120 t转炉用双马赫数氧枪喷头射流特性研究

针对转炉吹炼过程中传统氧枪寿命短、喷溅黏枪烧枪、吹炼时间长等问题,设计了一款双马赫数氧枪,在传统氧枪喷头上增设中心孔。利用数值仿真建立数学模型,分析不同马赫数的超音速射流特性。结果表明,设计的3种方案中,当中心孔马赫数为1.98、外围孔马赫数为2.08时,可以获得更好的吹炼效果。双马赫数氧枪较传统氧枪在有效冲击面积上更具优势,中心孔可以抵消传统周边5孔布置引起的枪下负压区,从而减少黏枪概率,双马赫数氧枪在提高喷头寿命和增强吹炼的稳定性方面具有优势。

氮氩直流电弧等离子体射流特性实验研究

基于自主研发的等离子体射流性能监测系统,文中通过实验研究了氮氩直流电弧等离子体射流特性:利用基于LabVIEW虚拟仪器技术的监测系统研究了不同氮氩混合比例下直流电弧等离子体射流的弧压、热效率及热焓值特性;利用CCD图像采集与MATLAB图像处理融合技术研究了不同氮氩混合比例下直流电弧等离子体射流长度特性;提出通过钨棒熔断时间表征等离子体射流相对温度的方法,并研究了不同氮氩混合比例下直流电弧等离子体射流在离喷出口5mm处的相对温度变化规律。实验结果表明:氮氩混合比例会对直流电弧等离子体射流特性产生明显影响,具体为直流电弧等离子体的弧压、热效率、热焓值、射流长度、喷口射流温度均随着氮气所占氮氩混合比例的增加呈现出先急剧增加后以某一恒定速率缓慢增加的现象。

曲面二氧化碳氧枪喷管射流特性研究

钢铁行业作为能源密集型产业,具有流程长、产量高、能耗大的特点,已经成为我国节能减碳的重点对象。目前企业较多采取的减碳措施是能效优化与工艺改进,可在一定程度上缓解碳排压力。利用二氧化碳的高温氧化性可将其用作转炉氧化剂,既可为炼钢工序提供减碳新途径,又能促进脱磷脱氮,提高煤气产量,一举两得。本文通过维托辛斯基曲线和基于特征线法的索尔法设计了二氧化碳氧枪曲面喷头,使用GAMBIT软件绘制网格,并用Ansys Fluent软件对曲面单孔喷头和常规单孔喷头射流进行模拟分析。研究发现曲面喷管相比于锥形喷管,喷管内部气流过度平滑稳定,无波系结构产生,出口总压与入口总压的比值增加1.258%,能量利用效率提高,射流速度衰减减缓,核心区长度增加0.04m,射流动压力也有所增高。本研究可为CO_(2)在转炉炼钢顶吹中的利用提供指导。

利用高速摄影纹影法研究天然气高压喷射射流特性

在定容弹上利用高速摄影纹影法开展了不同喷射压力和背压下的天然气高压喷射射流特性试验研究。通过纹影照片得到了不同喷射压力和背压下的射流贯穿距离、射流锥角和射流体积随时间变化的规律,计算得到了射流内整体过量空气系数随时间变化的规律。结果表明:射流发展分两个阶段,射流初期阶段和射流主体阶段。在射流初期阶段,射流贯穿距离快速增加;在射流主体阶段,射流贯穿距离随时间呈线性增加趋势。射流贯穿距离、射流体积和射流内整体过量空气系数随时间而增加,射流发展过程中射流锥角基本保持不变。随着喷射压力的提高,射流贯穿距离和体积增加,射流锥角减小,射流内整体过量空气系数增大。随着容弹背压的增加,射流贯穿距离和射流体积减小,射流锥角增加,射流内整体过量空气系数增大。

切圆燃烧流场中不同高宽比矩形喷嘴射流特性的试验研究

采用热线风速仪 ,首次在四角切圆燃烧的流场中 ,对不同高宽比的一次风矩形喷嘴射流在流场中的刚性及湍流特性进行了详细的试验研究 ,并分析了在不同高宽比下矩形喷嘴射流在四角切圆复杂流场中的偏转及稳燃机理 ,得到了的四角切圆燃烧流场中一次风矩形喷嘴的最佳高宽比 。

异形喷嘴射流特性的实验研究

通过对2种不同形式的异形喷嘴和圆形喷嘴在不同压力下的流量测定,研究了喷嘴喷孔形状对流量、输出功率的影响。实验结论对工程上异形喷嘴射流应用有一定的指导意义。

气固流化床内射流特性的研究

采用Brandani等的数学模型模拟了中心射流宽度为0.01 m的二维气固流化床(高1.6 m、宽0.3 m)内鼓泡和射流的瞬态及时均流体动力学特性。一种典型的Geldart B颗粒--砂子(粒径为500 mm、密度为2660 kg/m3)作为研究的模拟物料。瞬态结果表明,床内射流产生和发展、射流崩塌后所形成气泡尺寸以及全床内的气体速度场和空隙率均存在明显的非对称性,但是由压力信号功率谱密度得到的时均压力特性则有较好的对称性。因此,对于商业化稳定运转的射流床,可以用半床模拟结果近似解释整床特性;然而,在考察射流床的瞬态特性时,半床模拟结果与整床结果存在明显偏差。

