苏氨酸发酵罐内不同搅拌桨组合下流场模拟

针对目前工业大型苏氨酸发酵罐搅拌设备在设计过程中依赖传统经验的现状,课题组基于CFD技术模拟了发酵罐内不同搅拌桨组合下的搅拌流场,根据模拟试验结果,为设计提供数据支持。从模拟结果中提取了罐内底桨处的流速大小分布情况,同时研究了罐内特征线上的流速分布情况;利用Patch方法,研究了搅拌流场的混合时间,试验给出了搅拌桨功率,结合二者分析了搅拌桨组合的混合效率。结果表明上3层搅拌桨选用3斜直叶桨,底层桨选用6叶前抛物线式圆盘涡轮桨的搅拌组合为较优组合。模拟试验结果及分析为苏氨酸发酵罐搅拌器的设计提供了参考。     

基于CFD的搅拌反应罐内部流场的数值模拟

利用CFD计算流体力学软件对搅拌反应罐搅拌区流场进行模拟,实现了速度场、速度位置分布的可视化,获得了速度场的分布规律;分别对不同半径、不同结构的搅拌架和在不同搅拌转速下的浓缩罐内部流场进行详细分析,获得搅拌效果与搅拌架半径、结构以及搅拌转速之间的关系,并根据力矩分析结果给出了合理的搅拌转速区间。该研究可为冷冻浓缩罐的设计和生产提供理论依据。     

轿车车身外部流场的数值模拟及分析

探求了应用计算流体力学（ＣＦＤ）研究汽车车身外部流场的可行性。计算机数值解提供了诸如气动压力场、速度场等车身压力、速度分布，以便于获得气动阻力、气动升力和气动侧向力及由此可得的相关力矩等信息，可进一步用于指导汽车的设计开发，数值模拟结果与实验比较表明，ＣＦＤ对进一步开发汽车外形结构有较强的指导作用。     

超薄板焊接熔池流场数值模拟

为了研究超薄板焊接质量差的问题,根据流体力学和传热学原理,建立超薄板焊接熔池的二维数值分析模型。 电弧热源模型采用高斯热源分布模型,模型考虑了超薄板固态金属的热传导、熔池与外部环境的对流辐射、熔池内部液 态金属质点的热传递、材料的热物理性能参数部分随温度变化等因素。采用FLUENT对超薄板微束等离子焊接熔池模 型进行求解,得出了熔池温度场、流场分布,并讨论了几种作用力对超薄板熔池流场的影响。研究结果表明表面张力是 超薄板熔池内部液态金属流动的主要驱动力     

健跳南港区疏港公路连接线周边海域流场的数值模拟

敏感海岸的建设工程,会引起周边海域的水动力改变。运用基于三角形网格有限元模式的数学模型,模拟了疏港公路跨海湾的大桥和路堤修建后所引起的周边海域水动力的变化情况。结果表明,这种模式能较好地模拟地形复杂水域的水动力场,可用于预测海岸工程建设后所引起的流场变化,对今后计算模型的选择具有一定的借鉴作用。     

通机流场特性数值模拟及其冷却性能优化分析

以某通机为研究对象,建立了2种不同起动器状态下通机流场CFD分析模型,分析了总风量差异和温度、速度场分布特征。仿真结果表明：新起动器状态下风扇入口风量为75.32 g/s,原起动器状态下风扇入口风量为70.42 g/s,增加格栅进风面积后的新起动器状态风扇入口总风量提升4.9 g/s。2种起动器状态下的间隙及小孔进风都有来自发动机高温区域的热风回流,冷却风道入口进风温度高且缸头火花塞区域冷却风速低。通过增加隔风挡板和调整风扇罩出风导向,风扇入口风量为77.5 g/s,热风回流减小,各冷却风道进风温度降低。实验结果显示：优化后的机油温度比原机机油温度降低9℃,缸头火花塞垫片温度比原机垫片温度降低12℃。     

