Numerical Investigation on Flow Pattern of Air-Oil with Different Viscosities Lubrication

In the present work, the performance of oil-air two-phase flow under different lubricant oils was investigated. The simulation method was applied to study the influence of the oil viscosity on the flow pattern, velocity distribution and Re number in oil-air lubrication by FLUENT software with VOF model to acquire the working performance of oil-air lubrication for high-speed ball bearing. This method was used to obtain the optimum lubrication conditions of high-speed ball bearing. The optimum operating conditions that produce the optimum flow pattern were provided. The optimum annular flow was obtained by PAO6 oil with the low viscosity. Reynolds number influences the fluid shape and distribution of oil and air in pipe. The annular flow can be formed when Reynolds number is an appropriate value. The velocity distribution of oil-air two-phase flow at outlet was also discussed by different oil viscosities. The simulating results show that due to the effect of the oil viscosity and flow pattern the velocity decreased and expanded gradually close to the pipe wall, and the velocity increased close to the central pipe. The simulation results provide the proposal for the design and operation of oil-air two-phase flow lubrication experiments in the present work. This work provides a useful method in designing oil-air lubrication with the optimum flow pattern and the optimum operating conditions.

电流体喷印相邻喷嘴射流干扰机理与抑制探讨

针对多喷嘴式电流体喷印系统中相邻喷嘴之间的带电射流干扰问题,建立电液耦合作用下的射流喷射的数值仿真模型。采用控制变量法揭示了相邻喷嘴锥射流产生干扰的原因及工作电压、供液流量和相邻间距对于射流干扰程度的影响规律。初步探讨了一种基于环形气流辅助喷射的射流干扰抑制方法,建立了气—电—液多场耦合作用下的射流喷射的数值仿真模型。通过研究不同气流速度对于射流喷射的影响规律,结果表明:射流偏斜角随着电极电压的增大而增大,随喷嘴间距的增大而减小,随溶液流量的改变不明显。在合理的工艺条件下,射流能够垂直喷射到基底上。适当的辅助气流输入(5~25m/s)可有效抑制喷嘴锥射流因电致斥力产生的干扰。当气流速度超过临界阈值(25m/s)后,辅助气流对喷嘴锥射流容易带来额外的不稳定性和不可控性。

油气润滑气液两相环状流流动特性分析

建立油气润滑气液两相环状流的数学模型,通过Fluent仿真,研究水平管内环状流的形成机制以及油气流速对其影响趋势。结果表明:气液两相流型随气相速度的变化,从分层流向环状流和雾状流转变,其中分层流向环状流的转变是附壁效应和气相涡旋流动的结果,环状流向雾状流的转变是气相撕裂油相形成细小油滴,并均匀混合的结果;在一定范围内最短进口长度和气速成正比关系。

水平管内煤油和空气的混合物流动传热特性的研究

对煤油和空气的混合流体在水平管 ( 19mm× 2 .5mm)内加热时的两相流动进行了实验研究 .实验范围 :空气质量分数为 3%～ 50 % ;混合流体的质量流量为 12 7～ 10 0 0kg/h ;入口压力为0 .135～ 0 .35MPa .采用分相模型对高含气率时的环状流动进行理论分析 ,得到了在高含气率的水平管内 ,煤油不产生相变时两相流动传热和阻力计算的半经验、半理论的准则方程 ,所得到的结果为加氢换热器的设计提供了可靠的依据 .

涡流空气分级机环形区流场的实验研究

为优化涡流空气分级机内的流场,提高分级机性能,研究了涡流空气分级机蜗壳内加水平隔板和不加水平隔板2种结构对分级精度的影响。2种结构分级机环形区流场的激光多普勒测速计测量结果表明:在涡流空气分级机蜗壳内加隔板后,减小了环形区气流的轴向速度,沿转笼轴线方向,切向速度分布趋于均匀一致,流场稳定。重质CaCO3物料实验表明:在所试验的风速和转速范围内,采用较高转速分级,加隔板分级精度降低。环形区内适当的湍流能够提高物料的分散性,对提高分级精度有利。

空气雾化钻井环空携岩流动试验研究

在空气雾化钻井中 ,井眼环空携岩流动是一种典型的气、液、固多相流动 ,其机理和规律十分复杂。在空气雾化钻井实践中 ,经常出现钻井生产无法顺利进行的情况 ,轻则带屑不好 ,钻井效率低 ;重则井眼段塞、井壁垮塌、引发卡钻、井下爆炸等事故。显然 ,井眼环空携岩问题是空气雾化钻井必须解决的基础理论问题。根据满足工程精度的原则 ,利用空气雾化钻井环空流动试验研究对一维高载荷流动模型进行了验证 。

