小型堆中窄矩形通道自然循环临界热流密度实验研究

针对窄矩形通道在换热过程中有较高功率密度的问题,本文为了解决在小型反应堆中的应用,采用所搭建的小型窄矩形自然循环通道,进行实验研究,并结合BP神经网络方法对实验数据进行预测,分析在不同参数工况下临界热流密度随不同参数的变化情况以及不同参数对临界热流密度的影响程度。研究结果表明:质量流量与系统压力对临界热流密度点的影响呈现正相关;出口干度对临界热流密度呈现负相关;且质量流量对临界热流密度的影响程度最大;压力对临界热流密度的影响程度最小。利用相关实验数据,基于影响因素大小,通过BP神经网络方式,建立了适合于自然循环窄通道小堆的模型。BP神经网络算法的预测值与实验值符合良好,误差为10%;Katto模型与实验数据相比误差较大,Zhang公式和拟合公式的误差较小,所建立的临界热流密度模型可作为窄矩形通道自然循环临界热流密度的计算公式。

中间冷却器盘管出口温度对双级压缩制冷系统性能的影响

理论分析中间冷却器盘管出口温度对R507A双级压缩一级节流中间不完全冷却制冷系统的性能系数(COP)、高低压级质量流量比和高压级吸/排气温度的影响。结果表明,在冷凝温度为35.0℃,蒸发温度分别为-28.0℃,-35.0℃和-42.0℃,盘管出口温度为5.0~27.0℃的工况下,制冷系统COP和高低压级质量流量比均随盘管出口温度呈线性下降,COP下降率约为11%,高低压级质量流量比下降幅度为20%,盘管出口温度对高压级吸、排气温度的影响较小,最大上升幅度均为2.4℃。

颗粒帘换热单元的稳态换热特性研究

提出了一种全新的颗粒帘换热器的概念及基于其换热单元的空气预热器(空预器)概念,并在固体与气力快速热平衡的假定条件下构建了换热计算数学模型,研究了各工况下热颗粒-冷气流及冷颗粒-热气流的换热特性及规律。结果发现:颗粒帘换热单元中,当颗粒质量流量足够时,冷流体加热后的出口平均温度可无限接近热流体初始温度,冷热流体之间能够实现深度换热,换热效果明显。基于颗粒帘的气固两相换热器技术是空预器及各种工业尾气余热回收技术的重要发展方向。

重力流动料仓的功能设计

料仓的功能设计对松散固体物料贮存及流动非常重要，目前国内还限于经验的方法。本文按照近年来国外流行的詹尼克（Ａ．Ｗ．Ｊｅｎｉｋｅ）重力流动理论以水泥生料粉为例，说明重力流动料仓功能设计的实用方法和在设计及应用中的注意事项。

叶栅稠密度及进出口气流角对反推性能的影响

导流叶栅几何及气动参数的选取直接关系到叶栅式反推力装置的性能,本文选取冲击式对称叶栅进行数值模拟,采用混合网格生成技术,研究叶栅稠密度、叶片进口气流角和出口气流角对轴向反推力系数和流量系数的影响。计算结果表明,叶栅稠密度在一定范围内变大时,流量系数减小,轴向反推力系数增加;在反推气流不被进气道吸入的情况下,当气流角增大,流量系数变大,轴向反推力系数降低。双曲非等厚叶片的气动性能要好于单曲等厚叶片。

等量分流技术在矿山充填系统中的应用与研究

针对管道自流输送充填系统中管口出流的不利影响,通过管道自流输送中浆体流动状态的研究,提出了应用于充填出流的等量分流技术,并参照多口出流的水力学研究成果,进行了理论分析和公式推导,完成了充填系统卸流管的设计。工业试验表明,采用该项技术后,充填体的均质性、充填体强度和充填系统输送的稳定性均有较大的改善。

基于流固耦合模型的制冷压缩机排气回流研究

排气回流对往复式制冷压缩机能效具有重要影响。排气回流因排气阀片运动与气体流场相互作用而产生,因其位置、速度、流场等因素,难以对其进行准确测量。本文建立了制冷压缩机流固耦合模型,对阀片运动和制冷工质在压缩机内的循环过程进行数值模拟,并通过实验平台验证了模型的准确性。基于流固耦合模型,研究了不同压缩比、不同转速和不同限位器高度下排气回流的变化规律,对排气回流流量进行了定量求解。仿真结果表明,压缩比越大排气质量流量越大,限位器高度越高排气回流量越大,此外,转速变化对压缩机排气回流影响较大。运用流固耦合模型,结合阀片动态特性,分析流量、流速变化,为制冷压缩机优化提供了新思路。

