基于大涡模拟方法的可压缩空化流流场数值模拟分析

针对可压缩空化流流场细节特征,对空化的回射流机制与凝结激波机制下的空化云演化过程进行大涡模拟。通过对比文献实验数据验证了可压缩空化流数值模拟方法的可靠性,并分析了空化数σ、CN空化数、St数和压力损失系数K等无量纲参数,发现数值模拟对空化流压力-速度耦合计算的准确性方面还有待进一步提升。两种空化机制情况下,涡环生长是空化云脱落后耗散过程,涡环溃灭成游离涡是耗散结果;通过大涡模拟实现两种机制下的空化模拟,对比发现回射流机制的空化的无量纲参数偏差较少,凝结激波具有一定偏差;凝结激波的功率谱密度分析发现满足-7/3标度律,回射流满足-5/3标度律。

基于文丘里管的湿天然气在线计量技术研究与应用

为实现湿天然气的在线不分离计量,取代现有分离器的单独计量方式,在梳理湿天然气计量模型的基础上,通过CFD技术模拟单一气相、单一液相和等量气液两相流经文丘里管压差流量计时的压力分布和速度分布,考察不同气相流量和液相流量下的静压参数,以此计算虚高系数,并通过非线性拟合得到虚高系数与气相流量、液相流量和管道内压的关系,最后通过湿气流量计现场对比测试撬完成效果验证。结果表明:单一液相的轴向压降较小,气液两相在收缩段和喉道处的压降最大,单一气相流量计的计量结果存在虚高现象;气相和液相流量越大,虚高现象越明显,虚高流量值与实际值的差异越大;在线湿气流量计的气相计量误差范围为-0.8%~6.3%,液相计量误差范围为-22.1%~-0.3%,准确度基本满足现场计量需求,具有较高的实用价值。

基于文丘里管湿天然气计量虚高系数数值模拟研究

针对湿天然气计量和实际应用工况展开虚高研究很少的问题,利用Fluent软件仿真模拟了单气相、单液相、气液两相在文丘里管内流动特性,提出了文丘里管内湿天然气测量虚高的数值模拟方法。运用ANSYS Fluent,参照现场工况设置模拟试验参数,仿真模拟不同工况下湿天然气通过文丘里管时的压差Δptp和等量的单相天然气单独通过时的压差Δpg,计算虚高系数,分析了虚高系数的影响因素,比较了数值模拟虚高值与现有不同虚高模型的计算结果的差异。CFD仿真研究表明:湿气文丘里的虚高系数值主要受压力与液相含量的影响,虚高修正系数随洛玛参数XLM的增大而增大,两参数成正相关。在工况压力较低时,虚高与洛玛参数XLM呈线性关系;当工况压力增加,虚高与洛玛参数XLM不单为简单的线性关系。研究结果可为湿天然气的计量提供参考。

利用流量计几何形状确定流量系数初探

在使用文丘里流量计之前，最关键的工作是对流量系数μ的率定，其工作复杂。本文采用了利用流量计的几何断面尺寸来确定流量系数。只要确定了断面流动要素及尺寸，就可以精确地计算出管道流量。

文丘里管流动特性的实验研究

针对文丘里流量计在低流量时测量不准的实际问题,对文丘里管的流动特性进行了实验研究,定量地测出了文丘里管进口及喉道断面的测压管水头差Δh与实际流量Q实。对所测的实验数据进行计算整理、回归分析,获得了测压管水头差Δh与实际流量之间的关系图和经验函数关系式,文丘里流量系数与雷诺数之间的关系图,并指出了有关公式的适用范围。

