射流角度对双燃料发动机燃烧过程的影响

基于三维流体力学软件,模拟研究了天然气射流中心轴线与水平方向夹角α、柴油/天然气两射流的中心轴线在水平方向上相对交角β对柴油/天然气双直喷发动机缸内射流发展、混合及燃烧过程的影响,结果表明:水平夹角α较小(30°和40°)时,受燃烧室空间限制难以形成稳定的涡旋结构;α较大(50°和60°)时,有利于形成尺度较大且稳定的涡旋结构,与后续柴油射流作用后,形成较多柴油-天然气-空气混合气,引燃面积增大,燃烧速率加快且温度分布更加均匀,剩余未燃CH;较少;相对交角β较小(0°和10°)时,缸内混合气形成不均匀分布,燃烧室中心混合气较稀,唇口处较浓;β较大(30°和40°)时,柴油射流和原有涡旋相互作用,形成更多且分布更加广泛的柴油-天然气-空气混合气,缸内燃烧情况最好,剩余未燃CH;较少.

射流角度对平板横向射流的影响

采用数值和试验方法研究了射流角度对平板横向射流流动结构和工作特性的影响,将得出的规律应用于射流控制矢量喷管上.在小型风洞试验台上进行试验,用纹影方法来观察实验模型的流场结构,通过静压测点来测量实验模型的壁面压力.研究结果表明:数值与试验结果吻合较好;对平板横向射流,增大射流角度能增大射流上游的分离区,弓形激波位置更靠前,角度增加到一定大小,流场结构变化不再明显;对射流控制矢量喷管进行数值模拟得出,增大射流角度能有效提高喷管的推力矢量性能,在NPR为4.6,SPR为0.7条件下,射流角度从90°增加到130°,推力矢量性能提高28.3%.

双机并联空气幕射流角度对巷道风流的影响

为研究双机并联循环型空气幕在矿井巷道中拦截风流的效果,对空气幕射流角度和风机全压进行分析。以某金属矿巷道为工程背景,利用Fluent数值模拟技术,建立原巷道等比例物理模型,并选用K45-6型轴流式风机对原巷道内部的流场进行数值模拟,从隔断压差、漏风量和阻风率3个方面进行分析。结果表明:风机全压为定值时,随着空气幕射流角度的增大,隔断压差与阻风率呈现先增大后减小的变化趋势,漏风量呈现先减小后增大的变化趋势,随着空气幕射流角度的增大气幕汇合逐渐形成完整风幕,但当空气幕射流角度继续增大时,受到来自巷道横向压力的作用,空气幕不能有效阻隔风流;当射流角度过小或风机全压过大时会发生引射风流现象,此时双机并联空气幕将巷道下游空气引射到上游,不再拦截巷道风流。综合分析,在巷道内设置双机并联空气幕控风效果明显,巷道空气幕最优组合为风机全压叶片角度为30°且射流角度为30°。

直壁双管结构射流角度对方形圆弧角养殖池流场的影响研究

为改善水产养殖池内的水动力条件,同时兼顾降低工厂化循环水养殖的能源消耗,采用计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)技术,建立对直双管(两个进水管布设于不相邻的两个直壁中间位置)入流的养殖池三维数值计算模型,对不同射流角度的方形圆弧角养殖池内流场特性开展数值模拟。结果显示:射流角度对养殖池内平均流速和流场分布均匀性的影响明显;在同一循环次数设定条件下,当射流角度在0°~10°区间,有利于获得更高的水体流速和更均匀的流场,尤其以射流角度为0°时效果最优,养殖池内流场特性总体上优于其他工况,满足降低养殖能耗与兼顾营造养殖生物所需适宜流场的需求。本研究可为工厂化循环水养殖系统养殖池流场的设计建造提供参考。

射流角度对M-TIB燃烧性能影响分析

为了研究主燃(MB)-涡轮叶间补燃(TIB)一体化燃烧室(M-TIB)中燃烧环二次射流角度对燃烧性能的影响,设计了3种燃烧环二次射流角度组合分别为40°&40°,45°&55°以及50°&50°的M-TIB模型。利用FLUENT软件的Realizable k-ε湍流模型、PDF燃烧模型和离散相模型对M-TIB的流动和燃烧进行数值模拟。研究结果表明:适当增大燃烧环二次射流角度,可以强化M-TIB内部气流的掺混,改善速度分布,提高出口速度,减少污染物排放。

射流角度对叶尖间隙泄漏流动换热特性的影响

采用数值方法模拟了某涡轮叶尖间隙流动换热特性,分析了射流孔角度和吹风比对间隙泄漏流量、气动效率和气膜冷效的影响。研究结果表明:在叶尖表面注入冷却射流对间隙泄漏流有阻塞作用,且随着射流角度的增加而增大;因此间隙泄漏流量随着射流角度的增加而减小,气动效率随着射流角度增加而增大;同时,叶尖表面气膜冷效随着射流角度的增加而减小。此外,冷却射流的阻塞作用随着吹风比的增加而增大,因此间隙泄漏流量随着吹风比的增加而减小;涡轮气动效率随着吹风比的增加而增大;同时,气膜冷效随着吹风比的增大而增大。

