基于ADINA流固耦合的纤维在涡流场中的运动研究

为了研究纤维在喷气涡流纺喷嘴中的运动状况，以MVS861型喷气涡流纺喷嘴为原型建立二维计算模型，运用有限元计算软件ADINA中的流固耦合计算模块对纤维 气流两相耦合进行数值分析，同时研究喷孔处的压力大小对两相流运动的影响。结果表明：气流经两侧喷孔喷出后，在流场内会产生涡流场推动内部纤维以波浪式运动向喷嘴出口推进；随着喷孔处的压力增大，纤维的运动周期变短、摆动频率变高；增大喷孔处的压力能够提高纤维加捻包缠的工作效率。     

喷气涡流纺喷孔数量对喷嘴内气流场的影响

为了研究喷孔数量对喷嘴内气流场的影响,应用FLUENT流体计算软件对喷嘴内部气流场进行数值模拟,并结合OriginPro对不同喷孔数量时喷嘴内部气流场状况进行比较和分析,深入解析喷孔数量对涡流场的影响。研究表明：喷孔数量对喷嘴内部气流场的特性影响较为明显,随着喷孔数量的增多,气流在喷嘴中形成的旋转运动增强,喷嘴入口处用以吸引纤维的负压也随之增大,对纱线的加捻特性也就越强。     

喷孔锥度对喷气织机环槽型辅助喷嘴性能的影响

为提升引纬质量，课题组设计了一种环形槽型喷孔辅助喷嘴，并通过数值模拟探究辅助喷嘴结构对喷射性能的影响。课题组依据喷射出口面积等效原则，设计了3种环槽型辅助喷嘴，并分别建立了环形槽结合中心式辅助喷嘴的流场模型；利用FLUENT软件对建立的流场模型进行数值模拟，得到供气压力0.3 MPa时不同喷孔锥度的各环槽型辅助喷嘴对称面上速度云图、出口流速中心线上速度分布曲线图、气耗量，以及距喷嘴出口20，50，70 mm处截面速度分布图。结果表明：对同种环槽型辅助喷嘴，随着喷孔锥度增大，辅助喷嘴的喷射性能明显增强；喷孔锥度大于0°时,喷孔锥度增大各喷嘴出口处射流速度也随之增大。环槽型辅助喷嘴为喷气织机引纬提供了一种效率更高的方法。     

喷孔锥度对喷气织机辅助喷嘴喷射性能的影响

为探究喷孔锥度对喷气织机多圆孔辅助喷嘴喷射性能的影响规律,课题组设计了3类等大中心环形分布喷孔辅助喷嘴,研究其流场特性。分别建立了不同喷孔锥度时3类辅助喷嘴的流场模型;利用FLUENT软件对上述流场模型进行数值模拟,得到供气压力0.3 MPa时各辅助喷嘴对称面上速度云图、出口流速中心线上速度衰减曲线图及距喷嘴出口不同距离处截面速度分布图;提取截面上速度分布数据点得到了3类多圆孔辅助喷嘴0°和10°时距出口不同距离处截面速度径向分布图。结果表明：随喷孔锥度增大,各多圆孔辅助喷嘴的喷射性能明显增强;喷孔锥度大于0°时,喷孔锥度越大各型喷嘴出口处射流速度也随之增大。课题组既分析了喷孔锥度和孔心距各自单一因素对喷嘴喷射性能的影响,又考虑了喷孔锥度和孔心距双因素对喷嘴喷射性能的影响,结果表明喷孔锥度对辅助喷嘴整体喷射性能的影响较孔心距的影响更为显著。     

减少纱线毛羽的喷气-环锭纺纱方法的研究

本文介绍了一种新型的纺纱技术——喷气-环锭纺纱，它集喷气纺和环锭纺的优点于一身，在传统环锭细纱机的加捻三角区安装喷气纺纱的喷嘴，利用喷嘴里的旋转气流将纱线表面的没有参加加捻的浮游纤维和纤维端头转移到纱的内部，从而达到减少毛羽，增加强力的目的．该喷嘴与喷气纺中第一喷嘴相似，所用气压为0．5bar，大大小于喷气纺纱中喷嘴的气压，防止与加捻方向相反的纤维产生新的毛羽，为了测定喷气一环锭纺的性能．我们选择18tex的精梳涤棉纱作试验，测试纱线毛羽、强力、不匀率等性能指标，YG172纱线毛羽仪测试结果显示，经过喷嘴后纱线毛羽比未经喷嘴直接纺纱毛羽降低约40％，而强力略有增加。     