泵站虹吸式出水流道驼峰排气过程气液两相流研究

采用RNG k-ɛ紊流模型和VOF气液两相流模型对大口径的方形管虹吸式出水流道顶部大气团的排出过程进行数值模拟,计算不同高宽比的驼峰一次性带走气团所需要的最小驼峰平均流速v_(a)和气团破碎完全带走需要的驼峰平均流速v_(b)以及排出时间t_(b)。结果显示,随着驼峰高宽比减小,一次性排出驼峰气团需要的流速v_(a)也减小,当驼峰高宽比从0.4下降到0.3时,对应的v_(a)下降了11.6%,但流速仍然很大;在较小的驼峰流速下,对气团进行破碎排出全过程模拟,经过一段时间后,气泡也能全部破碎并排出,最终形成稳定虹吸。在一定范围内,排气时间越长,驼峰处的流速越小,当t_(b)从120 s增加到180 s时,对应的v_(b)降低了16.67%。本研究对于泵站虹吸式出水流道驼峰截面尺寸设计以及泵站稳定运行具有重要意义。

圆锥形喷嘴出口直径对水射流冲击动力特性的影响研究

为探讨喷嘴结构对水射流冲击动力特性的影响,以圆锥形喷嘴为研究对象,基于COMSOL数值模拟软件,建立不同出口直径的圆锥形喷嘴模型,研究出口直径对水射流冲击动力特性的影响。研究结果表明:圆锥形喷嘴水射流冲击煤岩体过程中,不同喷嘴出口直径下水射流流场分布特征相似,整个流场可分为集中区、发散区、回流区和卷吸区4个区域,随喷嘴出口直径增大,卷吸区逐渐消失,其余3个区域分布也明显减弱;煤岩体应力分布可分为中心应力集中区和两侧应力集中区,随喷嘴出口直径不断增大,中心应力集中区与两侧应力集中区的范围逐渐减小,当喷嘴出口直径为6 mm时,两侧应力集中区基本消失;主体段入口速度恒定条件下,圆锥形喷嘴优选以2~3 mm出口直径为宜,此时水射流冲击煤岩体效果较佳,且不会对喷嘴产生结构破坏。

指定流量分配系数的多回流出口边界算法

燃烧室出口处物理量的边界条件处理方法需满足工程设计对出口流量的要求,同时要保证出口回流时的数值稳定性,是工程级燃烧室模拟中重点关注的问题之一。基于流量分配系数发展了一种出口边界处理算法,支持不可压缩流动模拟中指定多个出口流量分配系数、出口存在回流时的稳定模拟。研究表明,在四面体/六面体网格算例中,该方法可实现出口流量分配系数在0~1.0范围内的稳定模拟,与设定值的最大相对偏差<0.001%。在保持出口流量分配系数不变时,改变计算域出口位置使得流动处于未充分发展、回流或旋流状态,计算结果不受明显影响。将该方法应用于TECFLAM旋流燃烧器冷态流场模拟中,计算域缩减至1/3后模拟仍能稳定收敛,预测值和实验数据保持较高的一致性。相比于使用常规出口边界的方法,该方法支持仿真人员根据需要设置出口流量分配系数和计算域大小,可显著减小数值计算开销。

基于CFD动态模拟的燃气比例阀流量特性研究

采用CFD数值模拟方法,对燃气比例阀内部流动进行动态数值模拟研究。编写适用于刚性体阀芯移动的UDF动网格程序,分析了动态模拟过程下燃气比例阀的流动特征和流量特性。得出结论:验证了燃气比例阀的瞬开特性,揭示了阀芯位移与进出口压差的关系,为选取阀芯材质和质量提供依据。阀芯存在临界的提升高度4.5 mm,通过动态仿真计算获得了流量系数与阀芯位移关系的拟合曲线方程,为燃气比例阀调压控制结构设计提供重要数据。

高压涡轮工作叶片综合冷却效果试验研究

为探究不同气动参数对涡轮工作叶片冷却性能的影响,通过试验研究了中温中压工况下高压涡轮工作叶片综合冷却效果分布,主要讨论燃气与冷气的温比、冷气与燃气的质量流量比和栅后雷诺数对综合冷却效果的影响。试验温比变化范围为1.3~2.1,质量流量比变化范围为0.002~0.02,栅后雷诺数变化范围为2.9×10^(5)~4.8×10^(5)。结果表明:不同气动参数下,综合冷却效果较低位置出现在叶片前缘和尾缘,较高冷却效果出现在叶背1/4和1/2相对弧长位置;当质量流量比从0.008增加到0.014、温比分别为1.40,1.67和1.90时的综合冷却效果分别提高了44.4%,44.5%和34.4%;当温比从1.8增加到2.1、质量流量比为0.008,0.011和0.015时的综合冷却效果分别降低了3.6%,1.6%和4.2%;当栅后雷诺数从2.9×10^(5)增加到4.8×10^(5)、温比为0.011、质量流量比为1.67时,综合冷却效果降低了20.7%。

高负荷静子表面附面层抽吸试验研究

为掌握高负荷静子内部流动特征,研究附面层抽吸对静子性能流动的影响,采用数值和试验相结合的方法,对高负荷末级吸附式静子的气动性能开展研究,分析高马赫数来流条件下的静叶气动性能,研究叶片表面附面层抽吸对高负荷静子气动性能的影响.研究表明:随着吸气量的增加,静子的气流折转能力增加,落后角减小2°~3°;静子的减速扩压能力增加,出口马赫数减小0.03~0.07;吸气量增加到0.08 kg/s时达到最佳值,此时,静子落后角和出口马赫数达到最小值;进一步增加吸气流量,落后角、马赫数反而增大.