基于CFD的离心压缩机整级性能优化设计

本文采用CFD技术研究离心压缩机整级性能优化设计方法。首先用一元理论进行初始设计,应用全三维流场分析的方法分析叶轮、扩压器以及回流器叶片参数变化对压缩机性能的影响。在此基础上,对主要几何参数进行了优化设计。研究结果表明:通过在压缩机运行过程中调节扩压器叶片的角度,可以使压缩机的最大效率和工况范围均得到改善。对于本模型的压缩机,效率可提高3%以上。优化设计后压缩机整级气动性能得到明显改善。

单弓形和螺旋形折流板换热器的数值模拟及性能分析

运用CFD数值模拟方法对比了相同操作参数单弓形折流板换热器和螺旋形折流板换热器的性能,并对不同介质下两种折流板换热器壳程的流动阻力和传热效果进行分析比较。结果表明,螺旋形折流板换热器的传热性能明显优于单弓形折流板换热器,而且壳程压力损失更小。

管壳式换热器壳侧三维流场模拟

建立了管壳式换热器的简化模型,利用ANSYS模拟软件,对管壳式换热器的壳侧三维流场进行了模拟计算,得到了不同排列方式下及入口流速的情况下换热器模型的壳侧流场,并用实验测得的换热器壳程总压降进行了对比验证,证实了结果的可靠性。分析了管壳式换热器换热管的两种不同排列方式下流场的差异和流场对换热器失效的影响,提出了换热器管束失效的预防措施。

应用于超导磁体冷却的新型低温传热元件

本文针对我们已提出的自然循环与低温热管耦合的新型传热元件进行了初步的数值模拟.基于一些合理的假设,利用一维两相流均相动态模型对液氮在自然循环管路中的瞬时换热量进行了计算,在与实验结果进行比较的基础上,得到了一些有关冷却时间与最低冷却温度的初步结论,并对计算结果进行了分析.

室外换热器流路布置对热泵空调器的性能影响分析

在压缩机、毛细管、室内换热器及室外换热器的几何结构尺寸均相同的情况下,对室外换热器的流路布置进行了优化.实验结果表明:室外换热器作冷凝器时采用逆交叉流,作蒸发器时采用顺交叉流,这样能够提高换热器和热泵系统的性能,使得热泵空调的制冷和制热循环压缩机功率分别降低3.81%和5.46%,制冷量和制热量分别增加2.73%和2.78%,使制冷能效比EER提升6.82%,制热能效比COP提升8.73%.数值比较结果表明:优化后的流路布置可增大换热器各支路后半部分的传热温差和传热系数,从而提高了换热器的性能

闭式U型地表水换热器传热数值模拟与实验研究

针对工程设计中闭式地表水换热器基础数据缺乏的问题,本文建立了闭式U型地表水换热器的三维传热模型,利用FLUENT软件,分别模拟了夏季与冬季工况下,换热器不同进口温度、不同湖水温度下换热器的传热特性。结果表明,换热器进出口平均温度与湖水温差、换热器进口温度与湖水温差是影响单位管长换热量的根本因素,并根据模拟结果分别拟合了两种温差与单位管长换热量的关系曲线。

自动除污型污水-水换热器的数值模拟

针对污水源热泵污水侧除污问题,提出并设计了一种具有自动除污功能的壳管式换热器。基于分布参数法对其建立了稳态数学模型。采用矩阵控制的方法求解模型,并对其除污前后不同的污水、循环水流量,不同的换热面积下两侧流体的温度分布进行了研究。结果表明,当换热器面积设计偏大时会出现局部热量反交换现象,并指出了多发区。将除污功能应用于壳管式换热器,相应地减小换热器的体积,可使壳管式污水-水换热器在最佳工况下运行。

一种微小流量离心压缩机叶轮性能的数值模拟

建立一种空气工质微小流量高转速离心压缩机叶轮模型并对其性能进行数值模拟研究。结果表明：该类微小流量高转速离心压缩机叶轮出口与进口区域面积比小于1,流场内雷诺数一般均小于105；采用高转速可以改变微小流量离心压缩机因流动损失而导致的效率低下；叶片数对总压比和效率均有影响,对微小流量高转速离心压缩机叶轮来说存在一最佳叶片数；微小流量高转速离心压缩机叶轮出口角一般在60°以上；随着叶尖间隙的增大,微小流量高转速离心压缩机叶轮总压比及效率下降。