基于文丘里的湿气流量测量实验研究

对可应用于民用湿天然气流量测量的小口径文丘里管进行了实验研究;通过一台气流式雾化器用氮气把水雾化成湿气,再通过一台入口直径6mm,直径比0.567的文丘里管进行在线流量测量,获得了一定工况参数范围内不同压力、气体密度弗鲁德系数和洛克哈特-马蒂内利参数下的湿气虚高特性数据;分析了洛克哈特-马蒂内利参数、气液密度比、气体密度弗鲁德系数、韦伯数和液气体积比对湿气虚高修正系数的影响;调研了基于差压流量计的7种虚高指数修正关系式,并根据实验数据改进了R-H关系式;提出了针对小口径文丘里测量湿气的气相流量计算模型;实验结果表明,在压力0.5～2.0 MPa,气体密度弗鲁德系数1.0～8.5,洛克哈特-马蒂内利参数0～0.34,气相体积比95%～100%范围内,该模型修正的气相流量相对误差小于士2.1%,气相均方根误差为1.2%,优于其他模型的修正结果。

基于流型的文丘里管二相流量测量方法

为了准确测量气液二相流流量,将James流量公式作为典型公式,通过对其测量结果分析,发现二相流动分为2大类,一类为泡状流、塞状流和弥散泡状流,另一类为弹状流和环状流。在流型识别的基础上,得到针对流型的流量测量修正关系式,修正后测量误差的均方根由修正前的0.174减小为0.042。试验结果表明,针对流型的流量测量可以有效提高测量精度,同时二相流波动系数与流量测量精度有关,随着二相流波动系数的增大,流量测量精度下降。

流量法测量文丘里管流量系数的误差研究

主要探讨在文丘里管测量流量系数实验中流量系数取值过程中的误差,借用能量方程,推导出了考虑水头损失时流量系数的理论公式,通过实验比较分析了不同阻力系数下计算得出的流量系数的误差大小,提出了在Re<105时一种简化流量系数取值过程的计算方法,并验证了其可靠性。另外通过比较在同一水流环境下两次不同流量计算得到的流量系数,分析了流量测量引起的误差对于流量系数取值的影响。

稻田气力施肥装置设计与试验

针对水稻施肥过程中肥料分布不均、作业效率低、劳动强度大等问题,设计一种稻田气力施肥装置与控制系统,采用气力输送的方式实现肥料的输送,通过电控排肥系统实现机具行驶速度与排肥电机转速实时匹配,最终达到精量施肥的目的。通过对所设计的文丘里管混合腔进行流场分析,确定最优混合腔直径为15 mm,进肥口与进气角度呈锐角;最后,进行田间试验,结果表明,在规定电机转速变化范围内,各行平均排肥量变异系数均小于2.21%,各行排肥量一致性较好,排肥量稳定;在目标施肥量为150 kg/hm^(2),作业速度为4 km/h时,各区域内施肥量偏差控制在7.47%以内,施肥精确性较好。肥料在排肥管中的滞后时间随着排肥管长度增加而增加,变化范围为0.67~1.81 s。本文设计的稻田气力施肥装置可以满足生产需求。

偏心文丘里流量计的试验与数值模拟

【目的】克服传统的文丘里流量计用于低压管道输水灌溉系统测流时上游侧容易产生淤积的问题。【方法】以直管段管径DN100、缩径比为0.35的偏心文丘里管为例,分别进行了实际测流试验及基于FLOW-3D的数值模拟研究,并对偏心文丘里管压力差及流出系数进行了对比分析。【结果】数值模拟的流出系数与试验流出系数基本一致,利用FLOW-3D进行偏心文丘里流量计模拟分析是可行的;偏心文丘里流量计流出系数的相对误差小于5%,能满足低压管道输水灌溉量水要求。【结论】偏心文丘里流量计在低压管道输水灌溉量水领域有较好的应用前景。

气液两相流波动系数及其在流型识别中的应用

为了克服已有流型识别方法受主观影响大、在线识别困难和流型识别不准确等缺点,利用对气液两相流流型影响小、压力损失小的文丘里管测量差压信号,通过计算差压信号瞬时值平均方根与平均差压方根之间的比值得到气液两相流的波动系数,提出了双参数识别气液两相流流型的方法.波动系数表明了瞬时差压偏离平均差压的程度以及截面含气率的波动程度.两相流动越不稳定,截面含气率波动越大;气液两相流各截面状态的差异越大,波动系数越大.两相流波动系数表示两相流动的波动程度,使用波动系数可以直接将分层流与其他两相流流型区别开.实验结果表明,双参数识别气液两相流流型的方法受主观影响较小,可以有效识别泡状流、塞状流、弹状流、环状流和分层流.

