不同节流孔结构的套筒式调节阀冲蚀性能研究

调节阀的冲蚀会降低调节精度和缩短使用寿命。基于计算流体力学欧拉-拉格朗日法,对扩孔式、缩孔式和等径式等套筒式调节阀进行了固液两相流冲蚀模拟。结果表明,扩孔式套筒内外压降明显且套筒内部压力分布均匀;相较于另外两种结构,扩孔式套筒阀芯下方易对阀体壁面产生严重冲蚀的固相颗粒的速度更低;套筒式调节阀的冲蚀主要集中于阀体下腔壁面,随着阀门开度的增加,冲蚀速率随之降低;在各开度下,扩孔套筒式调节阀壁面上的最大冲蚀速率均较低。

低颗粒浓度下离心泵流动特性分析

离心泵在石油化工、煤化工等工业领域的水力输送过程中,往往伴随着固体颗粒的存在,运行时固体颗粒会影响离心泵的水力性能,因此对输送含颗粒介质下的离心泵性能研究就显得尤为重要。文中通过实验与数值模拟研究颗粒不同体积分数对离心泵性能、内部流动以及振动特性的影响。结果表明颗粒体积分数的增加会增大叶轮前后腔的压力梯度,降低叶轮的出口速度,增大湍动能,使轴向、径向激振力均值及幅度增大。

4 K大冷量GM型脉冲管制冷机

液氦温区GM型脉冲管制冷机由于具有大冷量、低振动、高可靠性等优点,在凝聚态物理、量子计算等前沿领域具有重要应用.调相机构对脉冲管制冷机性能有重要影响,先前针对GM型脉冲管制冷机调相机构的研究,主要集中在制冷机获取液氦温度后单个调相元件对制冷性能的影响方面.本文围绕4 K GM型脉冲管制冷机,基于Sage软件设计并构建了气耦合两级结构的整机仿真模型,分析了一、二级小孔和一、二级双向分别对两级制冷温度的影响,研究了制冷机达到液氦温区温度的调节优化过程.在此基础上,搭建了实验系统,实验样机经优化最低温度可达3.1 K,并可在4.2 K提供0.8 W制冷量.该研究不仅可以推进4 K制冷平台国产化进程,对相关前沿基础科学研究和重要科学仪器设备的自主研制也有支撑作用.

U形管内汽液两相流流型数值模拟及优化

为研究U形管内汽液两相流流型变化,使用多相流Mixture混合模型对其进行了数值模拟,分析U形管内流型及传热特性的变化。通过分析模拟结果,优化蒸发器结构,提高其换热性能及运行可靠性。

双液型遇水膨胀聚氨酯密封胶的研制

介绍了双液型遇水膨胀聚氨酯密封胶的研究。该密封胶以水溶性聚氨酯预聚体为A组分,复合固化剂、填料和增塑剂为B组分,具有遇水膨胀的特殊功能。重点讨论了填料用量、增塑剂用量、固化剂形态对密封胶性能的影响。

浆氮电容式密度计及液位计的实验研究

采用电容式密度计及液位计来测量浆氮密度及液位的变化,使用整体屏蔽法对测量系统进行保护以减小寄生电容并提高其抗干扰能力。从理论上分析整体屏蔽法在提高测量系统性能上的作用,并通过实验加以验证。在实验中对密度计和液位计进行标定以提高其测量的精度,并使用密度计测量制备过程中浆氮密度的变化情况。

基于计算流体动力学的搅拌浆液箱的结构优化

用计算流体动力学(CFD)软件对烟气脱硫过程中浆液箱内固-液两相流的流场进行数值模拟。分析了不同桨型对流场分布的影响和功率消耗,考察了挡板对固液悬浮的影响。模拟结果表明:从流场分布和功率消耗来看,三斜叶开启涡轮桨的搅拌效果较好;全挡板条件下,搅拌槽内固体体积分数分布均匀。本研究结果可为搅拌浆液箱的工程应用提供参考依据。

气液双流程烟气脱硫塔内脱硫效率与传质性能的研究

实验采用电石渣做为脱硫剂,对气液双流程液幕式脱硫塔的脱硫性能以及传质特性进行了相关的实验研究。通过实验测试,提出了烟气流量、浆液循环量、液气比值等主要影响参数对液幕式脱硫塔的脱硫性能的影响。同时本研究提出了一个相关气液双流程脱硫塔的传质模型,其形式如:Sh=16.226Reg0.863Rel-1.64和Sh=27.126Reg-0.77(L/G)-1.64。基于气液传质模型,双流塔内浆液与烟气间复杂的气液传质过程可以通过烟气雷诺数,浆液雷诺数以及液气比描述的经验关系式进行定量计算。这些参数的影响规律为研究液幕式湿法烟气脱硫系统中二氧化硫的反应特性及实际工程的应用提供了重要的指导数据。实验发现,浆液循环量增加时,总的脱硫效率相应会提高,液气比增加时,总的脱硫效率也相应会提高。而烟气流量增加时,相应的脱硫效率却随之降低。通过实验研究发现:当液气比大于20L/m3时,脱硫率可达90%以上;然而pH值对传质的影响作用很小。

