基于Mixture多相流模型计算双流道泵全流道内固液两相湍流

采用Mixture多相流模型、扩展的标准k-ε湍流模型与SIMPLEC算法,应用计算流体力学软件Fluent对双流道泵全流道内的固液两相湍流进行了数值模拟,并将计算结果与清水单相流数值模拟及泵外特性性能试验进行了对比,揭示了不同粒径及颗粒体积浓度条件下双流道泵全流道内的固液两相流动规律。研究结果表明:在叶轮流道内,固相体积浓度分布极不均匀,颗粒主要集中于叶轮出口处的工作面和后盖板上,但是随着颗粒浓度和粒径的减小,会出现颗粒向背面迁移的趋势;在蜗壳流道内,颗粒主要集中于靠近蜗壳出口侧的流道区域,颗粒运动轨迹紊乱,少部分颗粒脱离叶轮后能直接从蜗壳出口流出,大部分颗粒撞击蜗壳壁面,留在蜗壳内转动数圈才能流出;颗粒浓度变化对固相的离析作用影响相对较小;粒径变化对固相的离析作用影响较大,粒径越大,颗粒撞击点愈加集中于叶轮工作面,固相的离析作用越明显;相同体积流量下,泵进出口总压差随颗粒浓度和粒径的增加而减小。

气液固三相湍流流动的E/E/L模型与模拟

采用基于双流体模型与粒子分散模型相结合的方法 ,建立了一个用于描述气液固三相湍流流动的Eulerian/Eulerian/Lagrangian模型 (简称E/E/L模型 ) .在Euler坐标系中考虑了气液两相 ,利用双流体模型来表述气液两相的相互关系 ;同时在Lagrange坐标系中考察了颗粒的运动 ,并把颗粒对气液两相的影响耦合于双流体模型中 .以流化床内气液固三相湍流流动为例进行的数值模拟结果与实验结果吻合良好 .所提出的模型及其模拟具有很好的准确性和可靠性 。

密相液固两相湍流中颗粒浓度分布的研究

分析了密相液固两相湍流中影响颗粒浓度分布的因素，在颗粒浓度控制方程中，计入了由于颗粒相湍流强度分布的不均匀而引起的颗粒浓度湍流对流输运项，从而避免了原方程不能预测颗粒浓度可以逆梯度湍流输运的局限性。由竖直上升管中密相液固两相湍流流动的数值计算表明，本文模型所预测的颗粒浓度分布与实际情况符合较好。

卡鲁塞尔氧化沟液-固两相流动混合物模型与两相水力特性模拟

采用CFD数值计算的方法研究了卡鲁塞尔氧化沟工艺的污水-污泥两相水力特性.将污泥沉降模型进行湍流影响修正后与两相湍流混合物模型耦合,建立了氧化沟液固两相湍流混合物模型,实现了垂向上液固两相运动的分离;利用计算流体软件Fluent对工业规模污水厂氧化沟的污水-污泥两相流速进行模拟,结果表明,两相流混合物模型较好地揭示了氧化沟内混合液流场和污泥的分布情况,污泥浓度与流速呈负相关.

低比转速离心泵叶轮内固液两相流的数值分析

为了分析离心叶轮内固液流动特性,采用M ixture多相流模型,扩展的标准κε湍流方程与SIMPLEC算法,应用流体动力学软件Fluent对低比转速离心泵叶轮内固液两相湍流进行了数值模拟.分析了多种粒径及浓度条件下的固相体积浓度分布规律.当颗粒直径较小和泥沙浓度较低时,固粒在叶轮出口附近会出现向叶轮背面迁移的趋势;但在离心泵叶轮固液两相流动中,固体颗粒还是主要集中于叶轮工作面,因而会加剧叶轮工作面磨损破坏速度.数值结果表明,在相同的泥沙颗粒直径条件下,水泵扬程随着含沙水流中泥沙浓度的增大而下降.

