送风射流下三种计算域基本段势流特征,管流段沿流动方向截面速度分布。

轴对称受限射流冲击尖端障碍物流声特性

本文研究了障碍物位于流场不同位置时轴对称射流冲击尖劈障碍物流动和声学特性。应用大涡模型(LES)数值模拟了受限射流流动特性和FW-H方程数值积分求解了远声场噪声频谱和声压级特性,并与自由射流模拟结果进行对比分析。模拟结果表明当障碍物位于自由射流流场转折界面处,自由射流涡环配对失败,使得自由射流主要噪声源被破坏,受限射流声源为障碍物产生的偶极子声源;当障碍物位于自由射流流场充分发展区,自由射流主要声源涡环配对完成,声源为自由射流段四极子声源和障碍物产生的偶极子声源,且随着离喷嘴距离增加,障碍物处流体流动速度减小,远声场相同位置声压级值逐渐减小。

微小尺度孔径受限冲击射流的强化换热实验研究

为研究微小孔径气体受限冲击射流的换热特性,采用电阻丝加热方形酚醛树脂薄板作为模拟发热芯片的换热表面,沿对角线均匀布置热电偶以采集表面温度分布。以3mm孔径的圆形单孔及1mm孔径两种不同排列的圆形多孔喷射板对发热面进行中低Re数的射流冲击换热实验,通过改变Re数及高度孔径比等参数得到了Nu数的径向分布及驻点区的换热特性,为射流冲击换热在封装芯片冷却上的应用提供了实验基础。

压入式受限贴附射流流场特征及参数计算

掘进工作面压入式通风实际上是有限空间受限贴附射流通风。风流从圆形风筒射入掘进工作面空间形成射流区和回流区。根据流体射流理论，分析了压入式受限贴附射流通风射流产生过程及射流通风风流结构特征．由于受到巷道有限空间的限制，射流流场不能像自由贴附射流那样发展，形成了圆形贴附射流自由段、有限扩张段和收缩段。射流各段的长度与射流受限程度成反比。文中给出了射流各段长度及射流区和回流区断面平均流速和流量的计算模型。

独头巷道受限贴附射流有效射程的理论研究与数值计算

为了探讨独头巷道受限贴附射流通风有效射程,利用巷道断面面积与风筒出流射流直径,定义了独头巷道射流的受限程度,采用理论分析与数值计算方法,推导了受限射流无因次距离与沿程断面位置、断面流量和断面平均流速之间的关系式,建立了独头巷道受限贴附射流流动特性模型。利用该模型,开展了8个不同工况下受限贴附射流的数值计算。结果表明,在受限的情况下,射流区无因次最大截面积出现在无因次距离为0.200 0处,而无因次最大截面流量位于无因次距离为0.187 5处。理论推导和计算结果表明,所得模型和计算方法能更为准确预测受限贴附射流的有效射程。

独头巷道受限贴附射流流场特征模拟实验研究

独头巷道压入式通风是有限空间的受限贴附射流。基于流体动力学和射流理论 ,建立了独头巷道压入式受限贴附射流通风的紊流k -ε数学模型 ,分析了计算边界条件 ,并应用PHOENICS3 4计算流体动力学(CFD)软件模拟了独头巷道射流通风三维流场 ,得出了独头巷道有限空间受限贴附射流通风流场分区、射流起始段、射流贴附过程及射流流速变化规律等流场特征。模拟计算结果表明 ,独头巷道压入式通风流场可分为贴附射流区、冲击射流贴附区、回流区和涡流区 ,受限贴附射流起始段小于贴附自由射流起始段。射流完全贴附后 ,射流壁面轴心速度大于出风口轴心速度。数值模拟与实验结果相符 ,为研究独头巷道风流传质过程。

受限CO射流扩散规律的数值模拟及其工程应用

结合某发动机试验室的具体情况 ,对受限CO射流扩散规律进行了三维数值模拟 ,分析了通风量和送风温度对于CO扩散的影响 ,结果表明通风量对CO扩散的影响要远远大于送风温度对其的影响 .基于数值模拟结果对某发动机试验室通风系统进行优化设计 .

受限湍流射流扩散火焰的PDF模拟

采用k ε双方程模型和概率密度函数(PDF)相结合的办法,研究受限条件下的湍流射流扩散火焰,着重考虑受限条件下固体壁面、压力梯度等因素对速度场和标量场求解的影响,并在此基础上对两个不同尺寸的受限湍流燃烧场进行计算,分别研究了受限湍流射流扩散火焰的流场结构、火焰结构和火焰形状.最后给出结果,定性分析,并得出结论.

肋化结构对两相受限式阵列射流冷却的影响

为了利用两相沸腾换热提高阵列射流冷却热沉性能,使其可以用于更高热流密度散热场景,基于肋化结构对相变换热的促进作用,本文提出了两种复合不同肋化表面的受限式阵列射流冷却热沉结构,并对优化后的热沉的传热、流动特性展开了相关实验研究。两种肋化表面结构分别为:光滑切割针肋(SL1)、外覆烧结多孔层的粗糙针肋(SL2),针肋尺寸均为0.6mm×0.6mm×1mm (长×宽×高),SL2中多孔层颗粒粒径为120~150μm,厚度约为2倍颗粒直径。分布式阵列射流孔板构成5×5的射流单元,每个单元对应4×4针肋阵列,热源总面积30mm×30mm,针肋共计400个。实验使用无水乙醇为工质,得到了热沉在工质流量2.6~12.7mL/s、入口温度283~313K范围时的沸腾曲线和传热曲线。结果表明,两种针肋结构均可以有效实现单相强迫对流换热向两相沸腾换热的转变;增加入口温度或降低工质流量均可以有效地促进相变的发生。在相同工质流量、温度时,SL1较SL2具有更优的单相换热性能,随着加热热流密度的增加,SL2可以在更低壁面过热度下达到沸腾起始点实现过冷沸腾,表现出更佳的传热特性,但SL1可以达到更高的临界热流密度。

独头巷道受限贴附射流不同射口形状流场特征数值模拟

为了研究不同射口形状对独头巷道压入式通风流场特征的影响,根据矿山实际情况,在建立了独头巷道受限贴附射流流场数学模型的基础上,采用计算流体力学软件Fluent模拟分析了渐变收缩型射口、渐变扩张型射口和普通射口射流流场的特征分布,结果表明:渐变收缩型射流出口轴线流速与普通风筒相比得到了较大的提高,风流紊动强度最高;渐变扩张型射流出口轴线速度最低,风流紊动强度最低;独头巷道压入式通风受限贴附射流的流场区域可分为贴附射流区、冲击射流贴附区和回流区,渐变收缩型射口各流场区域的风流流速最大;射流风流与壁面贴附后逐步形成圆形镜像体,渐变扩张型射口镜像体面积最大;渐变收缩型射口射流速度和回流速度虽最大,但射流面积最小.

受限共轴射流的湍流混合过程数值模拟

本文以水下Ｓｔｉｒｌｉｎｇ发动机引射管设计为研究对象，对亚声速受限共轴射流中的两种气体混合过程，用数值模拟方法求解了轴对称雷诺平均Ｎ－Ｓ方程组。提出的一种改进的显式有限体积法，包括基于网格角点的具有高分辨的中心／迎风ＱＵＩＣＫ算法，四阶人工耗散、局部时间步长和隐式余数光滑技术的应用。为加速收敛，采用一种类似于总焓阻尼的方法，引入质量流量阻尼和气流中化学组份质量分数阻尼，以快速获得足够近似的解，适合工程设计应用的需求。