混输泵半螺旋形吸入室不同含气率的气相分布

利用CFD模拟计算软件,对轴流式油气混输泵半螺旋形吸入室在不同含气率时的流场进行了模拟分析,得出了各含气量时的气相分布规律,分析了气体积聚和旋涡形成的原因。根据分析结果,加大了吸入室从径向转向轴向时过渡区的断面面积和圆弧半径;增大了隔舌处的过渡圆弧,减小了出口端隔舌的厚度。样机试验表明,泵效率和含气率均明显提高,说明采取的措施是有效的。

塔板压力平衡的应用(Ⅰ)一种推算塔板气相分布的新方法

针对目前缺乏有效的大型塔板气速分布测试方法的现状,利用塔板压降的加和模型和塔板压力平衡,推导出沿塔板液流方向上不同区域的局部气速模型。在6400mm×800mm大型双溢流、16分区空气/水冷模试验塔上对所推导出的公式进行验证。结果表明,该模型依据塔板压降和持液分布数据能够对塔板上的气相分布进行很好的表征和量化。

浅层流化床的研究——(Ⅰ)床层中的气相分布和流型

通常认为在浅层流化床的床层中,气泡相的流动可以作为平推流模式来处理,但是缺乏实验事实的证明。本研充工作在一台单层、浅层的矩形流化床(床截面积为300×500mm)中以氢气为示踪气体进行了示踪试验,据此来考察气泡相在床层中的分布及其流动模式。实验条件较宽:静床高 H_o=50～120mm,流化数 U_o/U_(mf)=1.25～4.0,空气为流化气体,活性炭和黄砂颗粒为流化粒子,平均粒径_p=0.2～0.4mm。对17组实验数据进行了统计分析,结果表明:在实验条件下,气泡相在床层中的流动确可以作为平推流模式来处理。

流量对多相混输泵首级动叶轮气相分布的影响

气液两相分布规律是研究多相混输泵性能的重要内容,同时也与其优化设计密切相关。为了进一步揭示变流量工况下多相混输泵内气液两相分布规律,首先利用三维造型软件对混输泵全流道计算域进行建模,其次基于时均N-S方程和k-ε湍流模型,采用CFD技术在进口含气体积分数为30%时对泵内气液两相三维流态进行模拟,最后分析和总结了流量对混输泵叶轮压力面和吸力面不同叶高气相分布的影响规律。分析结果表明:在不同流量下,气相在首级动叶轮不同叶高进口附近变化均比较剧烈,并且流量对叶片后半段气体体积分布规律影响较大,特别是对吸力面上的影响最大;气相在首级动叶轮0.1倍叶高处压力面和吸力面从进口到出口的变化趋势相反,而在其他叶高处的变化趋势均相似;在不同流量下首级动叶轮叶片出口位置气相分布均出现了不同程度的波动。研究结果可为提高多相混输泵气液输送能力提供参考。

多相混输泵首级动叶轮轮毂到轮缘气相分布研究

为进一步探究流量和转速对多相混输泵内气相分布规律的影响,基于时均N-S方程和Simple算法,利用FLUENT软件对不同流量和转速下入口含气率为30%时混输泵内三维流态进行仿真。结果表明:流量对首级动叶轮不同截面轮毂处气相分布影响均较大;在进口和出口截面,随着流量的增加含气率增大;在较高转速(2 500、2 950 r/min)时,首级动叶轮不同截面从轮毂到轮缘的含气率变化较大;在不同流量和转速下,首级动叶轮轮缘附近的含气率变化均较大。研究结果可为混输泵性能优化和提高气液输送能力提供参考。

含气率对多相混输泵内气液两相分布规律的影响

为探究含气率对多相混输泵内气液两相分布规律的影响,基于标准的k-ε湍流模型和时均N-S方程,对不同含气率下混输泵内的流态进行数值计算,分析混输泵内不同位置处的气液两相分布规律。结果表明:不同增压单元叶轮进口截面到出口截面的气相体积分数从轮毂至轮缘逐渐变小,同时叶轮靠近轮毂处、轮毂至轮缘中间位置处以及轮缘处的最大气体体积分数位置将随着含气率的增加而增加。另外在离心力的作用下混输泵叶轮内越靠近轮缘液相越集中,越靠近轮毂气相越集中。此研究结果为提高多相混输泵的混输性能和运行效率提供了参考。

航空发动机轴承腔内油气两相分布数值计算

主轴承腔是航空发动机润滑系统油气两相流的重要区域,了解滑油及密封空气在腔内的分布预测对于认知腔内两相流动具有重要的意义。利用VOF数值计算模型对某航空发动机轴承腔简化模型内油气两相流进行了数值计算,定义无量纲数β+用来分析腔内两相分布。计算结果与现有实验数据符合良好。给出了滑油在腔内的相界面分布,描述了腔内的油膜分布及运动,并且分析了无量纲数β+在腔内周向分布及出口处随着转速及滑油进口流量的变化规律。