航空等离子体点火器的射流特性

为了研究不同工作介质流量对等离子体点火器射流的影响,利用课题组建立的实验测量系统,实验研究了不同工作介质质量流量下等离子体射流点火器的气体击穿和维持电弧过程,并用相机记录了等离子体射流的动态变化过程。实验结果表明:等离子体点火器的工作过程分为3个阶段:击穿阶段、过渡阶段、稳定阶段;击穿阶段中,击穿电压随工作介质质量流量增大而先升高再下降再升高,工作介质质量流量为75.7 g/min和95.4 g/min时,击穿电压分别达到最大值和最小值;稳定阶段中,射流长度和平均电压随工作介质质量流量增大而先增大后减小;电弧分流周期与电压、电流周期几乎一致;电弧间分流周期随工作介质质量流量增大而减小。

消防水炮稳流器结构对射流特性的影响分析

消防水炮稳流器结构对改善消防水炮水射流性能有着至关重要的作用。为了研究稳流器结构对消防水炮射流特性的影响,以消防水炮流道为研究对象,采用Fluent流场仿真软件对比分析了消防水炮炮头中安装及未安装星形稳流器对水射流性能的影响。同时,设计了一种多矩形稳流器结构,将其安装于消防水炮流道弯管的出口处;仿真分析了同时安装多矩形稳流器和星形稳流器的消防水炮出口水流流动状态。仿真结果表明该稳流器结构对于改善消防水炮内部水流流动状态有显著的效果,初步实验也证明同时安装多矩形稳流器和星形稳流器能明显提高消防水炮射程。

甲醇低压喷射射流特性试验

在定容弹上利用高速摄影进行不同背压下3种喷油器的甲醇低压喷射射流特性试验。测量3种喷油器不同背压下单次喷射的甲醇质量。使用Matlab软件对数字图像进行后处理,测取射流贯穿距离和射流锥角。结果表明,甲醇射流的贯穿距离、射流锥角和单次喷射的甲醇质量随背压的增加而减小。当背压增加到0.15 MPa以上时,射流贯穿距离快速减小。在喷射初期,射流的锥角较大,随着射流的发展,锥角以波动形式向减小方向变化,最后趋于3.8°。3种喷油器的质量流量随背压的变化符合伯努利方程的变化趋势。2孔和4孔喷油器的质量流量比伯努利方程的理论计算数值大。当背压达到与喷射压力相同的0.3 MPa时,3种喷油器喷射的甲醇质量随喷射时间的增加趋于定值。

等离子喷涂过程中的等离子射流特性诊断技术

等离子喷涂过程中等离子射流的温度、速度分布决定了粉末粒子的熔化状态和速度,进而影响涂层与基体的结合强度以及涂层本身的性能。等离子射流特性的诊断是等离子喷涂基础研究和各项应用中需要首先解决的问题。综述了喷涂过程中等离子射流特性的多种诊断技术,结合近年来的最新发展,介绍了典型的测试设备和研究成果,并对几种诊断技术应用的优缺点进行了对比,最后展望了其未来的发展方向。

消防水炮喷嘴射流特性分析

消防水炮在现代消防灭火作战中起着越来越重要的作用,喷嘴是消防水炮产生射流的关键部件,其结构参数直接影响消防水炮的射流性能。为研究消防水炮喷嘴结构参数对射流特性的影响,该文设计了一种直流喷雾两用型消防水炮喷嘴。采用数值计算方法,利用Fluent软件对喷嘴直流射流和喷雾射流进行了仿真分析。同时具体分析了喷嘴出口直线段长度、喷嘴出口圆环面积、喷嘴喉管结构以及喷嘴芯结构等结构参数对射流特性的影响,得出了最佳的喷嘴结构参数。所设计的直流喷雾两用型喷嘴安装于移动式消防水炮上,初步实验验证射流效果较好。相关结论为消防水炮灭火提供了一定的理论指导。

集束氧枪射流特性对转炉炼钢过程的影响

从宝钢现有转炉氧气喷枪的技术参数计算了多孔集束流的速度衰减规律并分析其喷射特性 ,表明集束流对熔池产生极大的冲击深度和反应接触面积 。

静水中正方形孔口浮力射流特性的研究

建立了静止环境中正方形孔口浮力射流的三维湍流模型,考虑浮力对射流的影响,采用混合有限分析数值格式来离散求解数学模型,给出了其数值模拟结果.为验证该数学模型和计算方法以及所得到的数值结果的正确性,对静止半无限环境中的正方形孔口的浮射流进行了试验,测量得到了各工况下轴线上的温度,试验资料与数值模拟结果的良好吻合表明该数学模型和计算方法能有效的模拟该类流动.将试验结果与已有的圆孔浮射流的轴线浓度比较发现两者符合良好.同时在离射流孔口一小段距离后,数值模拟得到的不同高度位置处的温度和纵向流速等值线分布形态与圆孔浮射流的分布形态完全一致,并验证了温度和流速自相似区域的存在.

