不同缩口下闸阀介质流动特性研究

阀门的缩口比是阀门使用单位及生产单位关注的重要因素,直接关系到机组运行性能参数。文中分别以DN100和DN350闸阀,以缩口比0.75、0.8、0.85、0.90、0.95及1.0建立三维模型,并利用FLUENT软件进行流场模拟分析,模拟不同缩口的闸阀内介质的流动状态,获取其速度场和压力场,并计算出不同缩口下阀门的流阻系数。根据流阻系数计算出工况参数下阀门压力损失,为阀门使用单位及生产制造单位提供选型参考方案。

施工隧道污风集流口流线化与正交优化

为提高隧道施工通风效率,降低抽风管集流口处的阻力损失,改善作业人员工作环境,基于通风管道设计及计算流体力学,建立了3种抽风管及其集流口模型,并对集流口结构和结构参数进行优化,利用正交试验组合和极差分析法,探明了管口至掌子面距离、风管管径及引线长度对风管总阻力损失的影响。结果表明,3种集流口结构中,流线管型最大可减小风管总阻力18.49 Pa;影响流线管型总阻力损失的主次因素排序为抽风管管径、管口距掌子面距离、引线长度,最优结构参数为管径2 m、距离3 m、引线长0.6 m;抽风管管径0.3~0.7 m(第一分区)时,选择长引线集流口,抽风管管径为0.7~2.0 m(第二、三分区)时,则选择短引线集流口通风阻力更小。

Theoretical analysis and numerical simulation of mechanical energy loss and wall resistance of steady open channel flow

The mechanical energy loss and the wall resistance are very important in practical engineering. These problems are investigated through theoretical analysis and numerical simulation in this paper, The results are as follows. （1） A new mechanical energy equation for the total flow is obtained, and a general formula for the calculation of the mechanical energy loss is proposed. （2） The general relationship between the wall resistance and the mechanical energy loss for the steady channel flow is obtained, the simplified form of which for the steady uniform channel flow is in consistent with the formula used in Hydraulics deduced by 7r theorem and dimensional analysis. （3） The steady channel flow over a backward facing step with a small expansion ratio is numerica- lly simulated, and the mechanical energy loss, the wall resistance as well as the relationship between the wall resistance and the mechanical energy loss are calculated and analyzed.

压力补偿滴头流动阻力分析与流量预测研究

为探究压力补偿滴头流动阻力产生的主要部位、变化及对滴头流量的影响,采用基于雷诺平均维纳-斯托克斯(RANS)模型的瞬态和稳态流固耦合计算方法,模拟研究了压力补偿滴头流体与弹性片之间的相互作用,分析了工作压力0~300 kPa范围内弹性片变形、流动阻力与流量之间的关系。结果表明:数值模拟能够准确预测一定工作压力范围内压力补偿滴头的流量,不同工作压力下滴头流量模拟值与实测值的平均误差为12.32%。弹性片的变形经历快速变形、缓慢变形和长期微小变形3个阶段。随着弹性片变形程度增加,迷宫流道压力损失占比逐渐减小,压力补偿腔和副流道压力损失明显增加。流动阻力主要发生在迷宫流道、弹性片与凸台之间,弹性片接触凸台前,流动阻力主要取决于迷宫流道的能耗,滴头流量随工作压力的增加而增长。弹性片接触凸台后,流动阻力为工作压力的线性函数,滴头流量在一定压力范围内保持恒定;主流道结构影响压力补偿滴头的最小补偿压力,副流道结构对压力补偿滴头的流量调节作用具有重要影响。

高马赫数飞行条件下超燃冲压发动机燃烧组织方案数值模拟

针对高马赫数飞行条件下(Ma=8,其中燃烧室内流马赫数为3.88)超燃冲压发动机燃烧组织方案的优化问题,采用三维可压缩雷诺平均(RANS)数值模拟方法对采用不同燃料喷射角度和凹腔后倾角的燃烧方案进行了数值模拟研究。结果表明:高马赫数下燃烧主要集中在凹腔和燃烧室近壁区,随着燃料喷射角度的增大,燃烧反应更加剧烈;增大燃料喷射角度和减小凹腔后倾角能提高混合效率,从而提高燃烧效率,燃烧也更充分,但是燃烧引起的总压损失也会相应地提高;高马赫数条件下发动机内流阻力很大,大约是发动机净推力的7~8倍,而增大喷射角度和减小凹腔后倾角有利于提高发动机的推力性能,其中采用135°的逆向燃料喷入方案获得的正推力最大,此时燃烧位置相对靠前,有利于燃烧室设计尺寸的小型化。