射流角度对气动矢量喷管的影响及优化

采用数值模拟方法计算分析了射流角度对气动矢量喷管流动结构和性能的影响。基于试验设计和近似模型方法,结合数值模拟,构建了气动矢量喷管模型。将气动矢量喷管模型集成到发动机总体性能程序中,以某航空发动机为研究对象,分析了发动机不同状态下的气动矢量喷管性能情况。研究结果表明:在一定的几何与气动参数条件下,存在使气动矢量角最大的射流角度。随着发动机进口温度和引气量的增加,气动矢量角最大模式下的射流角度均逐渐减小,垂直喷射或顺流向对提升喷管推力系数有利。

射流喷嘴角度和当量比对轴向分级燃烧室中预混反应射流的影响

针对燃料轴向分级模型燃烧室进行了热态数值模拟,分析了射流喷嘴角度和当量比对模型燃烧室的速度场、温度场、停留时间、湍动能分布以及污染物排放量的影响。结果表明:随着射流当量比的增加,除45°外,射流喷嘴角度为90°和135°时射流喷嘴下游均有明显的回流产生,烟气在燃烧室中的停留时间增加;随着射流喷嘴角度的减小,一级燃烧区停留时间增加,二级燃烧区停留时间减少,但总停留时间增加;随着射流喷嘴角度和射流当量比的增大,燃烧室中高湍动能区域扩大;与90°和135°相比,在45°射流角度下,射流当量比较低时NOx质量分数较高,说明在一定的工况下射流角度为45°时NOx排放特性更低。

工艺参数对磨料水射流切割钢板效果的影响

基于有限元(FEM)与光滑粒子流体动力学(SPH)耦合方法,利用数值模拟手段研究了磨料水射流切割钢板的加工机理,重点分析了磨料浓度、射流压力、射流角度对切割钢板效果的影响。结果表明,加入磨料的水射流对钢板的切割能力明显提高,切割截面呈“U”型;随着磨料浓度的增大,钢板切割深度呈增加趋势,切口宽度则变化不大;钢板切割深度随射流压力的提高则呈近似线性增加的趋势;当射流角度由垂直(90°)转变为一定倾斜角后,钢板切割深度有所降低,材料的整体去除量略有减少。

清除道路标志线的超高压水射流喷嘴角度研究

超高压水射流道路标志线清洗是目前很有效的标志线清洗工艺,然而研究发现目前国内超高压清洗公司凤毛麟角,清洗参数设置更是毫无依据。该文通过软件Fluent对超高压喷嘴不同水射流角度的流场进行了二维建模和数值模拟,分析了喷嘴流场压力分布与不同射流角度的关系。实验表明,30°入射角对道路斑马线清洗的清洗效果非常理想,为设计合理地去除道路标志线系统提供了重要的依据。

渐扩型U型节流槽射流角计算及液动力优化

阀口射流角是节流槽滑阀稳态液动力的主要影响因素,确定射流角大小是计算稳态液动力的关键。为了解决现有射流角测量方法主观误差大的问题,基于fluent仿真,提出利用出口腔对称截面上均布点的速度数据,根据正切定理求得射流角大小的方法。通过数据拟合得到射流角大小与阀口开度的拟合公式,建立稳态液动力数字化计算模型。以减小稳态液动力为目标,对渐扩型U型节流槽倾斜角、宽度和深度结构参数进行优化,结果表明优化大幅减小稳态液动力。

射流角与吹风比影响涡发生器强化气膜冷却性能的实验研究

为了研究了射流角度和吹风比等关键参数对涡发生器强化气膜冷却性能的影响规律,采用热电偶测温和粒子成像测速(Particle Image Velocimetry,PIV)技术,在搭建的气膜冷却实验台上对三种不同射流角度(α=20°,30°,40°)的带涡发生器和不带涡发生器等六种结构在三种不同吹风比(M=0.5,1.0,1.5)下的壁面气膜有效度分布及中截面流场结构进行了研究。结果表明:涡发生器的引入能显著提高气膜冷却性能,面平均气膜有效度最高提升达249%;不带涡发生器结构的气膜冷却性能随吹风比及射流角增大均呈现降低趋势;20°和30°射流角情况,带涡发生器结构的气膜冷却性能随吹风比增大而逐渐增大,而对于40°射流角则反之;M=0.5情况下,带涡发生器结构的气膜冷却性能随射流角增大而略微增大,在M=1.5情况下,规律相反,而在M=1.0情况下,射流角度基本无影响。

双向扩张型孔射流流量系数试验研究

为了探索双向扩张气膜孔的流阻特性,提高燃气轮机涡轮的气膜冷却效果,在吹风比分别为0.5,1.0,1.5,2.0和主流雷诺数分别为6 500,10 000和13 500下,通过试验方法对不同射流角度和气膜孔出口宽度下孔的流量系数进行研究。结果表明:吹风比为0.5时,射流角度对气膜n流量系数的影响较小;吹风比为1.0,1.5,2.0时,射流角度从30°增大到60°,流量系数随之增大,最大增幅31%,射流角度从60°增大到90°,流量系数变化较小;气膜孔出口宽度与孔径比从1.5增大到2.5,吹风比为0.5时的流量系数变化较小;吹风比为1.0,1.5,2.0时,流量系数最大增幅为18%,并且增幅随着射流角度增大而减小;吹风比从0.5增大到2.0,流量系数最大增幅为107%;主流雷诺数对流量系数影响较小。

