荷电颗粒在旋转环形通道内分离性能研究

为研究带电旋转环形通道内荷电颗粒的运动和沉积特性,本文使用计算流体力学两相流离散颗粒法对带电旋转环形通道内的荷电颗粒的运动过程进行了模拟。根据模拟结果分析了不同粒径、电压、入口雷诺数和通道长径比等参数对荷电颗粒运动和沉积的影响,研究了荷电颗粒在旋转通道内离心力与电场力之间的竞争关系,探索了离心力和电场力导致的荷电颗粒运动和沉积变化的规律。结果表明,单个不同粒径颗粒具有不同的颗粒逃逸电压区间,区间的大小随着颗粒粒径的增大而增大,且区间的宽度随着通道长径比的增大将会明显变小;多个颗粒的逃逸率曲线,不同粒径的颗粒将会有不同程度的交叉,随着长径比的增大,颗粒逃逸率曲线的高度与交叉会有明显的减小,而随着转速的增大,颗粒逃逸率曲线的交叉会有一定程度的减小,且高度不会有明显变化。

环形通道排气流量调节装置设计研究

为反映轮盘动力源试验器的实时工作状态和气动性能,排气系统流量调节装置应尽可能接近试验件的出口。文中设计了一种在轮盘试验件出口处设置环形通道排气流量的调节装置。通过改变压缩气体的流通面积和试验件的排气流量,调节该试验器在工作范围内特定转速下的工作状态,满足了动力源的试验需求。

环腔流道太阳能空气吸热器的光-热转换特性研究

吸热器是太阳能聚光热利用系统中光-热能量转换的核心部件,文章针对一种简单结构的环腔流道吸热器,采用光线跟踪方法和计算流体力学方法实现光热耦合,建立了含石英窗环腔流道空气吸热器的耦合传热数值模型,探讨了碟式聚光器焦距、太阳直接辐射强度、质量流量、入口温度以及能流分布形式(非均匀与均匀能流分布)对光热转换性能的影响。研究表明:吸热器热效率和出口温度受焦距影响不大,但壁面峰值温度随焦距增大而急剧上升;热效率与质量流量呈正相关而与太阳直接辐射强度(Direct Normal Irradiance,DNI)呈负相关,出口温度反之,当DNI=800 W/m^(2),质量流量m=0.0166 kg/s时,吸热器综合热性能最优,热效率和出口温度分别为74.70%和478.74 K;出口温度受入口温度直接影响以几乎相同的差值变化,入口温度每升高50 K,热效率下降7.3%左右,该吸热器结构适用于中低温空气;能流分布均匀与否对出口温度及热效率影响不大,均匀能流分布下的吸热器壁面峰值温度反而略高于非均匀能流分布的。

W/O型乳化液在环形流道中的静电聚结机理与特性研究

基于自行设计的立式环形流道连续流动静电聚结试验装置和高压/高频交流电源,较为系统地研究了电压、频率、脉宽比、电场停留时间等参数对W/O型乳化液中分散相水颗粒静电聚结特性的影响。结果表明:电场停留时间和电压是影响水颗粒聚结效果的主要因素;频率、脉宽比对水颗粒聚结效果影响较小,但对电能消耗产生重要影响。因此必须结合特定的乳化液,综合考虑聚结效果、处理效率和能量消耗,选择合理的操作条件。

振动工况下环管内气液两相流参数分布实验研究

为模拟地震对反应堆堆芯内两相流动的影响,将振动产生装置与实验段结合,并利用电导探针技术实验研究了振动工况下环管内气液两相流局部参数的分布特性。振动装置所采用的偏心轮的偏心距为15.875mm,并可通过调节电机转速获得不同的振动周期。环管实验段内径和外径分别为19.1mm和38.1mm,总长度为2.32m。实验以空气和水为工质,流动工况覆盖了泡状流、弹状流及搅混流等流型。实验结果表明,振动对管内气液两相流局部参数如含气率和界面浓度等分布具有重要影响。随振动周期的减小,管内两相流参数分布发生明显变化。另外振动对低含气率的泡状流影响较大,随含气率的增加,流型逐渐向搅混流过度,振动对两相流参数的影响逐渐减小。