立体传质塔板罩外空间气液相流场的研究

立体传质塔板(CTST)是1种新型塔板,具有独特梯形立体的帽罩结构.许多研究者对CTST的帽罩内的流动进行了建模和模拟计算,但是对罩外空间气液两相流动未进行研究,因此,本文对CTST帽罩外空间的气相分布和液滴粒度分布进行了研究,为塔板在应用中的改进、优化和创新奠定基础.文中首先建立了罩外空间流场流动的数学模型,并用Fluent软件进行数值模拟,得出了罩外空间的气体分布和液滴粒径分布规律.并通过热膜测速仪测量系统和高速摄像技术对其进行了实验研究,实验结果表明,实验值与理论值是一致的,验证了本文所建罩外空间气液两相流数学模型及所得出相关规律的正确性.

旋/直复合流化下循环流化床脱硫塔内的气液分布特性研究

应用激光相位多普勒颗粒分析仪(PDA)和双回路抽气式热电偶测试了旋/直复合流化方式下烟气循环流化床脱硫塔内的液滴和气相温度的分布规律。结果表明,在整个干燥过程中液滴的分布基本呈中心区域高边壁区域低的趋势;与常规直流流化方式相比,当相对高度H/D>2时,旋流的存在从整体上提高了塔内各点的液滴干燥速度,而且旋流量越大,干燥速度越快;在喷嘴雾化区域内,烟气温度分布呈中间低边壁高的趋势,当相对高度H/D<2时,旋流的存在加剧了这种趋势,但有无旋流对液滴完全干燥后的气相温度及分布影响不大;综合来看,旋/直复合流化方式能够有效减轻粘壁现象。

金属-空气电池气室中气相传质过程的研究

利用微机控制微区电流密度分布测量系统,现场测定了扣式锌—空气电池及金属—空气电池组中空气电极微区电流密度分布,研究并分析了空气电池气室中气相传输过程。结果指出气体在空气电池气室中的气相传输分布是影响电池性能的主要因素,讨论了影响传输分布诸因素。

气浮池内气泡分布影响因素的数值模拟

对平流型气浮池进行结构简化,用gambit软件进行建模并划分网格,设置初始边界条件和两相流的混合湍流模型。利用fluent软件对不同的气浮结构进行分析,主要对气浮池进水口位置、含气率、不同的气泡直径下对气浮效果的影响进行分析。结果表明:从气浮池上部进水、含气率越高、气泡直径越小时,气浮效果最佳,为气浮池的优化设计提供了依据。

基于返料灰温偏差的600MW(e)循环流化床锅炉内气固不均匀分布

亚临界循环流化床锅炉和超临界循环流化床锅炉均采用多个并联分离器分离烟气中的灰颗粒,而这种布置往往造成气固两相在并联分离器内的分布不均匀。文中分析了600MW(e)循环流化床锅炉内不同返料阀内返料灰温,比较不同位置的灰温随锅炉负荷的变化。采用灰温分布表征气固两相在并联分离器内的不均匀分布。研究发现,600MW(e)循环流化床锅炉内气固流动不均匀主要集中在同侧墙的3个分离器内。通过同侧墙3个分离器的返料灰的温度明显不同,而通过不同墙同位置分离器的返料灰的温差较小。进一步分析发现,后墙集气箱的布置方式使得各个并联分离器的压力出口不同,导致各个并联分离器的压降不同,进而导致各个分离器内气固流量不同。

气相反应器空置状态配风流场模拟研究

为研究气相反应器空置状态配风流场特征,采用RNG k-ε湍流模型对其进行数值模拟。针对气相反应器流场的复杂性和局部多边形的特点,利用FLUENT的前处理软件GAMBIT来生成网格。对网格进行了网格无关性考核,确定了比较合理的网格数。实验结果展示了流场速度分布特征、流场湍流结构和压力场分布特征。经过对比反应器的静压分布规律数值模拟值与理论值,证实了所选的湍流模型是可靠的。本研究结果为气相反应器的设计与制造提供了参考。

含气介质用机械密封端面两相流动特性

气液混输条件下,密封腔内的含气率较高将会使得密封液膜中有气体进入,从而导致密封环出现“失稳”现象。为探讨含气介质对机械密封性能的影响,通过建立端面螺旋槽型液膜模型,基于Mixture多相流模型,对端面液膜中气液两相分布及机械密封密封性能进行研究。结果表明:液膜内气相体积分数随气泡直径的减小而增大;不同入口含气率下密封端面两相分布规律相近,含气率较高的位置出现在槽根半径处;随着含气率、转速、压差的升高,槽根处的压力随之升高,从而影响密封性能;在相同含气率、转速及压差下,随膜厚的增加,泄漏量增大,开启力减小,且较小的膜厚对工况参数的改变更为敏感,槽深与膜厚的相关性较强,优化机械密封结构时需综合考虑两者的影响。