叶片圆盘泵固液两相流动规律数值模拟

为研究叶片圆盘泵内流动规律,将叶片圆盘泵叶轮分为无叶区和叶片区,采用多重参考坐标系法模拟叶轮在泵体内的转动。采用Eulerian多相流模型、RNGk-ε湍流模型与SIMPLEC算法,利用Fluent软件对叶片圆盘泵内固液两相湍流进行数值模拟。在水力性能试验验证的基础上,得到叶轮无叶区和叶片区内压力和速度变化规律,以及固相体积分数分布规律。结果表明:旋流是叶轮无叶区内主要流动方式,无叶区内较大部分是低压区,存在叶片区高能流体流向无叶区的轴向流动;固相颗粒大部分集中于无叶区,叶片区颗粒浓度最高是在叶轮出口叶片工作面靠近无叶区处。分析认为大部分固体颗粒直接从无叶区排出而不经过叶轮叶片区是叶片圆盘泵具有良好固相通流能力而又对叶轮磨损较小的原因。

圆盘泵叶轮结构改进及固液两相流的数值模拟

针对混输圆盘泵在输送原油介质时存在的扬程和效率低下的状况,在原有叶轮的基础上进行了结构改进,并采用欧拉多相流模型,标准k-ε湍流方程与SIMPLE算法对改进后的圆盘泵内部固液两相湍流进行了数值模拟,得到泵内流场压力和速度的变化规律,以及不同固相颗粒浓度与泵的扬程、效率和出口质量流量的关系曲线.结果表明:流体在从泵进口到出口的过程中,静压和总压持续上升,最高压力出现在蜗壳螺旋段与扩散段结合处的外壁面处;固相颗粒主要集中在叶片工作面,从而会加剧叶轮叶片的磨损破坏速度;泵的扬程和效率随着固相颗粒浓度的增大而略有增加,通过比较改进前后圆盘泵的扬程曲线发现,改进后的泵的扬程提高明显.

渣浆泵叶轮中固液两相湍流的计算和实验

为了深入了解渣浆泵叶轮中固液两相流流态，利用连续湍动能ｋ方程、耗散率ε方程及湍流代数型Ａρ模型（ｋ－ε－Ａｐ湍流模型）及ＳＩＭＰＬＥＣ算法，计算了渣浆泵叶轮内部的固液两相湍流。计算了渣浆泵叶轮内固液两相流动的主要流动参数。比较了固液两相流动下的压力分布的计算结果与叶轮中压力分布的量测数据，以及叶轮中的流速分布的计算结果与ＰＩＶ技术的试验结果，证明了计算方法和程序的可靠性。研究结果表明：在稀释的固液两相流条件下，固相的存在对液相的流态影响很小，但会造成叶轮出口压力的降低。固相浓度越高，叶轮出口压力降低越多。

准直管磨料射流喷头内流的数值模拟

基于多相流动的拉格朗日离散相模型,应用FLUENT软件对准直管磨料射流准直管静止不动、入口带圆锥收敛段的直管磨料喷头内部等温、不可压缩、稳态、液固湍流进行了数值模拟.连续相采用三维不可压缩稳态雷诺时均N-S方程,湍流模型采用标准的k-ε模型,代数方程组采用分离解方法,通过SIMPLE算法求解压力速度耦合;离散相采用拉格朗日方法追踪颗粒运动轨迹;收敛残差为10-4.研究表明,喷头混合室内存在2个环形回流区,室内连续相呈非轴对称流动.当准直管磨料射流用于切割工作时,磨料入口应略靠近混合室的出口侧;用于超细粉碎工作时,磨料入口应略靠近混合室入口侧.