结构和操作参数对螺旋折流板换热器性能影响

运用CFD数值模拟的方法对比了操作参数相同时弓形折流板换热器和螺旋折流板换热器工作性能特点 ,研究了螺旋折流板换热器壳程压力损失和螺旋角的关系。结果表明 ,螺旋折流板换热器和弓形折流板换热器壳程压力损失随流量的增大而增加 ,二者之间的差距呈上升趋势。同时 ,随着螺旋角的增大 ,螺旋折流板换热器的壳程压力损失呈下降趋势。

新型折流杆换热器的流动与传热数值模拟

依据核心流传热强化原理,设计了一种新型粗杆-细杆组合式折流杆换热器,建立了相应的物理和数学模型,并对其传热与流动特性进行了计算模拟,并将计算结果和相同杆径的折流杆换热器进行了比较。结果表明,该新型换热器壳程的对流换热系数与折流杆换热器相当,但流动阻力远远小于折流杆换热器,综合性能优于折流杆换热器,而且Re数越高,优势越明显。

新型板壳式换热器壳程流动与换热的数值模拟

提出一种新型的板壳式换热器,建立2种不同板束截面形式的换热器模型,利用FLUENT软件对壳程流体的流动和换热进行数值模拟,从多个方面对板壳式换热器壳程湍流流动与强化传热进行了探讨。模拟结果表明,由于换热板片特殊的蜂窝结构,靠近板片壁面的流体产生了明显的周期性波浪式流动,这种流动加剧了流体的湍流强度及边界层的扰动,起到了壳程强化传热的效果。

大型纵流壳程换热器三维流动与传热数值模拟

针对目前弓形折流板管壳式换热器采用分布阻力、容积多孔度等概念来计算壳程流体流动的方法 ,根据纵流壳程换热器的结构特点和流动特点 ,探讨了大型纵流壳程换热器数值模拟的简化计算问题 ,提出了几何原型周期段模型简化计算法和四管模型简化计算法 ,以解决大型纵流壳程换热器数值模拟问题 .并应用本文提出的简化计算法 ,应用通用CFD软件FLUENT对纵流壳程换热器不同结构参数时的流动与传热进行了数值模拟 ,得到了换热器流场与温度场的细观信息 ,为纵流壳程换热器的结构优化设计和开发新颖换热器提供了依据

基于三维实体模型的管壳式换热器壳程流场和温度场数值研究

根据管壳式换热器的结构特点,采用基于管壳式换热器真实三维实体模型的几何建模方案,提出了管壳式换热器周期性全截面计算模型,实现了具有复杂壳程结构的管壳式换热器的数值模拟,克服了现有数值模拟建模方式的一些不足,为再现和模拟管壳式换热器壳程的真实流动状况,以及分析各种构件对壳程流体流动和传热性能的影响提供了良好的辅助手段。

折流杆换热器壳程流场和温度场的数值模拟及场协同分析

在PHOENICS-3.5.1程序的基础上,引入多孔介质模型,用体积多孔度、表面渗透度和各向异性的分布阻力来处理换热器内的管束,用分布热源考虑管侧流体对壳侧流体的影响,对折流杆换热器的壳程流场和温度场进行了数值模拟,并对其温度梯度与速度矢量的夹角进行了计算。结果表明,采用换热器三维流动计算模型和kε-湍流模型能较好地模拟折流杆换热器壳侧内的流场分布。通过数值模拟可直观地了解换热器壳侧内流体的流动状态,确定流动的高、低速区。

双壳程连续螺旋折流板换热器的数值模拟

本文提出了一种新型的双壳程连续螺旋折流板换热器。采用数值模拟方法对双壳程、单壳程连续螺折流板换热器,以及弓形折流板换热器壳侧流动与传热持性进行了对比研究。结果表明,同质量流量和对流换热系数近似相等的情况下,双壳程连续螺旋折流板换热器壳程压降比弓形折流板换热器低17.7%～23.5%,同质量流量和壳程压降近似相等的情况下,其对流换热系数比单壳程连续螺旋折流板换热器高7.1%～12.6%。

单螺旋和双螺旋折流板换热器性能的研究

为了研究双螺旋结构对螺旋折流板换热器性能的影响及其与单螺旋结构的比较,利用热态试验和数值模拟方法,研究了四分之一扇形和三分之一扇形螺旋折流板换热器单、双螺旋结构的壳程传热和阻力性能。热态试验结果表明,单、双螺旋结构的壳程传热系数和压力损失均随流量的增大而提高。在相同流量下,双螺旋结构的壳程传热系数高于单螺旋结构,同时其壳程压力损失也有所增大。

变截面折流杆换热器的流动与传热分析

本文在折流杆换热器的基础上,采用数值计算的方法,以水为流动介质,对不同折流杆间隔的折流杆式换热器进行流动与传热特性的分析。同时,本文设计了一种新型的变截面折流杆式换热器,对换热器进行优化,结果表明,变截面折流杆换热器比等截面折流杆换热器的综合性能最多高13%～14%。