环形狭缝中沸腾传热特性的研究

从理论上分析了影响沸腾传热特性的各种因素,以间隙为 1 mm～2 mm的环形狭缝通道中流动沸腾传热的实验数据为基础,给出了三种计算环形狭缝中流动沸腾传热的准则关系式。分别将计算结果与实验数据进行了比较,找出了影响狭缝中沸腾传热的关键因素,确定了可以用来预测该实验范围内的流动沸腾传热的准则关系式。

竖直环形狭缝通道内环状流的预测模型

对竖直环形狭缝通道内环状流流动沸腾传热理论模型进行了分析,以液膜质量、动量和能量守恒方程为基础,结合汽芯动量方程建立了竖直环形狭缝通道内环状流的数学物理模型。对该模型进行数值求解,得出了液膜厚度、液膜内的速度分布和温度分布、内-外管的换热系数以及通道内压降值,并与实验值进行了比较。

螺旋管换热器同轴环形通道流动特性实验

对S/d0=2.0,S/d0=2.5和S/d0=3.0的同轴环形通道螺旋管换热器分别进行了流动特性及阻力特性的实验研究,并和圆形管道的理论值进行比较。得出流体流速、压力、流量及同轴环形通道的几何参数等对同轴环形通道流动特性的影响。结果表明:在环隙宽度S和螺旋管外径d0相同的条件下,随着雷诺数Re的增加,环形通道的进口阻力系数ξin、出口阻力系数ξout和总阻力系数ξz逐渐减小并逐渐趋于一定值;外圈环形通道的ξin、ξout、ξz均比中圈和内圈环形通道的大,但中圈和内圈环形通道的ξin、ξout、ξz相等;相同雷诺数条件下,S越小,流体在环形通道流动时,流体的进出口压力降ΔP就越大。

环状狭缝通道流动沸腾换热的实验研究

以蒸馏水为工质进行了实验研究。分析了影响流动总压降的因素,给出了计算摩擦压降的经验关系式,实验数据与计算结果误差约±15％,此关系式可以用来预测该实验范围内的摩擦压降。同时还给出了计算流动沸腾传热系数的经验关系式,实验数据与计算结果误差为-17％～13％,此关系式可以用来预测该实验范围内的流动沸腾传热系数。

环状狭缝通道流动沸腾压降的实验研究

以蒸馏水为工质 ,对压力范围 2 .0～ 3.5MPa ,质量流量 5～ 18kg/h ,热流密度 0～ 2 10kW /m2 ,间隙为1～ 2mm的环状狭缝通道中的流动沸腾进行了实验研究 .分析了影响流动总压降的诸因素 ,如进口压力、进口水温和质量流量等 .模拟出了计算摩擦压降的经验关系式 ,试验数据与计算结果误差约± 15 % 。

滑移流区内微环缝槽道中的层流流动与换热

本文针对微环缝槽道采用速度滑移和温度跳跃边界条件求解了不可压缩气体的Ｎ－Ｓ方程和能量方程，理论分析了微环缝槽道在单侧或双侧不同热流密度加热条件下的流动与层流换热特性，讨论了Ｋｎ数、内外径比对流动阻力及换热特性的影响。结果表明：滑移流区微环继通道内的流阻和Ｎｕｓｓｅｌｔ数明显低于连续流区；且随着Ｋｎ数的增加，流阻和Ｎｕｓｓｅｌｔ数均减小；但其随内外径比ｒ＊的变化趋势与连续流区相似。

基于CFD的水下采油树生产通道流动数值模拟

水下采油树生产通道是海洋油气井井底油气产出的通道,通过对通道进行开启和关闭以及节流实现对油气生产的控制。在介绍水下卧式采油树结构的基础上,运用CFD软件对水下采油树生产通道进行流体动力学三维数值模拟,研究液压驱动生产主阀开启和关闭的流动特性,并对生产通道的设计提出建议。建模时入口条件设置为速度入口边界条件,出口为压力出口边界条件,壁面为无滑移边界条件。分析结果表明,流体在直角拐弯处有较大的压降,设计时应尽量增大弯道角度和半径,合理布置采油树各部件,减少流道拐弯次数;闸阀开关过程中上游形成暂时的压力舱,应尽量减小主阀开闭对压力的影响。

环形窄缝通道内弥散流换热的理论计算

在充分考虑干涸后弥散流区域液滴、过热蒸汽以及加热壁面间的各换热过程的基础上,提出了一个预测环形通道弥散流换热的理论模型,同时针对1.0、1.5和2.0 mm间隙的环形实验段进行了干涸后换热实验研究.计算结果表明:在弥散流中,蒸汽与加热壁面间的强迫对流换热起主导作用,占总换热量的90%左右;液滴与壁面接触换热、液滴与蒸汽间的换热对总体换热有一定影响;在该研究工况范围内,可以忽略辐射换热的影响.理论模型的预测值与实验值符合较好,说明该理论模型可以用来预测环形窄缝通道内的干涸后换热.

