喷气涡流纺喷嘴参数对内流场特性的影响

为探究高速气流在喷气涡流纺内流道的流场特性规律，课题组基于FLUENT建立喷嘴的参数化模型，采用单一变量法分别研究喷孔数量、喷孔倾角和供气压力对喷嘴内流场的影响。结果表明：受引导部件的影响，内流场气流特性分别存在不规则性，且有较多的回流和涡流现象的存在；随着喷孔数量的增加，喷孔出口气流速度略有增大，内流场涡流现象减少，气流旋转性能显著增强；随着喷孔倾角的增大，气流速度峰值先增大后减小，导引部件螺旋面两侧的轴向速度和切向速度分布有明显不同，而当喷孔倾角超过70°后角度对速度的影响逐渐减弱；随供气压力的增加，气流速度增大，气流旋转特性增强，纱线加捻效果有所提高。该研究对于喷气涡流纺喷嘴的结构设计具有参考价值。     

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。     

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。     

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。     

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。     

横向水流作用下气泡运动数值模拟

由于气液两相体系中气泡的诸多流体力学行为不仅影响两相流的速度分布,还可通过改变气液相界面等途径改变整个体系的传热传质 效果,对气液接触设备性能具有重要影响。课题组利用数值模拟对恒定水速下管道中喷射的气体进行分析,追踪管道中气泡流的变化情况。气液两相流采用层流 模型,并运用VOF对气液两相界面进行追踪,速度与压力的耦合求解采用PISO算法。计算结果表明：气体在管道中成类似泡状流,并受浮力作用逐步靠近上壁面 形成连续的长气泡;水流速度和气泡到达上壁面距离进口处的距离近似呈线性关系;最大气泡粒径与进口水速负相关,与进口气速正相关。研究结果可为相关气 泡运动特性的进一步研究提供参考。     

纱线减羽装置的设计与研究

本文分析了纱线毛羽的产生及其危害,在研究与分析减少毛羽的机理即假捻-解捻-包缠及纱线减羽过程的基础上,以喷气纺纱喷嘴的结构参数为依据,选择喷嘴的喷孔直径、纱道直径、气压等参数设计并加工喷嘴, 安装于SAVIO自动络筒机上用于纱线毛羽的控制.通过实验证明:经过喷嘴络筒,纱线表面毛羽能显著降低而强力反而有所增加,达到预期目标.     

喷气织机主喷嘴引纬特性实验研究

为分析喷气织机引纬过程中纬纱进入筘槽段内的运动状态,减少纬纱飞行过程中卷曲、飘动等不利运动情况,通 过优化引纬工艺参数,搭建纬纱运动特性观测实验平台,利用高速摄影技术对纬纱飞入筘槽部分进行拍摄研究,获得气 流特性与纬纱运动速度、加速度等参数之间的关系。实验结果表明,当主喷压力为0.3 MPa、主喷嘴出口距筘槽长度为 20 mm,主喷嘴出口距第一辅喷嘴距离为50 mm时,织造能耗小,纬纱波动小,引纬效率高。研究结果为实际生产提供了 参考。     

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。     

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。     

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。     

基于Fluent低压旋流喷嘴下游流场数值模拟及分析

运用Fluent软件模拟了低压旋流喷嘴下游流场喷雾情况。利用欧拉 拉格朗日模型模拟气液两相耦合流动。模拟显示：喷嘴喷雾形状为空心锥状,与实验得到的喷雾形状相符。喷雾的液滴速度分布于15~25m/s之间,且随轴向距离的增大而减小;喷雾的液滴直径沿轴向距离增大而增大。     

喷嘴压力对非淹没空化流场影响的研究

为了了解非淹没射流对大型工件的处理效果,课题组提出并设计了一种新型的非淹没人工射流,该方式可以适应各种场合工件的处理。在理论基础上,由淹没状态下的汽、液两相流变为非淹没状态下的气、汽、液三相流,采用外围低压水与内喷嘴高压水的结合,形成了人工淹没环境结构;通过该结构,使用FLUENT软件,实现了非淹没喷嘴空化效果的判断与预测;并通过模拟结果,分析了不同压力对空化流场的影响。结果表明：随着压力的升高,流场的轴向速度、轴向动压强以及汽相体积分数有着明显的提高。该非淹没喷嘴可产生较强的空化效果,且对入口压力较为敏感。     

