喉管长度对环形射流泵性能影响的数值模拟

基于有限体积法和Realizablek-ε紊流模型,应用Fluent软件对环形射流泵内部流场进行数值模拟,并对计算的可靠性进行验证.由射流泵内部流场可以看出,环形射流泵射流的扩展混合在喉管和扩散管中均存在.针对不同喉管长度下环形射流泵内部射流扩展和壁面压力分布情况,模拟分析了不同喉管长度对环形射流泵性能和效率的影响.结果表明,喉管长度对喉管内射流扩展、环形射流泵性能和效率均有一定影响.喉管越长,射流扩展混合程度越好,但过长的喉管会带来较大的摩阻损失.根据效率最高原则,环形射流泵喉管长度Lt应符合Lt/Dt=2.17-2.89,其中当喉管长度为喉管直径2.69倍时效率最高,可达到35.6%.

基于文丘里流量传感器的湿气两相流量模型研究

研究旨在通过计算流体动力学（CFD）仿真技术预测的湿气气、液两相流量。以双差压长喉颈文丘里流量传感器为测量手段。模拟压力范围0.4,0.6,0.8,1.0,1.2 MPa,气相体积流量范围为140-283 m^3/h,温度范围23-30℃,含液率范围0.5%-1.5%。文丘里流量传感器口径为DN100,节流比为0.55。多相流模型采用离散相模型（DPM）,利用欧拉壁面（EWF）模型以模拟管壁上的薄液膜。分析得出压力、气相流速和液相体积含率（LVF）对液膜厚度的影响规律。根据仿真结果建立基于双差压比值法的气、液两相流量预测模型。将仿真值与实验值进行比较,气相流量模型预测的均方根误差为1.8%,且液相流量模型预测的均方根误差为6.1%。

连续波DF/HF化学激光器环形喷管与线形喷管的对比

环形喷管阵列主要用于环柱型化学激光器,它可以分为两种构型:直喉道型和圆喉道型。二者都可以由线性喷管阵列变换得到。在变换前后保持相同的增益区体积的前提下,环形喷管阵列的横向尺寸将减小为线性喷管阵列的1/π倍,这将更有利于激光器的紧凑化设计。由于圆喉道型环形喷管阵列相对直喉道型更具实用价值,通过三维的数值模拟,比较了圆喉道型环形喷管单元和线形喷管单元的流场特性。结果表明:在相同截面尺寸及喉道面积的条件下,环形喷管出口气流马赫数、气流速度分别比线形喷管高4.03%,0.356%,静温、静压分别比线形喷管低6.08%,19.7%。在喷管的收缩段,两种喷管的边界层发展规律及厚度值基本相同,而环形喷管的气流速度要快于线形喷管,因此环形喷管的氟原子复合比例要略低于线形喷管。

基于混合正交法的环喉式膨胀偏流喷管性能影响因素研究

利用混合正交法设计数值模拟实验对环喉式膨胀偏流喷管(ATEDN)的工作过程进行研究,以获得ATEDN在不同工作模态的流场特征并分析入口压力、扩张比和塞锥基底半径三个影响因素共同作用下喷管性能的变化规律及各因素对喷管性能影响的显著性。采用FLUENT商用软件对ATEDN在0~31 km高度范围内的工作状态进行模拟。模拟结果表明,ATEDN在不同工作高度下存在开放-固壁反射、开放-自由边界反射和闭合三种基本工作模态。根据喷管流动经历的不同工作模态特征,将喷管的工作过程进行分类,具有不同工作过程的喷管推力性能存在显著差异。结果对比发现,在所选的参数水平下,塞锥基底半径是影响高度积分平均比冲的最显著因素,其次是扩张比,入口压力影响最小。随着喷管扩张比的增加,高度积分平均比冲降低;随着喷管入口压力和塞锥基底半径增加,高度积分平均比冲增加。

中心喉嘴距对复合射流泵性能影响的数值模拟

基于射流传能分析理论,提出将中心射流和环形射流相结合的复合射流泵技术.为了确定较为合理的中心喉嘴距范围,通过紊流数值模拟方法研究了复合射流泵合适的中心喉嘴距范围及水力结构特征.对比分析了不同中心喉嘴距对复合射流泵流场及性能的影响.结果表明:(1)当中心喉嘴距较小时,喉管进口前存在限制流道的节流现象,易影响射流传能效果;(2)当中心喉嘴距较大时,在吸入室前端由于中心工作液与被吸液流速差较大,会产生较大的剪切损失,且喉管后端中心工作液对被吸液的提携能力低于环形工作液,导致整体传能效率偏低;(3)当中心喷嘴出口在吸入室中部附近时,整体传能效果较佳.研究确定较佳的中心喉嘴距范围为0.2~0.8倍的环形喉嘴距,其高效率区较宽广.研究成果可为复合射流泵的实际应用提供科学依据.