文丘里气泡发生器内气泡受力量级分析

文丘里气泡发生器内气泡的输运过程一直是国内外的研究重点。本文设计了矩形截面的文丘里气泡发生器及相关的实验回路,通过高速摄像仪,利用可视化的研究方法研究文丘里通道内的气泡运动的过程。实验结果表明,气泡在进入文丘里通道扩张段后会经历约为4ms的剧烈减速,此后缓慢减速。针对文丘里管内的流场速度改变,引入加速数估算气泡受力,发现压力梯度力和附加质量力是气泡减速的主要作用力,均达到10-4N量级;曳力达到10-4N,是气泡运动的主要推动力;历史力量级仅为10-7N,但是由于与曳力量级相同,因此对于气泡减速影响不可忽略。

竖直加热通道内气泡脱离直径预测模型

气泡脱离是气泡蒸发中的一个自然现象,它通过扰动边界层的速度和温度来影响沸腾传热,对泡核沸腾传热影响重大。现有的气泡脱离直径模型往往非常复杂,需要开发专用程序进行计算,难以在大型CFD软件中直接嵌入使用,为解决这个问题,本文开发一种计算过程较为简便,易于CFD软件嵌入的竖直加热通道气泡脱离直径模型。本文采用受力平衡方法建立了竖直加热通道内气泡脱离直径预测模型,并采用盛金公式进行数学处理,获得气泡脱离直径的解析解,使模型得到简化,经与公开文献中的实验数据进行对比,结果表明,理论模型与实验数据之间的误差小于22.29%。

氧煤燃烧熔分炉熔池内射流行为规律的物理模拟

针对氧煤燃烧熔分炉熔池区域内射流流场的变化规律,通过理论分析和实验研究分别考察了熔池内侧吹气体射流的运动方式和穿透行为。基于气泡在射流中的受力情况,建立了射流气泡上升运动模型,对照实验现象,相互佐证了射流气泡在不同运动阶段的规律。射流穿透现象及理论分析结果表明:喷吹流量是影响侧吹穿透距离的主要因素;流量恒定时,氧枪直径对穿透行为的影响相比氧枪浸没深度的影响较大。以此为基础,建立侧吹射流穿透距离圆管氧枪数学模型,由此得知,侧吹射流穿透距离的能量变化主要为动能转换,该实验结果可为氧煤燃烧熔分炉的氧枪设计及熔池流场优化提供理论指导。