核电非能动安全壳冷却系统分离式热管上升管结构优化

对应用于核电安全壳非能动冷却系统的分离式热管上升管进行结构优化,探讨同时改变上升管夹角和管径比(分支管与主管管径之比)或单独改变管径比两种方案对管内流动阻力损失的影响。结果表明:上升管夹角越小,管内阻力损失越少,夹角为20°时管内阻力损失降低了7.48%;两种优化方案中管径比分别为1∶1.55和1∶1.95的上升管阻力损失比改进前的小,管径比的不同对减少阻力损失的影响较大,最大降低了89.09%。

坡面柔性植被阻水效应及其局部水头损失特性试验研究

基于系列坡面流试验,研究了柔性植被条件对坡面流水动力特性的影响。结果表明:由于植被阻水及水流混掺效应,不同区域的水流阻力产生机理存在着显著差异,在植被尾部和水跃段区域,局部水头损失系数与单宽流量的关系分别表现二次曲线特征及指数衰减趋势。此外,基于本试验的植被条件排列方式,以染色法测试坡面流表面流速,得出坡面流平均流速的修正系数约为α=0.23±0.02。

孔眼流入对水平井中流动影响的实验研究

设计并建立了水平井筒变质量流动模拟实验装置 .对具有射孔完井的水平井筒变质量流动进行了实验研究 ,利用先进的数据采集系统获取了大量的实验数据 .对水平井井筒单孔眼段流动阻力损失分析可知 ,流动阻力由三部分组成 :管壁摩擦阻力、加速损失和混合损失 .对实验数据进行处理得出了混合损失和主流流速与孔眼流速之间的关系 .对于一定的主流流速 ,混合损失随孔眼流速的增大而增大 ,同时 ,对于一定的孔眼流速 ,混合损失随主流流速的增大而增大 ,此时孔眼的流入对水平井筒中的流动造成的影响比较显著 .孔眼的流入增加了井筒中流动的复杂性 .对实验数据进行的回归结果表明 ,在本实验条件和范围内 ,主流流速和孔眼流速是造成混合损失的主要因素 .

热逆流反应器的流动均匀性实验研究

对热逆流反应器的陶瓷床内部流动均匀性进行了实验研究,建立了陶瓷床的流动阻力数学模型,并进行了流体力学机理分析。研究结果表明:陶瓷床整体速度分布不均匀,并且均匀性指数随着进口流速的提高而降低;上、下集气箱的压差为陶瓷床内的流动提供推动力,因此集气箱内的静压分布与陶瓷床内的流动均匀性紧密相关;随着进口流速的提高,动量交换作用和摩擦阻力损失对静压的影响加强,使陶瓷床内、外侧的压差进一步增大,从而使陶瓷床内的流动更不均匀。

固体物料管道水力输送的阻力特性

针对管道水力输送的特点,设计建造了固液两相流管道输送试验台,在此基础上进行了管道阻力特性的试验研究,对管道特性、固体物料特性、浆体特性和输送方式等影响管道水头损失的因素进行了深入的探讨,为实际管道输送的工程设计提供了依据。

膏体管道输送阻力损失研究

采用山东新汶矿业集团孙村煤矿的煤矸石及附近火电厂的粉煤灰和其它一些添加剂制成了5种膏体。以膏体充填力学参数为基础,运用ANSYS软件中的FLOTRAN CFD计算流体动力学分析模块对膏体管道输送进行了数值模拟分析。分析结果与实际相符合,从而证明了ANSYS软件是膏体管道输送阻力损失计算的有效工具。

基于CFD的充填管道固液两相流输送模拟及试验

为解决和睦山铁矿充填料浆的管道自流输送问题,采用固液两相流理论和计算流体动力学(CFD)方法,建立充填料浆在管道中自流输送的两相流控制方程;利用Gambit构造实际管道的三维网格模型,在Fluent的3D解算器中进行数值模拟。通过分析管道输送的阻力损失和弯管部分的受力情况,获得料浆输送的最佳浓度和流量。料浆坍落度试验、自然沉降试验以及现场工业输送试验验证了数值模拟结果的可靠性。研究结果为该矿即将投入使用的永久充填系统运行参数的选取提供了重要的依据。

基于流阻率的吸声材料声学性能研究

运用加权残值法建立了两种介质相互作用的声学有限元计算方程式.基于多孔纤维材料等效流体的经验公式,分析了复声速和复密度相对流阻率的变化规律.针对不同多孔吸声材料结构布置形式,采用上述有限元计算方程和经验公式,计算得到随流阻率变化的传递损失.结果表明,空气滤清器型结构传递损失随流阻率增加而增加;阻性消声器型结构传递损失随流阻率而变化的规律复杂,在计算频段内存在峰值.