强吹除雪气固两相流流场数值模拟分析

为研究和分析机场强吹除雪气固两相流流场的压力、速度和雪粒运移规律,依据离散粒子模型建立了强吹除雪气固两相流方程,并采用计算流体力学数值分析方法,对机场强吹除雪的气固两相流流场进行数值模拟分析,得到了气固两相流流场的压力、速度分布曲线和不同时刻下的雪粒分布规律．数值分析结果表明,气固两相流场发展过程迅速,速度分布符合射流理论,湍流强度变化剧烈．数值模拟得到强风强吹除雪的吹雪时间为2．5s．     

仰角式油水分离器流场的数值模拟

仰角式油水分离器是一种新型、高效的重力式油水分离设备,为了深入了解其分离机理和内部流场分布,利用Fluent 12.0 数值模拟计算软件,基于多相流欧拉分析方法,结合Realizable k–" 双方程湍流模型对油水两相在分离器内的分离过程进行了数值模拟。结果表明：所选用的数值模拟方法能够较为真实地反映分离器的分离特性和内部流场分布,与传统卧式分离器相比较,仰角式油水分离器内堰板处的“死油区”和“死水区”明显减小,油水分离效率更高,当仰角为12◦时,油水分离效率达到了最高值90.48%,提高了29.26%;仰角式分离器的结构简单,但内部流场分布较为复杂,入口分液管处的速度分布不均匀,存在不同程度的旋流,易造成油水两相在分界面处的掺混;分液管处的结构有待于进一步地改进。     

基于CFD的蒸气箱分区结构流场数值模拟

针对蒸气箱在开发改进过程中,缺少对内部蒸气流动特性的理论分析和有效开发手段而过于依赖设计经验的问 题,建立了基于计算流体动力学( CFD)的蒸气可压缩流动模型,采用了FLUENT的SST k-ω模型对蒸气箱内部分区结构 进行蒸气流动数值模拟：改变不同的输入条件,探索了蒸气箱内部的缓冲区、阻流区、主流区和扩散板等结构对蒸气喷射 稳定性、均匀性和热量损失的影响。研究表明：缓冲区与阻流区阶梯连接会产生较强的蒸气湍流,迅速降低喷射速度;阻 流板在降低流速,分散蒸气流动的同时,加剧蒸气湍流,影响蒸气输出速度和流量分布;扩散孔的形状分布直接影响了蒸 气喷射速度、流量和加热区域均匀蒸气层的形成     

板带式速冻机空载状况下速度场的数值模拟

通过对速冻机作适当的几何简化,建立了相应的数学物理模型.使用PHOENICS软件对速冻机内的流场进行了数值模拟,分析了板带运动、空气进口速度、流动通道高度及空气入射角等对内部流场的影响.研究结果表明,空气进口速度和通道高度的选取应综合考虑空气流速大小、流速均匀性和流动阻力损失等3方面因素;最佳空气入射角应为0°.     

偏心率对双层搅拌桨偏心搅拌槽内流场的影响

偏心搅拌大都集中在对单层桨叶搅拌槽的研究,对双层的研究很少且集中在数值模拟研究,文章利用粒子图像 测速技术对轴偏心搅拌釜内流场进行实验研究。分析了不同偏心率对搅拌槽内宏观流场的影响,探讨了桨间轴向位置 处无因次化径向和轴向速度的分布。结果表明：搅拌槽内的速度最大值并不是随着偏心距的增大而增大;当偏心率e分 别为0.1和0.2时,可以提高径向速度的分布区间;当偏心率e>0.2时,内部存在一些漩涡导致速度波动比较大,这种流 体趋势并不有利于筒体内部流体的混合。研究结果对双层桨偏心搅拌器的设计具有指导意义。     

