新型内藏式文丘里管空化发生器空化特性

为解决工业实际应用中串联文丘里管只有单级发挥作用,而并联文丘里管空间占用大且空化性能不佳的问题。提出了一种新型内藏式文丘里管,并采用数值模拟的方法针对该结构的空化特性进行研究,研究了入口压力、内部小型文丘里管入口角度、出口角度、喉径与管径比、喉径与喉长比等参数对其空化性能的影响,研究结果表明:随着入口压力的升高,管内空化发生面积逐渐增大,当压力达到0.7 MPa时,文丘里管内的空化性能达到最大;通过对内部小型文丘里管的不同结构参数研究确定,当入口角度为40°,出口角度为18°,喉径与管径比为0.6,喉径与喉长比为2时,新型内藏式文丘里管的空化性能达到最大。该研究可为新型内藏式文丘里管设计及其应用提供一定参考。

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。

文丘里空化器非定常空化流动能量指标构建及分析

为了研究文丘里空化器内非定常空化流动诱导的能量特性,构建了一种评估空化能量指标的物理模型,并基于Wall-Adapting Local Eddy-Viscosity(WALE)亚格子模型的大涡模拟方法(LES-WALE)和Schnerr-Sauer空化模型,对文丘里空化器内的空化流动特性进行了数值分析,研究了3种空化阶段下(σ为0.76,0.51和0.26)文丘里空化器内空化能量分布规律.研究表明:LES-WALE湍流模型和Schnerr-Sauer空化模型联合的数值计算方法可以对文丘里空化器内片状空化对称脱落及云空化溃灭的细节进行精确捕捉;随着空化数的降低,文丘里空化器内空化能量呈现范围及对应数值逐渐增大,在不同空化阶段下,计算域内空化能量的极值发生在片状空穴末端位置处;沿着整个文丘里空化器壁面,其喉部与扩散管连接处存在的空化能量最高,表明该处极易受到空化的破坏作用.研究结果为以文丘里空化器为典型代表的水力空化装置空化能量特性研究提供了一种有效的数值计算方法及能量评估指标.

真空气力输送泵研究及应用

为实现地下隧洞施工高效排污及排渣,开发了一款适用于掘进机设备的真空气力输送泵系统。详细介绍了气力输送系统及组件,通过负压吸送、正压压送方式实现污水、泥渣、固体颗粒等气力输送,实现无旋转叶轮部件的流体输送。采用CFD方法,运用Fluent软件对气体喷射器结构仿真分析得出设计参数,运用EDEM⁃Fluent流固耦合仿真方法探究渣石与空气或水输送状态,得出使用边界条件,有效指导了设计及应用。同时真空气力输送泵系统提高了地下隧洞掘进效率和隧道文明施工水平。

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。

临界流文丘里管在燃烧加热器流量控制中的应用研究

燃烧加热器可用于高温高超声速风洞中高焓试验气流生成,为了实现总温、总压等参数模拟,需要对注入燃烧加热器的各组分气体流量进行控制。该文采用了临界流文丘里管用于注入燃烧加热器的空气、氧气和氢气流量控制,仿真结果表明,当文丘里管上下游压力比超过1.25后,其喉道形成音速截面,达到临界流状态,在喉道直径和气体介质不变的情况下,流入文丘里管的流量唯一取决于上游压力,通过对文丘里管上游压力的控制实现了注入燃烧加热器的各组分气体流量控制,应用于Φ600 mm高温高超声速风洞模拟参数控制,调试结果得出流量控制偏差小于±1.0%,满足了应用需求。

乙烯装置苛刻工况大口径文丘里管国产化应用探讨

离心压缩机是乙烯装置的核心设备,苛刻工况文丘里管作为压缩机流量控制,是其正常工作的关键部件,直接影响机组的运行效率。乙烯装置苛刻工况大口径文丘里管应用于丙烯压缩机一段流量测量,口径大、介质低温,机械制造难度大,直接参与乙烯三机防喘振控制,精度要求高,在该工况下的文丘里管应用目前暂没有国产应用业绩,就目前国内苛刻工况文丘里现状,主要技术参数与国外装备对比,国产化的难点、创新点等相关内容进行论述、分析,提出可行性方案。

水力空化技术的研究进展

水力空化技术具有低运行成本、高效率等优势,广泛应用于废水处理及重油减黏等领域。空化发生器的结构特性直接影响空化效果。文丘里管型的管径、喉径、喉长等与空化效果有关,其内部螺旋流动会引起局部压力损失。孔板型孔径、孔间距直接影响空化效果,结构简单但易堵塞。旋转式空化反应器能运输流体,但大规模生产能耗高,其定子、转子间距及形状影响空化效果。通过研究空化发生器的结构特性,将为相关领域提供创新解决方案。