旋流扶正器作用下环空螺旋流场压降研究

在油气井固井注水泥顶替技术中,使用旋流扶正器不仅可提高套管居中度,还能改变环空流体流速剖面,使流体做螺旋运动,螺旋顶替方式有利于将环空窄间隙滞留泥浆和井壁附着虚滤饼驱替干净,从而提高固井质量。液体螺旋流动方式改变了轴向流场压降的分布规律,展开螺旋流场压降的研究对注水泥安全施工有着重要意义。文章在实验的基础上,推导出了环空螺旋流场压降的计算公式,实验结果表明:环空螺旋流场的压降呈非线性衰减,且在同等条件下大于一维轴向流场的压降值,注水泥施工设计时应对其予以足够重视。

超导电缆波纹管内过冷液氮流动阻力特性研究

基于Fluent软件,采用30 m高温超导电缆模型,分析了波纹管几何结构对恒温器内液氮压力损失的影响,也与光滑管的流阻特性进行了对比分析。结果表明:压力损失与液氮流量的平方成正比,在相同体积流量下,过冷液氮在波纹管内的压力损失随着波纹管波距的增大而减小,随着波纹管波高的增大而增大。

T型集输管路油水两相流数值模拟

针对我国油田含水率较高的特点,建立油水两相均质流模型。采用有限体积法,压力速度耦合PISO算法对T型管内油水两相流动进行数值模拟,研究不同管径比对T型管路内局部阻力的影响。经计算得到T型管路内压力、速度的分布情况。结果表明,局部阻力最大的位置在主管和支管交汇处,明显大于交汇前后的摩擦阻力,而且不同管径比对交汇处的局部阻力损失影响很大,随着垂直支管管径的增大,局部阻力损失会相应增大。此外,由于交汇后的主管流量大于交汇前的主管流量,交汇后的摩擦阻力均大于交汇前的摩擦阻力。

斯特林发动机中回热器性能研究

斯特林发动机中回热器的有效性对斯特林发动机的整机性能有较大的影响。文中通过商业软件FLUENT的动网格功能模拟了回热器内部流场的交变流动以及流体工质与回热器之间的往复式热量交换,进而捕捉斯特林发动机运行时,回热器基体在高速交变气体流场中温度场的变化规律。研究结果表明,回热器的有效性和流阻损失随孔隙率的增大而减小,随长径比的增大而增大。因此在设计斯特林发动机时需要综合考虑回热器的孔隙率和长径比。

吸声材料对亥姆霍兹共振器吸声性能的影响

为了研究吸声材料对亥姆霍兹共振器吸声性能的影响,基于有限元方法,运用COMSOL Multiphysics软件建立了内置吸声材料的亥姆霍兹共振器的有限元模型。仿真计算了吸声材料的厚度和流阻变化对亥姆霍兹共振器吸声性能的影响。研究发现,当材料流阻不变时,随着吸声材料厚度的增加,传递损失逐渐减小,共振频率向低频方向移动;当材料厚度不变时,随着流阻的增加,共振频率先减小后增加;当流阻增加到无穷大时,吸声材料就可以看成刚性壁,导致共振腔体积减小,形成新的共振峰。

圆管螺旋流局部起旋器的阻力损失和起旋效率研究

对圆管螺旋流局部起旋器的结构、阻力损失和起旋效率进行了研究,探讨了起旋器相关参数的制约关系,并提出起旋器的设计原则,建立起阻力损失和起旋效率的计算式,为圆管螺旋流局部起旋器的设计和优化提供理论依据。

车用潜热贮热器的流动与换热实验研究

本文通过对车用潜热贮热器流动与换热实验研究，获得了该相变过程的流动、传热特性，为修正该装置的设计提供了可靠的数据．