双组元推力器喷注角度对液膜分布的影响分析

为了研究双组元推力器喷注角度对液膜分布的影响,基于气液两相模型建立某型双组元(MMH/NTO)推力器燃烧室内雾化、液膜、流动的数学模型,忽略了燃烧过程,同时假设喷注推进剂全部为NTO,采用有限体积的数值方法计算了不同喷注角度下燃烧室壁面液膜的分布情况.通过分析计算结果得出随着喷注角度的增加,液膜区域向喷注壁面靠近;不同喷注角度下的液膜长度均为30mm左右,喷注半角为45°～55°时,液膜平均厚度变化明显.

预测水平管气液两相环状流液膜分布的简化模型

对环状流切向动量方程进行了化简,忽略了二次流引起的剪切应力、静压梯度,同时不考虑液相夹带的影响,得到一个简化的水平管环状流液膜分布模型。在测试段直径为40mm的两相流实验环道上进行了试验,采用新型电容探针测量了与管底部夹角分别为0°,45°,90°,135°,180°共5个周向位置处的液膜厚度。模型预测值与试验结果和文献数据相符。与传统预测方法相比,该模型只需要气液相流量作为输入参数,从而大大简化了运算。

基于环-岛阵列式传感器的螺旋管内环状流中液膜分布特性研究

螺旋管内液膜厚度的空间分布形式直接影响螺旋管式蒸汽发生器环状流动区的传热性能。本文基于自主研制的非侵入接触式环-岛阵列式传感器,对不同结构立式螺旋管内环状流中液膜的三维时空分布特性进行了实验研究。根据较厚液膜在管道周向出现的位置,定义了4种典型的液膜分布形式,包括重力主导的底部分布、液相离心力主导的外侧分布、气相离心力主导的内侧分布以及二次流主导的内-外侧分布。系统分析了气液流速、螺旋直径和螺旋节距对液膜分布形式的影响,基于修正的Dean数De^(*)和修正的Lockhart-Martinelli参数X^(*),绘制了液膜流动通用子流型图,并提出了不同液膜分布区的转变判据。

近零排放火电厂烟囱壁面冷凝水液膜分布数值模拟

基于CFD方法,采用Eulerian Wall Film模型与Mixture模型耦合,模拟了某近零排放百万机组湿式静电除尘器出口饱和湿烟气在烟道和双内筒套筒钛板烟囱壁面冷凝水液膜的分布特征。计算得出极端气候该机组锅炉最大连续蒸发量工况下,烟囱膨胀节上部凝结水总量12.99t/h,膨胀节下部凝结水总量1.75t/h;并分析了液膜最容易被烟气二次夹带的区域为烟囱入口处的烟囱内壁、膨胀节处内壁以及近烟囱的净烟道顶部。

钛椭圆低肋横槽管外降膜蒸发流热特性

为提高钛椭圆低肋横槽管外降膜蒸发器传热效率,在试验验证基础上对椭圆系数E在1.0~2.0内管外液膜流热特性进行多相流数值模拟。结果表明:管外液膜分布均存在不同程度干斑,且液膜在临近干斑处较其他区域增厚明显,当E为1.2时液膜覆盖率最高;液膜沿轴/周向均减速铺展,当E为1.0和1.8时管上端液膜速度在无量纲轴向长度Z*为-0.25~-0.375及0.25~0.375之间骤减,液膜厚度沿轴向从喷淋口正下方位置向喷淋口远端变化趋势为先减小后增大;最大传热系数随着E增大而增大,管壁在液膜与干斑交界区域附近传热系数最高;平均传热系数先增大后减小,相较圆管,E为1.2和2.0时平均传热系数分别增大34.5%和15.7%;槽内汽含率分布与液膜分布呈相反规律,液膜整体汽含率随E的增大先增大后减小,槽内/外平均汽含率差值随E增加而增大。