空气钻井最小注气量的计算及其影响参数

空气钻井广泛应用的同时也出现了许多使生产无法顺利进行的情况,包括气体携屑困难、井眼堵塞、井壁失稳、井下爆炸等。解决这些问题的关键技术之一就是最小注气量的确定。在Guo模型的基础上确定了计算最小注气量的计算公式,分析了环空气体的流速和环空压力,并对修正模型与实际现场比较出现的偏差进行研究分析,完善了空气钻井理论,对现场实践具有指导意义。

油气润滑系统中环状流流动均匀性研究

引入孙立成提出的齐斯霍姆常数c的计算式,利用齐斯霍姆两相流压降计算方法得到了油气润滑工况下的水平管内油气环状流压降沿管路轴向分布的整体趋势;并利用Fluent仿真平台得到了油气环状流在不同工况下的压降和液膜沿管路轴向分布的均匀特性。研究结果表明,压力降和液膜厚度的仿真结果与理论计算值有一定吻合度;随着气相速度的增大,压力降和液膜厚度的波动性越来越大,该结果为油气润滑运输中油液的预测及控制提供了依据。

气-水环状流携带液滴粒径几何特性的测量

用激光衍射技术测量了水平管内空气－水环状流携带液滴的粒径几何分布特性，得到了Ｓａｕｔｅｒ平均直径、体积平均直径、体积分数、折算表面积等描述粒径几何特性的参数；用双参数模型描述了液滴粒径的分布，研究了折算气速、液相折算雷诺数对液滴粒径分布的影响；并利用双平行电导探针测量了气液界面波，根据界面结构分析了环状流中液滴携带的方式．

综掘工作面风幕集尘风机除尘系统设计及试验研究

为了解决煤矿综掘工作面掘进过程中粉尘浓度过高,影响矿井安全生产的问题,设计了一种利用风幕集尘风机形成合理的控尘流场,防止综掘工作面高浓度含尘风流外溢的新型高效的风幕集尘风机除尘系统。基于流体力学理论和势流叠加原理,建立了受限空间内风机流场的数学模型,为了验证数学模型的合理性,进而在地面搭建了宽2.8 m、高2.3 m、长12 m的模拟巷道进行了风幕射流速度衰减试验。结果表明:风幕射流出口速度初期衰减较快,后期衰减变缓,数学模型所计算理论风速与实测风速基本一致,数学模型正确可靠;整体径向射流风幕需要封住的空间断面内,实测风速都在2 m/s以上,能够有效抑制粉尘颗粒向外逸散,可以在煤矿井下实际安装应用。

基于风幕技术的厨房油烟治理及净化试验研究

为了治理厨房油烟污染,通过分析厨房油烟产生的机理及特点,设计一种基于风幕技术形成的控烟流场,可防止厨房油烟外溢的新型风幕吸油烟机。提出风幕吸油烟机的"闭合流场"理论,依据空气动力学、流体力学和势流叠加原理,建立了闭合流场的数学模型。经厨房试验表明,风幕射流出口速度初期衰减较快,后期衰减变缓,流场各点理论风速与实测风速基本吻合,数学模型合理可靠;当射流初速度为2m/s时,风幕吸油烟机的控烟吸程为1.5~1.7m,排烟控制区域中风速均在0.38m/s以上,能够有效抑制厨房油烟向外逸散;油烟机开启前后呼吸带处PM2.5的平均质量浓度由80.6mg/m^3降到了5.3mg/m^3,并结合实际厨房状况及大气环保要求,提出了综合油烟净化处理系统方案。

油气润滑环状流在突缩管内的流动特性研究

基于Fluent仿真软件,并定义了一种突缩系数,对不同气速和不同突缩系数下的油气润滑中油气两相环状流流经突缩管的流动过程进行仿真。通过仿真计算得到了突缩管内的油膜分布图,压降曲线以及速度分布图。

低渗透疏水性煤层综掘工作面综合防尘技术研究

根据王家岭煤矿综掘工作面煤层干燥、煤尘湿润性差、生产进度快的特点,基于原防尘措施,结合工作面产尘规律及掘进工作面风流流场分布,开展了低压大流量喷雾工艺改进、通风除尘系统配套工艺优化等研究,研制了一套高效适用的综合防尘技术及装备,得到了适合于该煤层的高效环保型降尘剂配方及其最适宜的添加质量分数为0.5%,满足了工作面快速掘进需要。采用该降尘技术可将综掘工作面总粉尘控制到42mg/m^3,大幅降低了矿井粉尘灾害,提高了矿井的抗灾能力;同时,整个工作面视野清晰,保障了作业人员作业安全;将呼吸性总粉尘浓度控制在12.7 mg/m^3以内,极大地改善了作业人员的工作环境,减小了粉尘对人员的健康伤害。

