喷嘴内部流道型线对射流流场的影响

为研究喷嘴内部流道型线对射流流场的气体动特性参数的影响 ,根据可压缩流体轴对称N S方程 ,利用RNGk ε湍流模式和有限体积法 ,并采用四边形非结构网格 ,对不同内部流道型线的喷嘴自由射流进行数值模拟。对于轴对称等直径圆管喷嘴 ,进口处的流道型线对射流流道参数的分布有较大的影响 ;轴对称收缩喷嘴的收缩角大小主要影响射流出口附近的流动 ,对流动具有不同的阻滞效果。计算结果与实验吻合较好 ,若要获得较佳的外部流场参数 ,优化喷嘴内部流道设计十分重要。

收缩喷嘴内部流道型线对射流流场的影响

为研究收缩喷嘴内部流道形成对射流流场的气体动特性参数的影响 ,根据可压缩流体轴对称N—S方程 ,采用非结构网格和二阶精度的有限体积法 ,对不同内部流道形线的喷嘴自由射流进行数值模拟。亚声速射流采用RNGk_ε湍流模型 ,超声速射流采用S—A湍流模型 ,计算结果与实验较吻合。在亚声速流动中 ,收缩喷嘴的收缩角大小会影响其对射流的阻滞效果 ,内部流道形线设计为维多辛斯基曲线可以获得更好的流场动特性参数 ,有利于提高喷嘴的工作效率。在超声速流动中 ,喷嘴流道型线对出口膨胀波的角度与强弱影响较大 ,要根据射流的有效作用区域选择合适的喷嘴 ,才能使能量的损失最小。若要获得较佳的外部流场参数 。

大型泵站蜗壳出水流道型线的优化与试验

对大型泵站蜗壳出水流道的型线进行了多方案的优化设计和试验研究:将导水锥型线进行了优化,在流道宽度不变的条件下,仅将出水室蜗壳段弧线曲率半径适当加大,同时延长扩散管的长度,减小扩散管出口及蜗壳断面流速.最终得到了水力性能优良的蜗壳出水流道型线方案.在模型比为10.27,叶片角度(-2°)和转速(1400 r/min)都保持不变的情况下,该流道形式的模型泵装置效率达到78%以上,比优化前提高了6个百分点,达到或已超过常用流道型式立式泵装置效率,为蜗壳进出水流道在大型低扬程泵站中推广和应用奠定了基础.

离心叶轮流道型线对气固两相流动的影响

以实验方法对旋转离心叶轮内气固两相流动进行了研究. 离心叶轮的磨损主要由叶片进口的冲击磨损和压力面的滑移磨损构成. 经对实验照片的分析可知,叶轮入口颗粒径向速度的大小是造成叶轮冲击磨损的主要原因.不同流道型线叶轮的对比结果可以证明,改变流道型线能有效地提高叶轮抗磨损的能力.

凸台类型对离散型流道叠片过滤器水头损失的影响

离散型流道叠片过滤器是一种水头损失相对较小的新型叠片过滤器,其叠片表面均匀分布的凸台结构是影响叠片过滤器水头损失的主要因素之一。为探明凸台类型对内部流场的影响并进一步降低离散型流道叠片过滤器的水头损失,通过物理试验与数值仿真,对比分析了初始的右三角形和优化新增的菱形、椭圆形、上三角形、下三角形等共5种凸台类型的离散型流道叠片过滤器的水头损失及流场分布特征。结果表明:将离散型流道叠片过滤器凸台类型设置为下三角形有利于减小水流主流区与凸台边壁的接触长度和凸台间湍动能强度,降低离散型流道叠片过滤器的水头损失;与初始右三角形凸台相比,4种优化的凸台与主流区接触长度的降幅为9.61%~36.73%,最大湍动能的降幅为25.87%~49.96%,其中下三角形凸台降幅分别为29.99%和49.96%;根据模拟计算可得右三角形凸台流道间水头损失系数最大,下三角形凸台流道间水头损失系数最小,其能量转换效率最高;清水条件下,下三角形凸台离散型流道叠片过滤器水头损失相比初始离散型流道叠片过滤器降低了14.89%~21.93%。研究结果可为离散型流道叠片过滤器的结构优化提供参考。

基于流体振荡器阵列的S型流道主动控制实验研究

本文针对一个典型的大折转角、大尺度S弯流道,设计并制造了一个由16个流体振荡器组成的大型阵列,并对S弯内部流动进行了主动控制实验研究。首先采用高频响热线风速仪、高精度质量流量计等手段测量了流体振荡器的频率、速度、流量等随进口压力的响应变化规律及其在大型阵列中的工作特性一致性。其次采用壁面压力采集、五孔探针等手段测量了不同激励条件下,S弯流道的壁面压力分布以及出口截面的总压分布情况。结果表明,所设计的脉冲型流体振荡器能够产生1 kHz以上,峰值速度高于300 m/s的高频高速振荡射流,且阵列中多个振荡器的流量、频率、振荡速度范围等工作特性保持了较好的一致性。流体振荡器阵列在S弯流道上壁面一弯前缘形成了一排开孔率仅为10%的脉冲射流孔,在与主流成45°射流角度、进口马赫数Ma=0.15,激励速度比uR=4.31条件下,仅使用激励质量流量比Cm=0.39%的激励质量流量,就使S弯流道的出口平均总压损失改善了10.6%。本研究验证了流体振荡器阵列控制大尺寸分离流动的高效能力。