基于响应曲面法的Ar-N_2等离子射流特性研究

目的研究等离子射流特性,提高射流品质,为工程实践提供支撑。方法通过响应曲面法,以粒子速度和温度为指标反映射流特性的变化,采用Box-Behnken-Design(BBD)设计分析电流(I)、主气流量(Q)以及次级气比例(C)对于射流特性的影响规律及其相互作用关系。结果对粒子速度的影响因素排序为Q_(Ar)>I>C,对粒子温度的影响因素排序为I>Q_(Ar)>C。该喷嘴下实现最佳加热效应的参数为:主气流量80 L/min、电流450 A、次级气比例22.5%。实现射流最佳加速效应的离子气及电参数为:主气流量140 L/min、次级气比例15%、电流400 A。在射流最佳加速效应对应参数下制备的AT40涂层均匀致密、孔隙少。结论运用响应曲面法分析和解决等离子射流特性影响问题具有科学性和可操作性,能够有效指导涂层制备。

潜水搅拌机射流特性研究

为深入研究潜水搅拌机的流场特性,采用三维建模软件Pro/E建立三维实体模型,在FLUENT 6.3大型计算流体力学软件平台上,采用非结构化四面体网格,利用动坐标系技术、k-ε湍流模型和SIMPLE算法,并且自由液面采用刚盖假定处理,对WJ型潜水搅拌机进行了全流场模拟,分析了搅拌水池内部流体速度、轴向速度、径向速度、周向速度沿径向的规律,及速度沿轴向的衰减规律,总结流场规律.计算结果表明:搅拌水池内流体轴向速度、速度沿径向分布为高斯分布;搅拌水池内流体最大轴向速度沿轴向衰减以双曲线形式衰减;潜水搅拌机搅拌流场具有明显的射流特性.该研究结果为潜水搅拌机的叶轮设计提供了理论依据,为深入研究潜水搅拌机设计制造的关键技术提供了参考,同时对工程实践有一定的指导意义.

15吨复吹转炉双流道氧枪射流特性实测研究

运用微机控制的多点压力测量扫描阀自动测示系统,对南京钢铁厂15t复吹转炉二次燃烧双流道氧枪的射流特性进行了冷态实测研究,获得了射流速度、压力分布规律及等速度剖面图,为设计和操作提供了重要依据。

横流均匀环境中三维线源型正负浮力射流特性研究

本文利用混合有限分析法及交错网格。对横流均匀环境中三维线源型正负浮力射流及负浮力射流的特性进行研究 ,分析了不同工况下流速、温度和湍动能在断面上的分布及影响射流轨迹线的因素 ,讨论了轨迹线上温度的变化及浮力射流的贴壁现象。对三维长线源型负浮力射流 ,分析了流速比。

消防水炮结构的设计及水射流特性的分析

消防水炮是消防作战中的主要装备。它能将水的静压能转化为动能,喷射出各种水流或水雾,用于灭火、冷却、隔热和排烟等消防作业。介绍了消防水炮的分类及工作特点,重点阐述了消防水炮整体结构及关键部件的设计,尤其对消防水炮的流道与喷嘴的结构进行了阐述,并对消防水炮水射流特性及影响射流的因素进行了详细分析。结果表明:消防水炮的结构及工作参数对其射流性能有很大影响;在一定压力范围内,消防水炮进出口截面不变,进口压力越大,消防水炮的流量也越大,可以提高水流出口速度来增加消防水炮的射程,扩大其保护范围。相关分析结果可为消防水炮结构设计和性能优化提供一定的参考。

横流中三维圆形垂直浮力射流特性数值分析

采用kε双方程模型,结合混合有限分析方法对横流中三维圆形垂直热水浮力射流进行了数值模拟.计算所得的温升分布与试验值较为吻合.对射流的流动结构、分叉现象、射流轨迹线等进行了预报,得出了基于速度场和温度场的射流轨迹线不同,横断面上的两个高温区的夹角范围与空气中所得结论一致,影响射流的主要因素是射流对来流的流速比等结论,从而证明了运用该数学模型对横流中三维圆形垂直热水浮力射流进行数值研究的有效性.