顺、叉排柱状流型液膜铺展与液膜厚度分布规律研究

为研究柱状流动在横管外表面的流动特性,利用Fluent软件,采用VOF模型对横管降膜过程中的柱状流动过程进行三维数值模拟。模拟结果显示：由于Re的差异,柱状流动可分为顺排流动和叉排流动;顺排流动中,两液柱之间出现波谷现象;叉排流动中,两液柱之间出现波峰现象。液体的物性参数影响横管外的液膜铺展和厚度分布规律。

高雷诺数下洗涤冷却管内垂直环状降膜流动传热

为了研究高雷诺数(R_(e)=1.81×10^(4)~4.23×10^(4))下洗涤冷却管内降液膜的传热特性与机理,对管内液膜厚度分布与传热过程进行模拟计算。研究结果表明,槽缝宽度与液膜Re越大,液膜越厚;液相出口温度随壁面温度而上升,最大传热系数约为3.7×10^(3)W·(m^(2)·K)^(-1);传热系数随进口温度上升而下降,最大传热系数约为8.3×10^(3)·W(m^(2)·K)^(-1);液膜Re的增加使传热系数上升,最大传热系数约为9.4×10^(3)W·(m^(2)·K)^(-1);表征传热系数h+与液膜Re近似于正比例关系;通过研究气液两相传热发现,传热过程在液膜入口段0~0.1 m处最剧烈;传热系数随气相温度上升而先升高后降低,最大传热系数约为899 W×(m^(2)·K)^(-1);计算数据与试验关联式的最小误差约在10%之内。

管束排列方式及管间距对水平管外液体成膜情况的影响分析

针对水平管降膜蒸发器管外液体的成膜情况,采用数值模拟方法,分析了管束排列方式及管间距等结构参数对水平管外液体成膜情况的影响。结果表明:管束布置方式、管间距对顶排管的影响不大,对于顶排管以下的管排来说,叉排方式时的液膜厚度要明显小于顺排方式的液膜厚度;随着管间距的增大,第二根管壁上的液膜厚度逐渐减小。

固体 PCM 在热球体外表面上接触融解时液膜厚度变化规律的研究

基于润滑近似理论和Ｎｕｓｓｅｌｔ液膜流动理论建立了一个描述固体相变材料在热球体外表面上接触融解的数理模型。由于更准确地应用了固液两相界面处能量平衡关系式，所以求解所得的融解液液膜厚度分布更合理。据此模型，还指出了文献中模型存在的问题及其得到错误液膜厚度分布的原因。

横向气流作用的水平管降膜厚度分布研究

液膜厚度是反映水平管外液膜流动特性的重要参数之一。本文采用空气–水体系和电导探针法实验研究了管间柱状流条件下轴向和周向液膜厚度分布,分析了横向气流对液膜厚度分布的影响机理。结果表明,无气流作用时,波峰处周向液膜厚度随周向角增大先减小后增大,最小值在100°~120°区间,相邻波峰间轴向液膜厚度先增大后减少;横向气流作用时,迎风面液膜厚度在周向角30°~90°内增大、90°~150°内减小,背风面液膜厚度增大,而轴向迎风面液膜厚度波峰范围和铺展面积增加,背风面变化不显著。

制冷用水平管降膜蒸发器流动特性及结构参数的研究进展

水平管降膜蒸发器因其低制冷剂充注量和高效换热等显著优势,逐步应用于中、大型冷水及热泵机组。结合国内外的相关研究成果,以水平管降膜流动的机理和蒸发器的换热性能为关注点,阐述了制冷剂在管间和管外的流动特性,分析了布液器、管径、强化换热管及管束布置等结构参数对传热性能的影响,并对水平管降膜蒸发器的结构优化策略进行了总结。