水力喷射压裂孔内压力分布研究

水力喷射压裂工艺是集水力射孔和压裂一体的新型油田增产技术。在室内实验基础上， 运用流体力学计算方法， 对水力喷射压裂孔道内压力场进行计算， 得到了井下水力射流在地层孔道内的压力及速度分布， 揭示了喷嘴空间位置、 喷嘴数量、 孔道形状、 喷嘴压降和喷嘴直径对孔道压力的影响规律。结果表明：高速射流之间具有很强的独立性， 喷嘴空间位置和喷嘴数量不会影响孔道内压力； 水力射流在不同形状孔道内产生的压力相同； 孔道压力随喷嘴压降和喷嘴直径的增大而增加。     

低压旋流喷嘴流场特性的数值仿真分析

针对以水为单介质流体的螺旋旋流雾化喷嘴的流场特性,采用VOF方法,建立了低压旋流喷嘴内流场的三维流动数学模型。通过改变旋流喷嘴的螺旋体长度、入口槽道截面积、螺旋升角、螺旋槽形状、旋流室内锥角等不同的结构参数,对雾化喷嘴的压力场、速度场进行数值分析仿真,得到了螺旋旋流雾化喷嘴的结构参数对流场特性的影响规律。研究结果对低压旋流喷嘴的设计与开发具有指导意义。     

旋流燃烧室内三维等温流场研究

采用三维RNG κ-ε湍流模型进行了旋流燃烧室内等温流场的数值模拟，给出了旋流燃烧室内不同截面位置速度分布的计算结果．数值模拟结果与文献中实验数据的比较表明，两者符合较好．该燃烧室采用叶片式旋流器并配置一次和二次空气径向射流．比较了一次空气射流和二次空气射流对燃烧室内流场的影响．研究结果表明，经旋流器进入燃烧室的旋转气流和一次射流空气在燃烧室头部形成回流区，这将有助于缩短火焰长度和稳定燃烧．一次空气射流深度几乎达到燃烧室中心，有利于气流的混合并增大回流量；二次空气射流深度较浅，其对燃烧室内流场的影响较小，     

圆锥长直管段喷嘴内流场仿真研究

通过ANSYS FLUENT软件,采用欧拉多相流模型对前混式磨料水射流内流场进行建模与仿真。观察不同参数下的仿真结果并进行比较,结果表明:压力升高继而导致喷嘴出口速度提高,通过简化公式计算所得喷嘴出口速度不一定准确;喷嘴出口直径变大会导致出口速度减小,且小于理论计算值;提供能量一定时,由于磨料体积分数增大会使得喷嘴出口速度减小,因此磨料体积分数不宜过大。     

2斜叶 框式组合桨釜内流场实验研究

为将2斜叶 框式组合桨高效应用于实际工程，课题组以不同质量分数的甘油 水溶液为搅拌介质，通过粒子图像测速技术（PIV）对该改进型框式组合桨搅拌釜内的流动特性进行实验研究，分析了桨间距、顶桨直径和搅拌介质黏度变化对釜内流场产生的影响。研究结果表明：随着桨间距的增加，2桨叶间流体的循环效果先增强后减弱，桨间距C2=052H时2桨叶配合最佳；顶桨直径D1=250 mm时形成2个涡合能力较好的涡流，此时釜内流体的整体混合情况较好；随着黏度的增大，2桨叶间扰动增强，整个搅拌釜内速度分布变得更加均匀，表明改进型框式组合桨更适用于黏度较高的溶液中。研究结果可为2斜叶 框式组合桨在聚酯合成工业实际工程生产中提供相关参考。     

扩张管锥角对催化转化器气流流动特性的影响

催化转化器的结构对气流流动特性有较大的影响。催化转化器扩张管锥角是影响气流流动特性的主要因素之一。应用数值模拟的方法对催化转化器的气流流动特性进行了研究．建立了催化转化器的流体力学模型。对催化转化器的气流流速分布、截面流速不均匀系数和压力损失进行了分析。数值模拟结果表明，较大的扩张管锥角容易造成气流分离，使旋涡区增大，截面流速不均匀系数和压力损失增加。     

湍流泰勒涡流特性的数值模拟

利用数值解截断误差所形成的小扰动在雷诺应力方程(RSM)的数值迭代过程中的发展,求解具有内筒旋转和固定端面的同轴圆筒环隙间的湍流泰勒涡流;然后在数值模拟出湍流泰勒涡流的基础上,定量分析湍流泰勒涡流的周向速度的波动性及其壁面附近的速度陡降特性、沿半径向外的强射流特性、轴向速度周期分布特性、压力周期波动特性、壁面切应力极化特性和强湍动射流特性;对比前人对湍流泰勒涡流进行实测的结果,数值模拟湍流泰勒的流动特性误差在30%以内。     