压裂工况下T形三通冲蚀影响数值模拟

基于Fluent内置的离散相模型(DPM)探究流速、质量流量、粒子直径、进出口流通方式对T形三通冲蚀的影响。结果表明:内部流速与冲蚀率的变化关系呈现幂函数关系,且曲线中存在冲蚀影响临界流速。液体流速小于临界流速,流速的增加引起冲蚀程度增加较不明显,当流速超过临界流速,引起冲蚀率的急剧增加。支撑剂颗粒粒径与冲蚀率的变化正相关。汇流状态下的冲蚀率最大,分流状态下的冲蚀率最小。汇流状态下的冲蚀率最大是分流状态下的30.7倍;既不分流也不汇流状态下的最大冲蚀率可以达到了分流状态的冲蚀率的5.4倍。

截面形状改进设计对缸盖鼻梁区沸腾传热的影响

针对高强化柴油机气缸盖排气门鼻梁区严重的热负荷问题,考虑到不同截面形状沸腾管冷却效果的差异性,在将气缸盖鼻梁区水腔截面结构分别简化为T形、矩形加V形及矩形加半圆形等基础上,对其截面进行了改进设计.采用气、液两相流沸腾传热计算模型,对截面形状改进前、后鼻梁区结构与冷却水腔所组成的流固耦合传热系统进行了仿真计算,计算结果与气缸盖温度场试验结果具有较好的一致性.在此基础上,采用试验设计方法,研究了截面形状改进前、后冷却水进口速度和温度对鼻梁区最高温度的影响.结果表明:截面形状改进后冷却水进口速度和温度对鼻梁区最高温度也具有重要影响;当冷却水进口速度最小或温度最大时,改进后3种截面形状都更有利于鼻梁区的沸腾冷却;改进后在相同的进口速度或温度条件下T形截面形状流道鼻梁区最高温度始终小于改进前.

不同T型微通道内弹状流相分离规律的实验研究

为获得不同形式顺流T型、冲击T型跨尺度通道对两相流流型的不同调控作用,设计跨尺度-并行多T型管-单晶硅方形通道,增大分液量的同时获得更接近实际应用的多分支口最长气弹伸缩长度;利用高速压力监测系统及高速摄像监测系统分别监测T型分支通道的压力及两相流界面运动,获得不同形式微通道相分离弹状流的压力波动及分液规律,建立微通道内气液界面运动与宏观调控参数两相流流速、压差之间的相关性,同时证明冲击型跨尺度微通道具有更高分液能力。

横板型稳压罐气液两相流场数值模拟及流量稳定性研究

依据湍流模式理论中的标准k-ε湍流模型及流体体积函数多相流模型,实现了水流量标准装置中横板型稳压罐多相湍流流场的数值研究,采用PISO方法求解离散控制方程,并使用UDF编写入口速度脉动信号。获得稳压罐压力场、速度场、流线等关键信息,分析了入口脉动频率、气液比、竖隔板位置因素对流量稳定性的影响,并通过实验验证了计算结果的有效性。结果表明:低频脉动对稳定性影响较大,当泵出口脉动5 Hz时,气液比1:3,竖板位于罐体D/3处,稳定性最好,流量波动系数为0. 058%。

T型微小通道内两相流分流与分离调控研究进展

T型通道内的两相流流动和传递过程广泛存在于石油化工、生物制药、电子冷却等领域,而伴随社会进一步微型化、精细化的需求,微小尺度下T型通道内的流动过程及界面受力分析研究的重要性逐渐凸显。尺度的减小使得流动过程中主导作用力由重力等体积力转变为毛细力等表面力,界面运动及相作用机理也随之发生变化;同时,在微尺度下,等径与非等径T型微通道使得两相流流动呈现相分流和相分离两种具有本质区别的流动规律。从小尺度、微尺度和跨尺度三个方面对T型微小通道内两相流分流与分离的研究进展进行整理和分析。目前,等径微通道中相分流的研究多以实验为主,探索各种因素对两相分流特性的影响,诸如入口流型、表观速度、表面张力等;而真正针对非等径微通道内实现相分离的研究较少,且仅限于关注实现两相完全分离的条件及分离性能。鉴于微尺度尤其是非等径跨尺度T型微通道内相分离界面运动复杂、界面受力难于测量等原因,直至如今,相分离过程中的界面受力分析、分离机理以及相分布的主动调控仍是阻挡多孔结构在多相工质中高效利用的关键科学问题;急需实验与数值相耦合的机理研究,最终实现简单多孔结构在实际多相流场合中的广泛应用。