FLUENT数值模拟法优化射流器结构的研究

射流器广泛用于选矿、石油、食品等行业。抽吸压强是射流器的主要性能指标。影响其抽吸压强的主要因素有面积比、喉管长度、喉嘴形状,喉嘴距以及射流角度等。其中面积比、喉管长度及射流角度是影响泵效率的关键所在。通过对某型号射流器的FLUENT数值模拟,证实了找到最优喉管长度、最佳面积比、最佳射流角度是提高射流器效率的有效途径。

同轴交叉射流的轴线速度

研究了射流交叉角度和密度比对同轴交叉射流流场的影响 .基于动量守恒原理 ,提出了考虑径向流动和密度差别的同轴交叉射流的当量直径和当量速度 .当量速度与 Dual PDA的实验结果较为吻合 .该法可较好地描述射流交叉角度、密度比对轴线上轴向速度的影响 .

受限同轴交叉射流的径向速度分布

在研究了射流交叉角度和密度比对同轴交叉射流轴线轴向速度影响的基础上 ,采用DualPDA进一步研究了受限同轴交叉射流的轴向速度沿径向的分布。文中分别研究了射流交叉角度和密度比对径向速度分布、回流区长度、回流量的影响。结果表明 ,射流交叉角度、射流介质密度比越大 ,速度分布越陡 ;回流区越长 ;最大回流量与θ-1成线性关系。

基于喷孔布置及喷射参数协调控制的双直喷发动机燃烧及碳烟排放特性研究

通过建立三维计算流体力学(computational fluid dynamic,CFD)柴油/天然气双直喷模型耦合多组分混合物简化化学动力学机理及现象学碳烟模型,模拟研究了天然气射流中心轴线与水平方向夹角α、天然气喷射持续期(natural gas injection duration,NID)的协调作用对柴油微引高压直喷天然气发动机燃烧过程及碳烟生成、氧化过程的影响。结果表明:缩短NID可提高扩散火焰的传播速度,增加燃烧区域的化学反应速率,且最高燃烧压力、峰值放热率、最大压力升高率(maximum pressure rise rate,MPRR)、指示热效率(indicated thermal efficiency,ITE)升高;随NID缩短,A_(4)、C_(2)H_(2)消耗反应速率增加,OH生成峰值增加,碳烟生成降低而氧化增强。增大α促进了大尺度涡旋结构的生成,降低了进入挤气区域的燃料比例,同时利于ITE的改善;较短的NID下,增大α后最高燃烧压力、峰值放热率提升明显;α增大至20°可显著降低A_(4)、C_(2)H_(2)生成峰值,抑制碳烟成核及表面生长反应,降低碳烟生成。综合考虑最高燃烧压力、ITE、MPRR及碳烟排放,确定两个优化方案分别为:α=15°&NID=16.5°及α=20°&NID=21.5°。

地铁车站敞开楼梯口空气幕挡烟效果测试

通过在某真实的地铁站台开展的全尺寸空气幕挡烟效果实验,研究了不同火源距离下,空气幕出口射流速度和角度对挡烟效果的影响。实验发现,当火源距离楼扶梯口较远时,较小的射流速度和竖直向下的射流角度能起到很好的挡烟效果;当火源距离楼扶梯口较近时,适当增加角度可以有效延长挡烟时间;空气幕出口射流风速取5～7m/s、倾角取15°～30°时挡烟效果较好;排烟系统开启对烟气蔓延的控制作用优于空气幕,但空气幕并不妨碍排烟系统的排烟效果。

防烟缓冲区空气幕参数设置分析

用FDS软件建立长廊型高层建筑火灾烟气运动模型,利用空气幕与正压送风在前室门前形成防烟缓冲区,分析影响空气幕防烟效果的射流角度及空气幕风量。设置空气幕距前室门前距离为2m,射流宽度0.07m,在不同的空气幕与正压送风比值下,空气幕射流角度在0°～30°范围内变化。比较各种模式下烟气的温度、体积分数分布及可视度变化,得出防烟缓冲区最佳设置模式为空气幕送风量与前室正压送风量比值为4∶1,空气幕射流角度0°。

地铁站内空气幕防烟效果的数值模拟研究

地铁站内站台层发生火灾时,站台层的烟气会通过站台层到站厅层的楼扶梯蔓延至站厅层。为了研究楼扶梯口处设置空气幕对站台层烟气的阻挡效果,进行了数值模拟研究。主要研究空气幕的出口风速,出口射流角度对烟气的阻挡效果。设置的空气幕风速有3m/s,4m/s,5m/s,10m/s;设置的角度有0°,15°,30°。通过模拟对比空气幕前后温度变化,得出风幕风速为4m/s或者5m/s时即可较好阻挡烟气。角度为15°的空气幕比0°和30°的空气幕挡烟效果好。