基于Fluent的电铲通风除尘系统文丘里管数值模拟

电铲通风除尘系统用于保证机棚内的正压环境,它可以防止粉尘对机棚以及电气室内机电设备造成损害,同时降低其内部机电设备的工作温度,该系统性能的好坏直接影响到电铲内部相关零部件的使用寿命和整机作业效率。文丘里管是通风除尘脉冲清灰系统的核心零件,通过对其进行数值模拟分析,可得到文丘里管内部气体流动特性的变化规律。所研究结果可为文丘里管优化设计提供理论指导,并对通风除尘系统作业效果的改善具有重要工程实用价值。

文丘里管流量计在低雷诺数下的流出系数特性曲线的研究

根据GB/T 2624中5.5.2规定,铸造收缩段经典文丘里管的流出系数为0.984,当雷诺数小于规定条件时,流出系数未知。本文设计了一项流量测量试验台架,旨在重复模拟低雷诺数的工况,计算出“铸造”收缩段经典文丘里管的流量系数,并验证其稳定性及可重复性,可在实际应用中作为参考。

一种新型多环境智能播种小车的设计

为了解决荒山、土丘、沙漠的绿化及农作物种子喷种等问题,设计了一种多环境播种小车,该装置主要由行进机构、喷播机构、间播机构、机电控制机构和物料存储机构等组成,具有爬坡避障功能,大范围、多角度覆盖喷洒功能,间播大种子送入土壤功能,可以远程操控并实现智能一体化,还可进行传感检测。通过方案选择、设计计算、三维建模和动态虚拟仿真进行可行性分析和制作实践,性能良好,满足预期要求,可在日常播种和绿化工作中发挥作用。

可变喷嘴涡轮增压及废气再循环系统改善柴油机排放性能

针对一台废气旁通阀式（wastegate,WG）增压柴油机,提出可变喷嘴涡轮增压器（variable nozzle turbine,VNT）＋文丘里管废气再循环系统（venturi exhaust gas recirculation,v EGR）的VNT-v EGR系统设计,并进行匹配优化。搭建了发动机台架试验系统,在保证原机经济性与颗粒物（particulate matter,PM）排放性能基本不变的前提下,对氮氧化物（NOx）排放进行重点优化。研究结果表明：优化后的VNT＋v EGR柴油机的欧洲稳态测试循环（European steady state cycle,ESC）试验加权的有效燃油消耗率、NOx排放和PM排放分别为229.4、3.53和0.055 g/（k W·h）,相比于原WG柴油机的变化率分别为0.04%、-48.2%和14.6%,油耗和PM排放略有升高,而NOx排放大幅降低,且动力性整体提高约5%～10%。匹配新系统的柴油机能够满足现行的排放法规并具有满足未来排放法规的潜力。该研究为改善柴油机的排放性能提供了参考。

基于文丘里管的水力空化降解壳聚糖的研究

本文应用一种新的方法——文丘里管空化法来降解壳聚糖。研究了壳聚糖溶液浓度、p H、反应温度、压力、空化时间等因素对基于文丘里管空化的壳聚糖降解过程的影响,以壳聚糖的特性粘度下降率来衡量壳聚糖的降解程度,并分别对壳聚糖原料及其降解产物使用FT-IR、XRD进行表征比较分析。结果表明:在溶液浓度为3 g/L的条件下,最佳的降解条件为p H4.4,温度60℃,入口压力0.4 MPa,空化时间120 min,粘度下降率达49%。说明基于文丘里管的水力空化法可有效降解壳聚糖。

基于长喉径文丘里管的双差压湿气流量测量

为实现湿气气液两相流量的在线非分离测量,提出一种基于长喉径单文丘里管的双差压湿气流量测量方法.通过理论分析和实验研究,揭示了湿气液气质量比和气相流速与长喉径文丘里管收缩段差压、扩张段差压之间存在一定的内在变化规律及物理本质.为有效提高测量精度,针对传统虚高模型的缺陷,提出了虚高模型的优化原则.建立了基于单文丘里管的气液两相测量模型,并通过迭代运算实现了气液两相流量的分相测量,对于压力p为0.10～0.16,MPa,气相弗劳德数0.4～0.7,液气质量比0～1范围内,气相流量测量的相对误差优于±3%,液相流量测量的满度误差小于±10%.