搅拌釜内双层改进型INTER-MIG桨流场实验研究

为得到双层INTER-MIG桨搅拌釜内流场特征,文章采用粒子图像测速技术(PIV)对直径为430 mm的双层改进 型INTER-MIG桨搅拌槽内流场进行了实验研究。分析了搅拌转速、相位角及轴向位置对搅拌槽内流场分布的影响。结 果表明：整个流场表现出较强轴流特性,底桨右端形成一个漩涡;转速增加引起桨叶附近湍动增强,但整体流型变化不 大;当r/R <0.48时,桨叶间轴流效果显著,有利于釜底流体向上抬升,增强整体混合效果;当r/R>0.48时,桨叶右端在 近壁面处会形成上下2股流动流体,有助于形成局部区域循环。实验结果可为工业搅拌过程提供工艺参考。     

取水泵叶轮水力设计及内部流场数值模拟

为了研究漂浮取水泵内部流场分布规律,根据泵水力设计理论对叶轮进行了参数计算,基于Pro/E建立了叶轮 和内部流场模型,利用FLUENT对内部流场进行了数值模拟,得到了漂浮取水泵的外特性曲线、压力和速度分布规律。 结果表明：泵的功率曲线呈现驼峰状,效率曲线存在较宽的高效区;叶片受静压呈现旋转中心低,边缘高的总体趋势;泵 叶片速度较大,隔舌和扩散管底部速度较小;在额定流量工况下,叶轮表面液流速度分布趋于均匀,流场分布较合理。研 究结果可为优化叶轮几何参数、改善内部流场分布以及提高泵的效率提供一定参考。     

双层侧进式搅拌槽固液流动研究

由于对大型双层侧进式搅拌槽进行实验方法研究比较困难,采用数值模拟的方法对其进行研究。利用计算流体 动力学( CFD),通过gambit建立模型并划分网格,利用Fluent软件进行计算求解,探讨不同转速下的固相分布情况,临界 离底悬浮转速、颗粒直径对临界悬浮转速的影响。结果表明固相颗粒主要分布在搅拌槽底部和双层搅拌器之间的区域, 在搅拌槽的上部区域形成一个明显的清液层,双层侧进式搅拌器的使用可以有效地减少由于提高搅拌转速而增加的密 封难度和功率消耗。     

改进型INTER-IMIG桨搅拌槽内流场的PlV实验研究

针对二维粒子图像测速技术( particle image velocimetry,PIV)的局限性,利用三维粒子成像测速技术(PIV)对改 进型INTER-MIG桨搅拌槽流的轴向速度、径向速度、切向速度的分布进行研究,介绍了三维PIV系统的结构组成,再利 用二维PIV对流场进行流线分析。结果表明：无挡板时,槽内的流体受到了较强的剪切作用,而轴向速度与径向速度相 对较小,整体的混合效果较差;有挡板时,流体的轴向和径向速度明显提高,增加了流体湍动效应。挡板破坏了流体内部 的有序流动,桨叶前端的涡流也明显减弱     

等离子弧焊接电弧的温度场和流场研究现状

等离子体电弧温度场和流场的研究对其在工业生产中的应用具有重要的意义。文章分析了等离子弧温度场以 及流场检测和计算的研究现状。在等离子弧温度场的检测中,现今光谱诊断法最为方便,所测得的结果较其他检测方法 而言精确度更高;在等离子弧流场的检测中,运用粒子成像测速技术的方法可以检测得到流场分布。在等离子弧温度场 和流场的计算中,数理解析法计算繁琐,需要大量时间。数值模拟的方法更为经济、有效。     

洗扫车专用风机数值模拟与内流特性分析

针对洗扫车专用风机内流场强旋转和强曲率特点,提出了适宜于分析强旋转和强曲率效应的湍流新模型,并继 而建立了针对洗扫车专用风机的CFD数值模拟策略。研究结果表明：专用风机内流呈现复杂的强旋转效应,该效应下 叶轮间隙流易造成严重的能量损失,叶轮间隙尺寸是专用风机气动设计的关键要素;专用风机叶轮在强曲率、强旋转效 应的作用下,小流量工况时更易出现大面积流动分离甚至回流;不同流量下,回转面静压和总压均呈现出非对称性。随 着流量的增加,静压、总压分布的非对称性会逐渐减弱。分析结果对于提高专用风机的性能,改进其气动特性提供了理 论支持,更好地为生产实践提供指导。