湍流边界层中固体颗粒运动的数值模拟

根据Lagrange颗粒运动微分方程及不可压缩湍流边界层中流体的壁面速度分布规律,数值求解了固体颗粒在湍流边界层中的运动,考虑了Saffman升为对颗粒运动的影响,壁面对运动阻力的影响,给出了固体颗粒沉积边壁,在边界层外缘上所需的最小(临界)速度和最小入射角,计算结果还表明边界层对固体颗粒撞击边壁的速度和入射角有较大影响,从数值结果中可以发现一个重要现象,即壁面附近的颗粒总是超前于流体运动。

基于DPM对旋风分离器内固体颗粒运动轨迹的模拟

为了研究标准旋风分离器内部固体颗粒的运动规律,采用RSM模型和DPM离散相模型,模拟不同入口速度和入口角度下,旋风分离器内部固体颗粒运动轨迹的变化。结果表明:固体颗粒的入口角度和入口速度发生变化时,颗粒受力会发生变化,“顶灰环”和“下灰环”的位置和厚度也会发生变化。当入口角度为-30°时,既没有形成“顶灰环”,也没有形成“下灰环”,且颗粒运动轨迹基本遵循外螺旋运动,有利于固体颗粒的分离。

节流器内液-固两相流固体颗粒冲蚀数值模拟

建立了考虑颗粒碰撞的颗粒冲蚀计算模型,该数学模型包括:在Eulerian坐标系下求解连续相流场;在Lagrangian坐标系下运用离散颗粒硬球模型求解颗粒碰撞;应用半实验关联式求解颗粒冲蚀速率。对水力加砂压裂施工中节流器内液-固两相流的固体颗粒运动和冲蚀特性进行了数值模拟。计算结果表明,固体颗粒密集于节流器入口到出口的一段狭长区域内,冲蚀速率随流体速度呈指数性变化。颗粒直径越大,冲蚀速率也越大。节流器内冲蚀最严重的位置发生在距离节流器出口上边缘10mm以内的局部区域。

V形槽电极电火花加工仿真及试验研究

为解决大粒径加工产物难以排出的问题,实现对铝基碳化硅材料进行稳定的电火花加工,提出一种V形槽电极电火花加工(Electrical Discharge Machining,EDM)方法。对V形槽电极电火花加工铝基碳化硅材料进行建模与仿真,通过运用固-液两相流数值的方法模拟电极与工件加工间隙冲液与电蚀产物的两相流动的过程,并与单孔圆形电极进行对比研究,最后进行电火花加工试验验证。仿真结果显示,V形槽电极电火花加工过程中能促进间隙流场的扰动,大部分颗粒产物汇集到V形槽结构,促使颗粒杂质排出加工区域。电火花加工试验结果表明,在不同冲液压力下,V形槽电极加工效率均高于单孔圆形电极加工效率,且电极的损耗更小,加工入口孔径更小,出入口孔径差控制在0.061~0.152 mm范围。