旋流杯结构及进气参数对燃烧性能的影响

为优化旋流燃烧室头部结构、提高其运行性能,针对三种旋流器文氏管和燃料喷嘴的组合结构和两种流通面积的旋流器,开展了常压下以甲烷为燃料的燃烧室性能实验研究。实验结果表明,各头部结构的冷态总压损失系数与来流速度的平方成正比,燃料喷嘴插入文氏管的位置过深或过浅都会增大流动阻力,在来流速度9.7m/s条件下,喷嘴处于中等插入位置时总压损失系数降低6%左右;开放空间下,燃料喷嘴的位置越浅越利于火焰稳定,受限条件下这种影响被缩小,并且受限火焰的稳定工作范围明显宽于相同入口条件下的开放火焰;增大旋流器流通面积有利于降低总压损失系数、增强火焰稳定、减轻火焰筒壁面振动幅度,但不利于促进燃料和空气掺混,导致NO和CO的排放浓度都变大;在临近贫油熄火状态时,火焰筒壁面振动幅度加剧,明显高于稳定燃烧时的情况。

文丘里管流量计在东深工程供水计量中的应用

本文简要比较了几种常用流量计的性能,分析了东深工程沿线供水计量中选用文丘里流量计的原因及应用特点,介绍了文丘里管流量计水实流标定系统组成、标定过程和有关数据的处理。

文丘里管在核电厂主给水流量测量系统中的应用

详细介绍了高压文丘里管在核电厂主给水流量测量系统中的应用和标定情况,提供了大量有价值的经验和数据,对于核电站运行和维护人员加深对文丘里管的认识和优化应用起到了极大的作用。

边界条件对粉体混合器影响的数值模拟研究

定量分析文丘里煤粉混合器风机曲线等边界条件对其性能参数的影响,有助于解决该设备的运行效果在不同工程中可重复性较差的问题。使用CFD软件Fluent,考察了风机曲线、气流温度、出口压力等边界条件对粉体混合器压力损失、落料室负压等关键参数的影响。通过实验测量并拟合得到XGB50-1050型旋涡气泵、FRA-100型罗茨风机出口在约60℃下的风机曲线方程,使用UDF将该方程导入Fluent,在每次迭代开始时,读取入口压力均值,使用拟合方程计算风机曲线上对应的质量流量,使用F_PROFILE函数输出到入口边界。模拟结果表明:随着混合器喷口截面积减小,若入口空气质量流量恒定,则混合器阻力系数呈二次曲线加速上升,喷口负压持续增大;若考虑风机曲线的影响,混合器阻力和负压增加速度均趋缓;且风机曲线的流量衰减越明显,阻力和负压增加的速度越慢。当风机曲线流量衰减较大时,若混合器喷口截面积缩小超过临界值,则负压开始减小。同时,随着喷口截面积的减小,单位压损能够产生的负压逐渐减小,压损—负压的转换效率持续下降。混合器入口压力随出口压力线性变化,当流量恒定时,入口压力增加值与出口压力增加值相同;当考虑风机曲线且入口压力较高时,由于流量衰减,混合器入口压力增加小于出口压力增加值。落料室压力随混合器出口压力呈线性变化,风机曲线对该项影响较小。当混合器出口压力超过喷口射流产生的负压后,落料室即进入正压区,因此,为了提高煤粉混合器负压转换效率,应尽量减小后续阻力。随着入口气流温度的上升,落料室压力呈线性下降,且不同喷口口径下下降趋势近似;混合器阻力呈线性上升趋势,且喷口截面积较小时,落料室负压随温度变化更加明显。