低压及欠平衡钻井中注气量对井内压力的影响

以多相瞬变流理论为基础,建立了井筒内气液两相流动模型,并对低压欠平衡钻井中注气量对井内压力的影响关系和规律进行计算和分析。计算分析结果表明,注气量对井内压力的影响除与注气量本身大小有关外,还与井深、井眼与钻柱结构尺寸、井内液相流量和性质等因素密切相关。单纯增大注气量并不一定就必然会导致井内压力的降低,这取决于所给条件下构成井筒内气液两相流体的静液压力和流阻间的平衡关系。介绍的模型及方法对确定低压欠平衡钻井过程中各相关参数、地面压缩机组的配置、以及设计方案等有一定指导意义。     

基于直接接触凝结理论的汽液两相流升压模型

针对汽液两相流升压装置利用经验模型计算的过程中，仅能对出口压力进行计算，且计算值与实验值有较大误差的弱点，提出了用直接接触凝结（DCC）的理论求解汽液两相流的一维理论模型。计算升压装置的最大出口压力，分析其他参量的变化规律。结果表明，汽液两相流在凝结激波前为泡沫流，在凝结激波后完全凝结成单相水的情况下，升压装置的出口压力达到最大值。     

非线性耦合谐振子模型的一种对角化解法

利用Wegner流方程方法研究非线性谐振子和非线性耦合谐振子系统。对非线性谐振子系统，计算出系统参数随流参数变化的一组方程及系统的能级；对耦合的非线性谐振子系统，得出系统参数随流参数变化的一组非线性方程，数值分析对角化了系统。     

一种双层多节细长棒式棉纤维力学模型

空气一纤维两相流的研究中,由于纤维模型不能完全真实地反映棉纤维的物理特性,因此数值模拟研究存在一定 的局限性。为了更准确地模拟棉纤维在气流场中运动,分析前人建立的纤维模型,采用高倍光学显微镜系统观测棉纤维 的微观结构,综合考虑棉纤维拉伸、扭转、弯曲、塑性、摩擦性等力学特征,提出一种双层多节细长棒式的棉纤维结构模 型。推导了相关的力学关系式,提出了该纤维结构模型中反映纤维力学性能的拉伸特性系数Ks、弯曲特性系数Kc、扭转 特性系数Kt、摩擦特性系数μ直径变化率ε共5个参数。该模型具有全面的纤维力学特性,完善了空气一纤维两相流问 题中棉纤维模型,文中的研究提高了数值模拟的真实性和准确性     

气液两相内混式油喷嘴混合室内压力特性的实验研究

以压缩空气和变压器油为工质，对气液两相内混式油喷嘴混合室内压力特性进行了实验研究．研究结果表明，对于结构已确定的油喷嘴，影响混合室内压力的运行因素主要是油压（p1)，气压（p2)及两者差值（p1-p2)．实验测得了相同雾化气压下不同油压时混合室内压力的变化值，并利用数理统计的方法，整理出了这种油喷嘴混合室内压力随油压变化的关系式．从统计关系式及实验数据相关线图的比较可以看出，两者的变化关系是非线性的．实验还测得了在相同油压条件下不同雾化气压时，混合室内压力随气压的变化值，整理出了混合室内压力随气压变化的关系式．从统计规律及实验数据相关线图分析比较看出，两者的关系近似为线性关系。     

纱线间距对复合材料拉伸性能的影响

为研究纱线间距对编织复合材料拉伸性能的影响，课题组建立了4组纱线间距的芳纶纤维橡胶基复合材料单胞模型；并通过有限元软件对沿经（纬）纱和纤维束交织2种拉伸方向的单胞模型进行拉伸性能仿真分析。结果表明：随着纱线间距的增加基体和增强相的等效应力逐渐增大，且沿经（纬）纱方向拉伸的等效应力小于纤维束交织方向；通过均质化理论计算出复合材料等效弹性常数，弹性模量随着纱线间距的增加逐渐减小，经（纬）纱方向计算的弹性模量平均高出纤维束交织方向21%。