前混合磨料射流喷嘴内流的数值模拟研究

基于多相流动的拉格朗日离散相模型,应用FLUENT软件对前混合磨料射流出口带圆柱段的圆锥收敛形喷嘴内部等温、不可压缩、稳态、液固湍流进行了数值模拟。连续相采用三维不可压缩稳态雷诺时均NS方程,湍流模型采用标准的kε模型,代数方程组采用分离解方法,通过SIMPLE算法求解压力速度耦合;离散相采用拉格朗日方法追踪颗粒运动轨迹;收敛残差为10-4。给出了颗粒初始位置对颗粒的运动速度和运动轨迹的影响规律,数值模拟结果对前混合磨料射流喷嘴的优化设计和工程应用具有很好的指导意义和参考价值。

后混合水射流喷丸喷头内流数值模拟

为研究玻璃珠弹丸在后混合水射流喷丸喷头内的运动轨迹和速度特性,根据液固两相流动的拉格朗日离散相模型,应用FLUENT软件对喷头内液固湍流进行了数值模拟,得到了连续相的轴向速度和轴向动压强,获得了弹丸的运动轨迹和弹丸的轴向速度随行程及时间的变化规律。结果表明,连续相在喷头混合室入口处存在环形回流区,在混合室内呈非对称流动;弹丸在喷头内的轴向速度沿行程分为4个阶段,依次是弹丸在混合室内的回流段、弹丸第1次加速段、弹丸在环形回流区的减速段和弹丸第2次加速段,其在弹丸喷嘴出口截面上靠近轴心的轴向速度达到连续相轴心最大轴向速度的94.77%。

新型圆盘泵叶轮设计及其性能预测

针对原有叶片圆盘泵扬程和效率较低的状况,在原有叶轮的基础上进行了结构改型,采用多重参考坐标系法模拟叶轮在泵内旋转。利用Eulerian多相流模型、标准κ-ε湍流模型与SIMPLEC算法对改型前、后叶片圆盘泵进行数值模拟,得出改型前、后叶片圆盘泵在清水介质条件下的效率和扬程水力性能曲线,分析不同圆弧过渡角度及轴向伸出长度对泵水力性能影响,对比分析改进前、后叶轮的抗气蚀性能;并得出改进前、后叶片圆盘泵在固液两相流条件下的固相颗粒体积分布云图。结果表明:改型后的叶片圆盘泵模型不仅具有改进前叶片圆盘泵的优点,且效率、扬程及抗气蚀性能均高于改型前叶片圆盘泵。

磨粒流研抛不锈钢弯头内壁流场仿真分析

针对磨粒流在弯管类零件中抛光效果受压强影响磨削不均匀的问题,采用固-液两相湍流模型,对不同初始压强条件下弯头内磨粒流流场特性进行数值模拟研究。通过运用ANSYS Fluent15.0软件,对比4种不同初始压强条件下的动态压强、壁面剪切应力及磨粒流速度的分布,分析抛光效果的变化情况。研究结果表明:适当增加初始压强可提高内壁抛光效果,内侧壁面抛光效果明显优于外侧壁面,为实际研抛不锈钢弯头提供了可靠依据。

一种模拟面板砂砾石坝漫顶溃决的动床耦合分析模型

在分析面板砂砾石坝漫顶溃决特点的基础上,建立了一种模拟面板砂砾石坝漫顶溃决过程的动床耦合分析模型。该模型采用了固液两相湍流数学模型,通过流体体积法(VOF)进行自由表面的追踪,可准确模拟水流运动。其中的泥沙启动模块考虑了漩涡水流的剪应力、底沙表面的法向向量以及泥沙水下休止角等因素的影响。求解方面采用了较为成熟的结构网格和控制体积法。水槽试验和数学模型计算验证表明,该模型能够细致、准确地模拟面板砂砾石坝溃决的整个过程,清晰刻画陡坎式漩涡水流向内淘刷的侵蚀方式,还能合理地反映面板、水流与床面变形三者之间相互作用的复杂关系,可为进一步深入研究面板砂砾石坝溃坝机理提供有利工具。