棒束通道内环状流气液界面行为及形成机理研究

棒束通道中环状流气液界面行为的研究,能为压水堆的事故处理和沸水堆电厂的正常运行提供数据和理论支撑。本研究针对3×3棒束通道中环状流气液波状界面形式进行记录与分析,绘制详细的环状流流型图,并针对其形成机理进行分析。结果表明:棒束通道中的环状流主要有搅混型、未全润湿、平滑边界型、单一波状流、包状扰动波、带状扰动波和带状扰动波叠加液相丧失7种形式;单一波状流是当气相速度较高、液相速度较低时,气液界面上发生的有固定波峰和波谷、以固定速度向上运动的流动形式,其现象可通过Kelvin-Helmholtz型不稳定性理论来解释;当液相流量升高或气相流量减少时,发生单一波状流界面失稳,界面能量增加,进入到包状扰动波或带状扰动波阶段;当能量超过1.6kPa2/Hz时,界面能量超过底层液膜束缚能力,产生液相丧失型环状流。

垂直环形狭缝干涸后弥散流换热研究

以去离子水为工质的两相流体 ,当其由下向上流过电加热的同心环形套管时 ,对其进行了干涸后换热试验研究 .用测量的试验数据拟合格罗尼弗尔特 (Groeneveld)和波洛米克 (Polomik)公式 ,发现拟合出的系数存在较大的分散度 ,表明该公式不适合狭缝中低质量流速的工况 .采用多元线性回归方法 ,结合环形狭缝在内、外管分别加热的特点 ,引入了内、外管较大的热流密度与其平均值的比值 ,拟合出了新的换热公式 ,该公式与低质量流速下狭缝干涸后换热的试验数据符合得较好 .

环形狭缝通道内干涸后传热研究

以去离子水为工质的高温流体 ,由下向上流过电加热内、外管壁间的环形狭缝 ,对同心竖直环形狭缝进行了干涸后换热试验研究。试验结果表明 :环形缝隙中的干涸后换热 ,与普通环形通道中的换热有着明显不同。试验中发现在相同热流密度下内管换热能力大于外管。应用Groeneveld公式 ,拟给出适合试验数据的换热公式。在试验的基础上 ,对内外管中较大的热流密度 ,与内外管热流密度的平均值的比值建立变量 ,并应用多元线性回归方法 ,建立了适合工程实际应用的环形狭缝通道干涸后传热计算经验关联式。

正方形截面直通道内二次流现象的实验研究

以空气-水为介质,通过可视化实验的方法,对边长为10 mm的正方形截面通道内空气-水垂直上升流动的两相流流型进行了实验研究,表观气速为0.04-100 m/s,表观水速为0.001-6 m/s.观察到了正方形截面通道内两相流动的典型流型,通过管外可视化及内视镜伸入管道内拍摄到清晰的环状流和爬动流流型,证实了正方形截面直通道内存在“二次流”现象,且对气-液两相流动的相分布有较大影响.将正方形截面爬动流与圆通道内的溪状流进行了比较,由于其中的作用力不同,它们在发生条件、流动形态及液膜形状上有很多异同点,圆通道内溪状流的液膜是随机出现和分布的,数条液带、液丝的位置不确定,尺寸相差悬殊.利用单能γ射线传感器测量了正方形通道内爬动流及环状流的液膜厚度,得到壁面上液膜厚度的分布图,证明了正方形通道内随着表观气速的增大,二次流作用逐渐增强,使得壁面上液膜分布的不均匀,壁面中心处液膜最厚.

环形狭缝通道内干涸点及其位置的实验研究

以蒸馏水为工质 ,对压力范围为 2 .0～ 4 .0MPa ,质量流量 5～ 1 8kg/h ,间隙为 1mm的环形狭缝通道中的流动沸腾进行了实验研究 ,分析了影响干涸点 (DO点 )的界限含气量及其位置 (Lcr)的有关因素 ,采用多元线性回归分析技术整理试验数据 ,得到了有关干涸区传热特性的经验公式 ,试验结果与计算结果误差为± 1 0 % 。