水平管外冷态降膜流动特性研究

采用VOF(volume of fluid)方法建立水平管外冷态降膜流动的计算模型,对冷态液膜流动条件下水平管外的液膜厚度分布以及流体速度分布规律进行研究,分析喷淋密度、流动截面位置及壁面距离对速度场的影响。数值计算结果表明:液体喷淋密度越大,水平管外液膜的流动速度越快;在降膜液柱所在的截面处,液膜周向速度随周向角的增大而增大;在相邻降膜液柱的中间截面处,液膜周向速度随周向角的增大而增大,在30°~110°周向角内液膜周向速度快速增加,在120°~150°周向角内液膜周向速度变化较为平缓。

发动机进气系统水分离计算研究

自然降雨的雨滴粒径分布可通过Rosin-Rammler方程进行简化,由此可计算不同工况下发动机进气口的雨滴粒径范围。利用DPM-EWF耦合模型,可以较好的模拟进气道内的水滴颗粒轨迹和液膜分布,并由此提出提高进气道水分离效率的思路。

相邻液柱在横管外成膜规律的三维数值模拟

柱状流作为横管降膜流动的主要流型之一,因其流态稳定、润湿管壁效果好,传热系数较高等优点而常见于多种蒸发器的流型中。为了研究相邻液柱在管外铺展成膜的流动叠加过程和液膜在管外的分布规律,建立了相邻液柱的降膜流动三维物理模型。结果表明:相邻液柱在在下落至管壁后各自沿着横管轴向铺展润湿管壁,两侧液膜在轴向中间位置发生交汇叠加;中间位置处的液膜厚度值能达到平稳区域的2-3倍且越靠近轴向中间位置处液膜厚度值越大。

喷雾冷却沸腾传热强化试验

随喷雾流量及过热度增加,热流密度增大,但热表面中心干涸区变大、液膜覆盖区减小,表面利用率降低,传热性能有提升空间。基于此,通过改变单喷嘴高度、设计微孔阵列喷嘴两种途径,探讨热表面液膜均匀性和喷雾冲击强度对传热的影响规律。结果表明单喷嘴高度存在最佳值(4 mm),此时热表面无干涸区,喷雾冷却沸腾传热性能最强;与喷嘴高度6 mm相比,在喷雾流量为50 mL/min、过热度为20 K时,热流密度提高了13%;微孔阵列喷嘴形成的液膜分布更均匀,使得表面温度也较均匀,当过热度大于10 K,微孔阵列喷雾传热性能更优,比上述工况下单喷嘴的热流密度提高16%。强烈冲击的均匀薄液膜是决定喷雾冷却沸腾传热的关键,为进一步强化喷雾冷却沸腾传热提供了可行的方向。

气液叉流竖管降膜热质塔的传热传质数值模拟

建立气液叉流条件下,竖管降膜传热传质的溶液-水蒸气-空气多相流模型,对单根竖管降膜传热传质过程进行了数值模拟,探讨不同气流速度下管外液膜分布及热质传递规律。随着横掠气流速度的增大,管外液膜迎风侧出现破断,且破断点随气流速度增大迅速上移;各管段蒸发量由上往下呈递减趋势;管壁总换热量和蒸发量随气流速度的增大先增大后减小,管壁换热量在气流速度为0.3 m/s时达最大值,液膜蒸发量在气流速度为0.6 m/s时达最大值。

水平管降膜流动的研究

本文对水平管降膜的流动形态、管束排列、表面形状、泰勒波长、数值模拟及实验研究分别进行了综述性介绍，对国内外学者的研究内容进行了总结，并且进一步提出值得关注和研究的方向。

非零压差边界下间隙流动雷诺方程近似解析解

为了获得间隙密封、滑动轴承等的液膜压力分布解析表达式,将间隙流动雷诺方程的解析解表示为特解和通解之和,其中特解表示为周向坐标函数和轴向坐标函数之和,通解表示为周向坐标函数和轴向坐标函数之积,结合分离变量法和非零压差边界条件,推导获得间隙流动雷诺方程的近似解析解。基于近似解析解计算间隙密封的液膜承载力和偏位角等参数,并与采用有限差分法的计算结果对比,其中液膜承载力偏差小于5%,偏位角偏差小于3°,而计算效率提高了数百倍。