高压切割喷嘴冲击磨损的数值分析

以复用矿井含煤颗粒的水对高压切割喷嘴的磨损物理问题为研究对象,采用计算流体力学理论进行数值计算,分析讨论了质量浓度为10、15、20、25、30、40 mg/L条件下速度、剪应力、磨损的分布以及变化关系。计算、分析结果表明:磨损主要发生在出口部位和锥体的后半部份,入口部份和锥体前半部份磨损较小;入口部位、锥体部位磨损量、剪应力随质量浓度增加变化较小;出口部位磨损量在质量浓度为10～20 mg/L减小较快,超过20 mg/L后变化不大;出口部位流体速度、磨损量、剪应力与质量浓度间存在对应关系。煤粒入口速度与混合物速度相同、锥体部位煤粒流体速度低于锥体部位混合物速度(平均值)约79.4%;煤粒出口部位速度随质量浓度的增大而呈现先增加后减小的趋势,速度最大值发生在浓度20 mg/L。

混水角对强迫对流混水过程影响的熵产数值分析

以两入口流速相同情况下强迫对流混水过程这一物理问题为研究对象,采用计算流体力学、数值传热学理论进行数值计算,分析讨论了对流混水角在30°、45°、60°、90°条件下速度、温度、熵产的分布以及变化关系。计算、分析结果表明:熵产主要分布在两根进水管的交汇区域,及混水后的出水管区域,最大值发生在混水交点处,而两进口支管区域熵产较小;粘性熵产中壁面熵产平均值占粘性熵产总和平均值的98.22%,传热熵产中壁面熵产平均值占传热熵产总和平均值的99.23%。在熵产中"壁面熵产"占绝对比重,内部熵产可忽略。不可逆传热熵产占熵产比重较大,混水角度90°熵产最小,最优混水角度为90°。

椭圆管外流动熵产及放热系数的数值分析

以椭圆管加热水流动为研究对象,对椭圆管加热水流动系统进行了二维数值模拟。通过联立求解流体力学基本方程和熵产方程,获得了熵产、放热系数与雷诺数和纵、横向间距的变化关系。数值分析结果表明:熵产主要发生在管壁表面附近,而在系统内部区域熵产较小,可以忽略;熵产随雷诺数的增大而增大,随纵、横向间距增加而减小,熵产与雷诺数、纵、横向间距存在对应关系,纵、横向间距宜在1.75～2.0间;在相同的雷诺数值时,熵产、放热系数沿流动方向呈现单调减小的趋势;不同的雷诺数值,熵产、放热系数不同,单调减小的趋势相同。放热系数随Re的增大而增大,且与雷诺数存在对应关系。纵向总放热系数随纵、横向间距增大而减小,且存在对应关系。