引射式EGR系统文丘里管内流动数值模拟分析

研究了采用文丘里管引射方式的增压柴油机EGR系统及结构,按照增压柴油机EGR系统工作原理,运用CFD-Fluent对文丘里管在不同EGR率引射情况下的内部流动进行了三维数值模拟,对文丘里管内空气与EGR废气形成的混合气的流场状态、速度场、压力场参数进行了分析。计算结果表明:EGR率对文丘里管压缩段前的初始压力恢复效果有较大影响,EGR率引射量越大,压力恢复效果越差,为了满足大EGR率的要求,应减小文丘里管扩压角,混合段喉口直径和EGR引射口直径可以适当增大,引射口的数量也可适当增加。

文曲利管排气再循环系统在涡轮增压柴油机上的应用研究

以一台 D6 114涡轮增压柴油机为研究对象 ,采用了一套带文曲利管的排气再循环系统进行了试验研究。试验结果表明 ,该系统在高工况下能克服平均排气压力低于平均进气压力的困难 ,方便地实现排气再循环。研究了在不同工况下柴油机的 NOx 排放、烟度和比油耗随 EGR率的变化规律以及 EGR的冷却效果对 NOx

文丘里管中气液两相流差压波动信号与空隙率关系

为了研究气液两相流差压波动信号与空隙率之间的关系,建立了差压波动信号均方根与空隙率的关系式.针对油气两相流和气水两相流,在管径分别为40mm和50mm管道上进行实验,分析了文丘里管差压波动信号与空隙率、流量、压力以及流体密度等参数的关系,得到了差压波动信号与空隙率的量纲1关系式.此关系式不仅反应了差压波动信号与空隙率的关系,而且提供了一种间接测量空隙率的方法.该方法只需要测量文丘里管前的压力和前后的差压波动信号,计算出该差压信号的时均值、瞬时值就可以计算得到空隙率的值.实验结果表明在空隙率小于85%的范围内,油气两相流和气水两相流空隙率的测量误差分别为10·9%和11·3%.如果与利用空隙率和差压测量气液两相流流量的方法相结合,则仅利用一个文丘里管就可以实现两相流流量测量.

组合式水力空化反应器去除难降解污染物的试验研究

难降解废水因污染物浓度高、组分复杂,化学结构稳定,难以降解处理,成为工业废水治理的难题之一.常规处理方法限制因素较多,水力空化处理废水具有设计简单,易于操作,便于企业应用等优点,因而具有广阔的应用前景.试验研究了三角形孔口多孔板与文丘里管组合的水力空化对亲水性与疏水性难降解混合污染物的降解情况.结果表明:多孔板的孔口流速、孔口大小、孔口数量、污染物的初始浓度以及多孔板与文丘里管的先后顺序等对污染物的降解率有重要影响.

文丘里管废气再循环系统对涡轮增压柴油机性能影响的研究

加装文丘里管的高压废气再循环(Exhaust gas re-circulation,EGR)进气系统,在兼顾柴油机经济性、动力性的前提下,研究该进气系统对NO_x排放的影响。根据一款柴油机的基本结构建立柴油机一维仿真计算模型和燃烧室的三维仿真计算模型。在对模型进行标定和对柴油机原机性能仿真计算的基础上,为进气系统引入文丘里管装置并对其结构参数进行优化设计。应用所建立的一维和三维柴油机模型,对文丘里管EGR系统柴油机的经济性、NO_x和Soot排放特性进行仿真计算研究,并对计算结果进行试验验证。研究结果表明,优化设计的文丘里管EGR系统可使柴油机在欧洲稳态循环(European steady state cycle,ESC)各工况下实现较为理想的EGR率,并在不明显影响柴油机燃油经济性的前提下,使NO_x排放量下降了约28.4%。文丘里管进气系统可以实现较为理想的高压EGR循环,在柴油机ESC工况下(怠速除外)能够达到较为理想的EGR率。

人体组织液的微创透皮抽取技术

对人体组织液的微创透皮抽取技术进行了研究.首先对皮肤进行低频超声预处理,提高皮肤表层对组织液的通透性,然后利用文氏管真空负压实现组织液的抽取、收集和输运.搭建了低频超声皮肤预处理系统,设计了基于文氏管的真空负压一体化装置,研究了组织液透皮抽取效果的评价方法.通过实验验证了组织液的抽取效果,研究了抽取时机、抽取频率对组织液渗透速率的影响,验证了文氏管真空负压作为组织液抽取、收集和输运驱动力的作用效果,研究了利用真空负压控制液体输运速度的方法.研究成果在微创血糖监测技术中具有重要的应用价值.