流道构型对PEMFC综合性能的影响

为探究流道构型对质子交换膜燃料电池的性能影响,运用多物理场耦合软件COMSOL对比分析了阶梯流道与直流道、波浪流道三种流道在反应气体流速、阴极压降、电池产热、反应气体传质、极化曲线等方面的性能差异性。结果表明:阶梯流场最高阴极反应气体流速约为其余两种流场的1.65倍,压降约为其余两种流场的4倍;阶梯流道温度分布梯度多于其余两种流道,传质能力与波浪流道接近且强于直流道;三种流道峰值功率密度依次为:0.5219、0.5260与0.5298W/cm^(2),但考虑到三种流场的加工难易程度,阶梯流场综合性能优于其余两种流场。

模具参数对SS316L不锈钢双极板台阶型流道冲压成形损伤值的影响

针对超薄金属双极板流道冲压成形过程中出现的破裂缺陷,以厚度为0.1 mm的SS316L不锈钢双极板台阶型流道为研究对象,研究了基于Normalized Cockcroft&Latham损伤模型和响应面法的模具参数对台阶型流道冲压成形损伤值的影响规律,建立了以凸模圆角半径、凹模圆角半径和凸模流道高度为影响因素,台阶型流道的损伤值为目标的多元回归模型,并通过对比实验验证了回归模型预测的准确性,通过方差分析研究了各因素对损伤值的影响占比。结果表明,凸模流道高度对台阶型流道冲压成形损伤值的影响呈正相关且最为显著,其占比为62.32%,凹模圆角半径与凸模圆角半径对其损伤值的影响呈负相关,占比分别为22.33%和10.69%。通过优化模具参数,可以获得大深度无破裂的台阶型流道。

渐变型流道燃料电池热-电-力-化多场耦合数值模拟

本文设计了一种渐变型气体流道的平管型固体氧化物燃料电池(Solid oxide fuel cell,SOFC),并建立了热-电-力-化学多物理场耦合三维模型,模拟并对比分析了渐变型和蛇形两种不同流道结构在平管型固体氧化物燃料电池不同电压下的气体流速、温度、电流密度和热应力大小.结果表明,当电压高于0.7 V时,渐变型流道气摩尔分数相比蛇形流道情形增加了1.9%.在相同电压下,渐变型流道结构的电流密度增加了0.72%,渐变型流道情形的气体出口处流速增加了148%,且渐变型流道SOFC的温度场和热应力相比蛇形流道情形分别降低了8.7%和61.5%.

质子交换膜燃料电池阴极侧糖葫芦型流道数值模拟研究

阴极侧流道结构是影响质子交换膜燃料电池性能的主要因素之一。阴极侧流道需要将液态水及时排出燃料电池和使氧气尽可能多地流向阴极催化层,从而避免阴极水淹和传质损失现象发生。设计了1种糖葫芦型三维阴极侧流道。糖葫芦型流道是在传统直流道的基础上,增加弧形边梯形块而形成的。对阴极侧糖葫芦型流道进行模拟,结果表明:与传统直流道相比,糖葫芦型三维阴极侧流道高电流密度区域电流密度提高了约8%;并且由于糖葫芦型流道的特殊结构,气流以脉冲递减的形式向出口推进,传热传质得到明显增强。另外,还进一步探究了弧边梯形高度对整体性能的影响。

用于快速分离血浆的阶梯型螺旋微流道

为解决传统血液处理方法如离心和过滤等存在处理时间、分离纯度、堵塞性等方面限制的问题,设计一种高通量惯性微流控芯片,该芯片由阶梯型螺旋流道组成,可用于高浓度血浆分离.首先,采用COMSOL Multiphysics软件的层流和粒子追踪模块仿真研究阶梯型螺旋流道中粒子的聚焦特性.然后,通过实验研究了不同流量下聚苯乙烯粒子在流道中的惯性聚焦行为.最后,基于粒子聚焦实验结果,选择了一种优化结构的阶梯型螺旋流道,以用于不同浓度血液中血浆的分离应用.实验发现,在最优流量1.5 mL/min时,血细胞容积为0.9%和2.25%的血样中血细胞移除率分别达到(99.72±0.13)%和(99.44±0.17)%.当血细胞容积高达4.5%和9.0%时,该阶梯型螺旋流道仍然具有(97.02±0.56)%和(92.92±1.53)%的血细胞移除率.实验结果表明,阶梯型螺旋流道可以从高浓度血样中高效分离血浆.