冷流比对涡流管内部流场影响的数值研究

为了探究不同冷流比对于涡流管内部流动的影响，课题组建立了涡流管的三维模型，在进气压力为0.38 MPa工况下，采用了Standard κ ε 模型对涡流管内的气体流动进行稳态数值模拟，获得了不同冷流比条件下的速度、压力以及温度变化趋势。研究结果表明：热端管内的能量分离主要集中在其前部靠近涡流室的位置，且在同一管径截面上，径向外层旋流具有更高的静压和温度；相对于低冷流比时，高冷流比的静压值和温度值更高；此外，在高冷流比时回流边界层范围进一步扩张，滞止点位置更接近于热端出口，增大了内外旋流的能量交换面积，有利于热流温度的提升，但会减弱涡流管整体的制冷效果。     

方形铝箔碎屑收集管数值优化设计

为了解决铝箔剪切机工作中存在的碎屑收集难题，课题组使用CFD方法计算了不同设计结构时的管路流场，在深入分析挡板布置及支管至出口距离设置对双支管吸力影响规律的基础上，重点探讨了不同压力 速度耦合分布现象出现的原因，并给出管路优化建议。数值模拟结果表明：2个支管前设置挡板时，第2个挡板会阻碍第1个支管后部气流运动，形成较大低速涡流区，无法形成负压及吸力；当2个支管使用连通挡板时，可以产生负压及吸力，但由于支管至出口距离不一致导致速度差异达62.24%；2个支管至出口距离相同时，在支管口形成均匀负压及吸力，可满足工业需求。此外，支管与主管倒圆角设置时对气流有良好的“导向”作用，支管速度可提高6%左右。     

模具液流悬浮加工区流场仿真研究

根据NavierStocks方程和流体运动的连续性方程,建立了聚氨酯工具头/工件加工区压力场及速度场的理论模型。以FLUENT 6.3为计算平台进行仿真,结果表明流体动压力和速度最大值出现在聚氨酯工具头/工件的最小间隙区域,且随间隙变小梯度变化增大,在工具头边缘处存在压力侧漏现象,由于这一现象,导致在局部边缘处速度的增加。     

气体再燃燃烧器喷口流动特性冷态实验研究

以某350 MW锅炉为原型建立冷态模拟试验台,研究气体再燃技术中再燃气体和炉内旋转气流的混合程度及气体再燃条件下实验炉内的空气动力场,并采用标准k-ε湍流模型对其进行了数值模拟.结果表明,不同的再燃风速度对炉内的空气动力场有影响.再燃风速度过小时,再燃风偏离射流轴线较早,不能射入炉膛旋转气流的中心部位;而当再燃风速度过大时,导致再燃风射穿炉内旋转气流.以上两种情况均不能对炉内气流起到很好的覆盖效果,进而影响着再燃气体和炉内气体的混合程度.     

雾滴在空间的质量分布特征

本文采用特殊设计的气流式喷嘴对雾滴在空间的质量分布特性进行了实验研究。提出了用于描述雾滴在空间质量分布特性的雾滴质量均匀度参数并且得到了该参数随料液性质、操作条件以及喷嘴喷出气体旋转角度的变化规律。通过对实验数据的回归分析，得到了能够较好地用于预测给定条件下雾滴质量均匀度参数的经验公式。     

液体射流直径对大液气质量比双通道气流式喷嘴雾化性能的影响

采用水-空气系统,研究了液体射流直径对双通道气流式喷嘴雾化性能的影响。结果表明:当液气质量比为0.82~5.48时,液体射流直径对雾滴直径有显著影响。在液气质量比一定的条件下,随液体射流直径的增加,雾滴直径呈先减小后增大的变化趋势。当液体射流速度为2~4 m/s时,雾滴直径最小。     

淹没状态下超高压磨料水射流切割实验研究

利用水射流切割实验系统，在80-240MPa压力范围内对完全淹没状态下磨料水射流切割岩石的性能进行了实验研究．通过实验及数据分析得出了磨料粒径、质量流量、射流压力、靶距及切割横移速度等参数对射流切割性能的影响规律．结果表明，在实验给出的工况条件下，磨料流量存在最佳值，在一定范围内切割深度随磨料流量的增加而增加，当磨料流量达到一定值后，切割深度随流量的增加反而下降；切割深度与射流压力基本呈线性增长关系；随着靶距的增大，切割深度逐渐减小；切割深度随切割速度的增加呈指数衰减趋势．     

电旋风分离器内电晕放电流场的数值模拟

为了探究电旋风除尘器内流场在电晕放电条件下的分布，课题组借助FLUENT软件对其进行数值模拟。建立了静电旋风分离器的单相三维湍流的RSM模型，采用控制体积法对其离散，用SIMPLE算法求解流场分布，得到了一定条件下静电旋风分离器内流场的切向速度和轴向速度分布。结果表明：施加高压电压不会改变切向速度和轴向速度的分布情况，仅改变切向速度和轴向速度的大小，且切向速度的变化大于轴向速度的变化；同时发现，在高压电压条件下能够减小颗粒的回带和提高颗粒的分离效率。