油气润滑环状流在圆弧型三通管中的分配特性

运用FLUENT仿真软件对改进的三通管道进行了数值模拟,得出了管中流场的压力场和速度场的分布图,研究了油气润滑环状流在圆弧型三通管中的分配特性,并通过数值计算验证了设计的合理性,有效的避免康达效应对油气环状流分配的影响。结果表明:与T型三通管道相比,圆弧型三通管道的气液相分流系数较为稳定,接近于理想值,对油液的分配更为均匀,稳定性更好。此外,圆弧型三通管道更有利于油气环状流的均匀分配,可有效优化流场,该结果将为油气润滑系统中管路结构设计与加工提供科学依据。

喷嘴结构对油气润滑环状流特性的影响

油气润滑供油连续性与稳定性实际表现为输油管内部环状流的油膜连续性及油液波动程度的变化,为了研究喷嘴结构对油气润滑输油管内环状流特性的影响,基于气液两相流基本理论,利用流体力学计算软件FLUENT中VOF模型对高速滚动轴承油气润滑输油管中的油气分布状态及速度变化进行数值仿真。研究喷嘴结构参数对输油管中油气环状流特性的影响,得到了喷嘴结构参数对油气润滑环状流特性的影响关系。结果表明:影响油气润滑系统环状流特性的主要因素是喷嘴的入口和出口直径,两者越接近,对环状流特性影响越小;喷嘴突缩角对油气环状流特性的影响较小;通过研究喷嘴结构与油气环状流的影响关系,为喷嘴结构优化设计及油气润滑输油管内部流场的分析提供了理论基础与依据。

泄洪竖井内水气两相流特性数学模型适宜性研究

为明晰数学模型对泄洪竖井内水气两相流模拟的适宜性,以公伯峡水电站泄洪竖井为例,结合模型试验结果,研究了3种不同数学模型对环形掺气坎下部竖井内流态、压强、流速、通风量、掺气浓度等特性模拟的适宜性。结果表明,局部-VOF模型适宜于模拟竖井内空腔区和水气混掺区流态、环状空腔长度和断面掺气浓度;局部-混合模型能较好地模拟水气两相流衰减,因而对水气掺混区下部壁面压强和流速的模拟具有较好的适宜性;整体-VOF模型对环形通气孔通风量的模拟效果较好,可为通气孔的设计和风速的计算提供有益参考。可见针对泄洪竖井内的不同参数,应灵活选用不同的数学模型进行模拟。

油气润滑系统中环状流流过突扩管时的流动特性

基于Fluent软件分析了油气润滑工况下环状流流过突扩管时的压力和油膜变化特点。结果表明,油气环状流流过突扩管时压力和油膜会发生突变,且突变的位置不会受到入口气速的影响,但是其变化的强度与入口气速的大小呈正比;油气环状流的液膜在管路突扩前分布的部分分布较为均匀,而在管路突扩后的分布受到气速和管径的影响较大,较大的气速和突扩管径会使环状液膜分散的程度增大。

电-袋除尘装置环形结构中的流场研究

根据静电学和流体力学理论,利用CFD软件,对圆柱形电-袋除尘装置中的气流分布情况进行研究。研究结果表明,除尘装置的内外圆收尘板间的气流速度呈梯度分布,有利于粉尘颗粒在内外圆收尘板上的沉降,但电场区后端处的气流分布不均匀,不利于过滤收尘。过滤风速与滤袋长度呈正相关,影响滤袋寿命。滤袋下方的集灰区存在漩涡,气流对集灰斗箱体产生了严重的冲刷,导致二次扬尘。

采用环状流实现均匀分配的空调器分流器研究

为了解决空调器中多流路换热器内制冷剂分配不均的问题,本文设计了一种可均匀分配两相制冷剂的新型分流器样件,并进行了可视化实验。该分流器以环状流并均匀分配环状流为基本思路,具体设计方法是提出分流器进口管结构的计算方法实现环状流的构建,并通过设计新型进、出口管的连接结构实现环状流的均匀分配。实验结果表明:当制冷剂的质量流量为14~22 g/s时,水平、倾斜和竖直安装的新型分流器的质量流量不均匀度比传统圆锥式分流器分别下降10%~24%、14%~27%和24%~47%。基于环状流整流的新型分流器的分配性能优于目前最常用的圆锥式分流器。

300MW机组输灰系统优化改造

分析了某电厂300MW机组投产以来输灰系统运行不正常、管道异常堵管的状况,根据出现的问题提出了针对性的改进措施,改造效果良好。