泵站肘型流道大体积混凝土一次成型施工技术

为了解决泵站大体积肘型流道混凝土一次成型质量控制难度大的问题,依托引江济淮蜀山泵站工程,运用BIM技术实现对流道模板精细制作、可视化虚拟预拼装,利用Midas大体积混凝土水化分析模块提取施工温控相关参数,引进BLJ600-40B型履带式布料机进行泵站肘型流道混凝土浇筑施工,并利用无线温控监测系统收集、监控混凝土浇筑后内部温升变化,成功探索出一套泵站肘型流道大体积混凝土一次成型施工技术。

中小河道X型流道泵站设计浅析

传统具有双向引排功能的泵站需将泵站和水闸分开布置,使两端河道的水流能够平顺衔接,但传统的泵站结构布置型式较为疏散,占用的土地面积较大,后期泵站运行期的管理与围护也不够方便和集中。上述两种结构型式与传统的分开布置的结构型式相比,有着工程投资较经济、占用的土地面积较小和便于管理、运营等优点。

大型泵站虹吸式出水流道优化水力设计

采用三维紊流数值模拟的方法,揭示了大型泵站虹吸式出水流道内的三维流动形态;提出通过建立虹吸式出水流道几何模型并借助三维紊流数值模拟的方法,逐一改变流道几何尺寸、观察流态变化、逐步优化流道型线,以最终实现虹吸式出水流道的优化水力设计;通过专门设计的模型试验。

类文丘里十字型流道中的液滴流态分析

目的:研究类文丘里十字型流道中液滴流态形成原因。方法:采用流体体积法以及二维模型,对类文丘里十字型流道中液滴生成进行数值模拟。结果:通过改变毛细数和流量比,在类文丘里十字型流道中观察到三种典型流态,即挤压态、滴落态和射流态。各流态之间的形貌变化和压力呈现出不同规律。结论:毛细数和流量比的变化会改变液滴生成过程中的主导力,进而改变液滴生成流态。

大型潜水轴流泵站肘型流道设计与施工技术浅析

泵站作为水利工程的重要组成部分,在防洪、排涝方面发挥着重要的作用,泵站流道的设计和施工是整个泵站建设的重点和难点。以清水浦泵站为例,对泵站肘形流道的设计与施工工艺、特点难点、解决措施等问题进行探讨,提出设计方案及施工技术措施,为工程建设和运行提供依据。

空调喷口内部流道型线对射流流场的影响

利用FLUENT 6.1模拟软件对4种不同内部流道型线的喷口的流速分布、喷口轴线流速、喷口出口断面流速、喷口出口断面的总压及静压进行了数值模拟,对喷口内部流道型线对射流流场的影响进行了研究。

背压对缩放型流道涡轮动叶激波结构的影响

本文采用数值模拟的方法对具有缩放型流道动叶的涡轮级中的激波结构进行了数值研究。在近设计工况下,随叶高的不同,缩放型流道动叶尾缘的相对马赫数分布不同,尾缘燕尾型激波的强弱及其在相邻叶片吸力面的反射波也不同。由于叶片吸力面60%轴向弦长处为一内凹壁面,在该处将会产生一束较强的微弱压缩波,在叶片顶部,该微弱压缩波在通过燕尾波后不远处即发展为一较强的斜激波。随背压增加,动叶尾缘燕尾形激波及其在相邻叶片吸力面上反射波的强度会发生变化,一般来说会减弱,但叶顶由于微弱压缩波所形成的激波会得到强化。

芯体流道构型对全热交换器换热效果影响的数值分析

芯体是全热交换器的重要组成部分,是全热交换器进行热质交换的关键构件。对平板流道、三角流道翅片不导热、三角流道翅片导热3种情况下,全热交换器的热质交换进行了有限元模拟分析,结果表明:由于二次换热面的存在,三角流道翅片导热时,全热交换器的显热效率以及焓效率明显优于其他两种情况;而当进口风速大于0.8 m/s后,三角流道翅片不导热条件下的焓效率逐渐地略优于平板流道的焓效率,这主要是由于前者的潜热效率随着风速的增加而减少的幅度要小于平板流道造成的。

流道面积比与阴极流量对交叉型流道PEMFC性能的影响

建立三维PEMFC传输模型,分析阴极流道面积比与阴极流量对交叉型流道质子交换膜燃料电池局部传递特性与电池性能的影响,模型中考虑了液态水生成,以更接近电池实际操作状态.流道面积比代表燃料流动面积与电池总面积之比,较大的流道面积比可提高燃料直接扩散面积,使更多氧气通过扩散方式进入扩散层和催化层参与电化学反应,增进化学反应速率,增大局部电流密度,从而提升电池性能.但对于交叉型流道设计,模拟结果表明,由于流道中挡板的作用,燃料由自然扩散传质转变为强制对流传质,流道面积比的影响被消弱,最佳的电池性能出现在流道面积比为0.4时.结果也显示,提高阴极流量可改善电池性能.通过分析电池内部电流密度、氧气流量和液态水分布等局部传递特性,揭示了流道面积比与阴极流量对电池性能影响的内在原因.