焚烧烟气和大气中二噁英类气-固分布比较研究

探讨生活垃圾焚烧烟气和周边大气中二噁英类的气-固浓度分布特性。通过采样实测某生活垃圾焚烧厂焚烧烟气和周边大气中二噁英类浓度，比较分析生活垃圾焚烧烟气和周边大气气-固浓度分布特性。焚烧烟气中不同氯取代的二噁英类气-固相分布较均衡，气相二噁英类占主导，质量浓度比例为82％～93％；大气中不同氯取代的二噁英类气-固分布很不均匀，固相二噁英类质量浓度比例为85％。烟气从出口到大气环境二噁英类气-固分配存在动态平衡。影响其动态平衡的2个重要影响参数为：气-固分布系数和颗粒态二噁英粒径分布特征。

转速对多相混输泵内流场分布规律的影响

为深入探究转速对混输泵内部流动以及相态分布规律的影响,基于欧拉-欧拉方法的两相流模型和标准的κ-ε湍流模型,利用Fluent软件对不同转速的三级轴流螺旋式油气混输泵在设计工况下且入口含气率为30%的条件下进行数值计算。结果表明:转速对混输泵首级动叶轮内含气率分布的影响较大,并且对不同叶高处叶片压力面和吸力面的影响趋势不同;转速对含气率影响最明显的位置是在叶片吸力面0.9倍叶高处;随着转速的增加,旋涡在静叶轮内的演变规律较明显。研究结果可为混输泵的水力设计和安全稳定运行提供参考。

限矩型液力偶合器气液两相环流特性仿真

为了研究限矩型液力偶合器内部气液两相分布规律和转矩特性,以YOX500型限矩型液力偶合器为分析模型,采用流体体积法VOF(Volume of fluid)两相流模型,Realizable k-ε湍流模型和压力隐式算子分裂(Pressure-implicit with splitting of operators, PISO)压力耦合算法对不同充液率、不同工况下的偶合器内部流场进行瞬态模拟。结果表明:随着转速比的降低,偶合器内部环流逐渐由小环流变为大环流,80%充液率的条件下,泵轮叶片吸力面与压力面上的气液两相分布与试验结果基本一致,证明了该方法的有效性。在高转速比时,转矩特性与试验一致,低转速比时误差较大,该方法不再适用。

低含液管道内气液两相流动特性的数值研究

基于管内气液两相流动理论,建立了低含液管道两相流动数学模型,对管路内气相流场、液滴空间分布进行了研究。结果表明:运用边界层网格与增强壁面函数相结合的方法,能够很好地模拟近壁处流场;水平管内液滴群主要集中在中下部区域;弯头内离心力促使液滴群向外侧运动;受上游弯头的影响,竖直管内存在一对涡核,沿流动方向,竖直管右侧液滴群浓度逐渐下降,液滴群分布范围变大,有向左侧运动的行为。

流动型态对气液总压降的影响实验研究

针对深层稠油在井筒举升过程中形成多相混合流体造成原油举升困难的问题,采用高温高压井筒模拟装置,在高温高压实验数据基础上,依据前人模型,推导并修正得出油气水三相压降计算模型,实验数据与模型拟合度高达0.98以上,并得出不同气液比下的气相分布因数Cog值。实验结果表明,泡状流的Cog值最小,气相分散程度高,气液混合物分布均匀,对气液总压降的降低效果最为显著。因此,气液流态保持在泡状流区间,更有利于生产。流动型态对气液总压降的研究为稠油开采中举升压降的精确预测提供了新的思路。

气-液顺流脱硫反应装置内流场的数值模拟

为了探究脱硫装置的旋流板安装角度对装置内部流体分布以及反应器耗能情况的影响,运用计算流体力学软件STAR-CCM+建立脱硫反应装置模型并对脱硫反应装置内部流体流动进行数值模拟。使用STAR-CCM+建立三维脱硫装置模型,选用k-Epsilon湍流模型,采用有限体积法进行计算求解反应装置内的不可压缩流动。保持反应装置结构不变,仅调整反应装置内旋流板的安装角度进行变工况分析。通过观察不同旋流板安装角度(30°、35°、40°、45°、50°、55°、60°)时装置内流线、流体速度分布、湍动能分布和压降分布规律,分析装置内气相流动以及分布对脱硫效率和耗能情况的影响。结果表明:最大流速发生在旋流板处;角度越大流体越紊乱,气体和脱硫液反应越充分;旋流板角度为60°时装置内的紊乱程度最理想;角度从30°增加到60°,流经旋流板的流体速度从16 m/s增大到35 m/s;角度的增大会增加湍动能的最大值,但30°时湍动能分布范围最理想;角度越大反应装置的总压降越大,耗能越多,30°时压降损耗最小,约为60°时压降的54%,有利于节约能源,提升经济效益。