微弯型科氏质量流量计测量气-液两相流研究

与普通U形和△形科氏质量流量计相比，微弯型科氏质量流量计固有频率更高、相位差更小，测量气-液两相流时误差更大。为此，设计气-液两相流实验方案，采用课题组研制的科氏质量流量变送器进行气-液两相流实验，采用BP人工神经网络对测量误差进行建模，得到误差模型，实现对气-液两相流测量误差的在线实时修正。实验结果表明，当密度降在0％～30％范围内变化时，通过在线修正，气-液两相流测量误差从原来的最大为-50％减小到-5％～3％以内，取得了很好的效果。

气液两相流下微弯型科氏质量流量计信号建模

相比于普通的U型和Δ型科氏质量流量计,微弯型科氏质量流量计具有更高的频率和更小的相位差,测量气-液两相流时误差更大。为了揭示气液两相流测量误差的特性,针对微弯型科氏质量流量传感器输出信号的实验数据,采用数字过零检测方法提取流量序列。用概率密度分析流量序列的分布规律,再通过相关分析得到流量序列的数学模型,并验证模型的准确性。该数学模型由稳定分量和波动分量组成。稳定分量对应于气液两相流下流量实际测量的均值,其与真实值之间的偏差反映了气液两相流的测量误差;波动分量反映了瞬时流量测量的稳定性。

水平井筒气液两相分散泡状流流动模型

通过对分散泡状流流型中的分散气泡进行受力分析 ,考虑了管壁入流或出流的影响 ,得到水平井筒气液两相变质量流动分散泡状流向间歇流流型转变的判别方法。并分别应用气、液两相质量守恒方程和动量守恒方程 ,考虑管壁存在入流或出流对于分散泡状流流型压降的影响 。

橇装式气液两相混输计量装置设计与应用

设计了一种橇装式气井井口气液两相混输计量装置,采用气液分离法计量液量和气量,实现了实时在线计量天然气和水产量,结合智能流量计,可以连续稳定地在气液两相混合流动中计量两相瞬时和累计流量,数据通过无线系统上传。该计量装置采用气液混输,避免了液体外排污染环境,节能环保,同时设计为车载模式,移动方便。通过室内与现场试验表明,该计量装置能连续稳定地在气液两相混合流动中同时计量各相流量,平均误差均小于±5%,满足现场对气井产水、产气量计量精度要求。

速剥离型粘结层聚氨酯树脂涂层制备

制备了具有速剥离性能的人造革粘结层二液型聚氨酯树脂。选择相对分子质量不同的AA-1,4-BG型聚酯多元醇混合使用,其质量比为80∶20时;辛酸亚锡和自制架桥促进剂LDP-0626质量比为5∶100,可以达到速剥离效果;硅油添加量为树脂固含量1%,二甲苯加入量为6%,DMF加入量为17%时,可满足作业性要求。

桨叶类型对搅拌槽固液流动特性影响的数值模拟研究

搅拌槽内固液两相的复杂流动一直是许多实验与数值模拟研究的课题之一,本文主要对3种安装不同类型桨叶的挡板搅拌槽进行了数值模拟研究:六斜叶开启涡轮(PBT6)、六直叶开启涡轮(FBT6)和Rushton涡轮(RT6)。数值模拟采用基于欧拉-欧拉方法的双流体模型和处理混合特性的标准k-ε湍流模型,并得出不同桨叶类型的模拟数据,分析并对比不同类型桨叶的固液流动特性,研究结果表明,PBT6产生轴向流,RT6和FBT6产生径向流,且RT6的搅拌性能优于FBT6。

射流式采沙系统中液固两相流的数值模拟

疏浚设备泥沙吸取过程属于稠密固液,为了研究两相流动中液固两相的流动特性,对一种射流式泥沙采集器内的两相流流动进行了数值模拟。基于欧拉双流体模型,研究了不同射流速度,不同的吸引流流量对采集器出口的泥沙浓度的影响。结果表明采用欧拉双流体模型的仿真结果可以较好的吻合实验数据,当射流速度增大时,出口处的泥沙浓度也随之增大,当射流速度一定时,出口处的泥沙浓度一开始随着吸引流流量增大而增大,之后随其增大而降低。