曲面弓形折流板换热器壳程流体流动与传热研究

曲面弓形折流板是一种新型折流板。本文采用Fluent软件,对曲面弓形折流板换热器和普通弓形折流板换热器壳程流体流动和传热进行了数值模拟,并对模拟结果进行了实验验证。结果表明,在相同结构参数和流动条件下,曲面弓形折流板换热器壳程压力降低于普通弓形折流板换热器,但壳程传热系数高于普通弓形折流板换热器。

弯管冲蚀失效流固耦合机理及数值模拟

针对流体输送管道失效研究中存在的问题,主要研究腐蚀与流体流动的交互作用对管道冲蚀破坏的作用机理。建立流固耦合数理模型,推导出在任意拉格朗日-欧拉(Arbitrary Lagrange-Euler,ALE)描述下的粘性流体N-S方程和腐蚀产物保护膜固体区域的控制方程,分析管壁边界层多相流介质流动与腐蚀产物保护膜破损之间的耦合作用。以弯管的冲蚀失效为例,结合弯管的结构特性、多相流的物性参数,运用ANSYS有限元分析软件,采用物理环境顺序耦合法进行流固耦合数值模拟,

基于Fluent的三通管数值模拟及分析

Fluent软件作为流体力学中通用性较强的一种商业CFD软件应用范围很广。通过利用Fluent计算流体动力学(CFD)的软件,对石油工业系统中常见的三通管内部流体进行了模拟分析,得到了三通管内在流体流动时的速度、压力和温度场分布图,为石油管道中的流体输送提供了理论依据。

管内层流强化传热的数值模拟

通过数值模拟,研究了85%甘油在含旋流片缩放管管内的传热与流阻特性,并与光滑管、缩放管的传热与流阻特性进行了对比。研究结果表明,层流时含旋流片缩放管的综合因子大于缩放管,且缩放管内插入6个小角度旋流片具有更好的传热性能。在有旋流片段可以通过减薄边界层厚度与增加有效传热温差的双重途径提高传热速率,而在旋流片下游段则可以利用有效传热温差的缓变特性继续维持较大的传热速率,从而能避免过多的流体置换次数,极大幅度的降低流体的输送功耗。

某火箭三子级剩余推进剂汽化研究

针对某火箭三子级剩余推进剂的汽化过程 ,建立了一个零维的数学物理模型 .在给定太阳辐射角的工况下 ,对贮箱中低温液体推进剂汽化时 ,贮箱内气体温度和压力变化、贮箱内质量变化、进入贮箱的外界热流的变化及贮箱排放推力的变化等进行了数值计算 ,并对贮箱保险活门排放推力对火箭在轨速度的极限影响作了简单分析 .计算结果可进一步用于该火箭三子级钝化技术的研究 .

折流板结构对管壳式换热器壳程流动与传热的影响

利用F luent软件,对弓形折流板换热器和连续螺旋折流板换热器壳程的流场、流动阻力和换热进行了数值模拟分析,并对计算结果进行了实验验证.结果表明,弓形折流板换热器壳程存在明显的流动滞流区,螺旋折流板换热器中的流场分布则比较均匀.在相同的流量条件下,螺旋折流板换热器壳程的流动压降大约只有弓形折流板换热器的32%,换热能力则略低于弓形折流板换热器,但单位压降下的换热系数有很大的提高,大约是弓形折流板换热器的1.3倍.

基于CFD的电动截止阀内流道数值模拟及改进设计

流体介质通过阀口时,流动方向发生变化,可能产生诸如局部涡流、空化、水锤和死水区等水流现象及湍流脉动噪声,对阀体有很强的破坏性,降低阀的使用寿命.基于RAN-S方程组和RNG k-ε湍流模型,利用CFD技术对全开启状态下的电动截止阀的内流道进行三维的湍流数值模拟,获得其总压图、速度矢量图、湍动能强度图.通过数值模拟,可以直观地显示阀的内流道中流体的流动过程.

含固体颗粒流体用安全阀的自动冲洗装置及冲洗过程数值模拟

针对煤液化工业油煤浆输送管路中安全阀不能可靠关闭问题,提出一种安全阀自动冲洗装置。在安全阀与输送主管路连接管路上增设气液直接接触式蓄势器冲洗装置,蓄势器内充入一定量冲洗油,并通过冲洗油支路与安全阀入口管路相连。冲洗油管路上设置自控阀门,以安全阀阀瓣动作为控制信号。当阀瓣有回座动作时,自控阀门自动打开,冲洗油对安全阀进行自动冲洗。