含砂量及进口速度对水力旋流器分离性能的影响

为了研究水力旋流器的分离性能,利用Fluent软件对水力旋流器(Ф450mm)进行数值模拟。结果表明,该型水力旋流器进出口压力损失随着含砂量和进口速度的增加而增加;分离效率随着含砂量和进口速度的增加而增加,但此型分离器对含砂量小于1.0%的工质分离效率过低;此型分离器适用于进口速度和含砂量都较大的工况。     

基于PIV的循环式生物絮团系统涡旋分离器内流场研究

为分析循环式生物絮团系统涡旋分离器的内流场特性,基于非接触式流场测试PIV (Particle image velocimetry)技术对试验规模涡旋分离器内流场进行测量,分析了该涡旋分离器在不同水力停留时间工况下(248、83、49 s)涡旋分离器内部流场的合速度、分速度和涡量等分布情况。结果表明:不同水力停留时间条件下,涡旋分离器内套筒内部区域的左下角和上部区域均表现一定的涡旋,同时随着水力停留时间的加快,中间内套筒内的颗粒速度方向大致相同,仅在筒壁附近产生小的二次流,同时沉积仓内的颗粒速度方向趋于一致;虽然水力停留时间加快,但轴向和径向的合速度变化不大,且不同速度占据的比例基本相同;不同工况下顺时针和逆时针涡量基本相同,且水力停留时间越慢,流场的涡量相对越小,并随着水力停留时间加快涡量分布趋向均匀,即高涡量区域逐渐增加; PIV试验由于激光能量一定,其穿透能力有限,因此,对于复杂结构的PIV试验所获得的结果有待改进。     

高含沙水泥沙分离系统设计与分析

将地表高含沙量应用于滴灌是世界性难题,提出适宜的高含沙水滴灌泥沙分离系统是保障引黄滴灌系统安全运行的有效途径之一。采用旋流分离技术结合网式过滤技术对高含沙水进行泥沙分离,在Rietema公式计算出适用于高含沙水质特点的旋流器尺寸的基础上,为减小短路流对分离效果的影响,优化传统旋流器结构,并借助计算流体动力学软件Fluent,采用两相流模型,对优化前后旋流器内部复杂组合螺线涡运动进行数值模拟,分析内部流场湍动能分布特性、泥沙运动轨迹及旋流器壁进行泥沙磨损特性。并对比优化后泥沙分离系统溢流口、底流口泥沙浓度及溢流口泥沙去除率的模拟值与实测值,确定模拟结果的可靠性。结果表明:所设计的旋流分离器与网式过滤器组成的多级泥沙分离系统能有效分离高含沙水,改进后的水力旋流器能更有效地提高泥沙分离系统的分离效率,增加内部流场的稳定性,减小磨损区域和磨损量,提高其使用寿命,为滴灌系统稳定有效的工作提供保障。     

水力旋流器结构尺寸对分离效率的影响分析

简单介绍了水力旋流器的基本结构和工作原理,在特定的物料特性和操作参数下,定性的研究水力旋流器的结构形状的几何尺寸和分离效率之间的关系.     

基于模糊神经网络的油水分离水力旋流器研究

油水分离水力旋流器广泛应用在各国石油工业,构建了基于模糊神经网络的油水分离水力旋流器模型。根据水力旋流器的实际生产条件,将水力旋流器入口的物性参数和分离期望值作为模糊神经网络模型的输入层节点,将旋流器的操作参数和结构参数作为模糊神经网络模型的输出层节点,实现了旋流器结构参数和操作参数的优化,并用实例证明了此模型的有效性。     

水力旋流器在食品工业中的应用

从水力旋流器的基本结构和工作原理出发，综合评述了水力旋流器在食品工业中具有代表性的应用情况，进而指出，随着科学技术的发展和对其研究的不断深入，水力旋流器将在食品工业领域发挥更为重要作用。     

高含沙量黄河水滴灌泥沙分离系统研究

针对高含沙量黄河水不易用于滴灌的问题,应用旋流分离技术结合网式过滤技术对黄河水泥沙进行分离。根据黄河水的特征,利用Rietema公式进行理论计算,选取合适的旋流分离器。采用基于颗粒动力学理论的混合多相流模型与有限体积法对高浓度水沙空气三相三维流动进行模拟研究,分析内部流场,改进旋流器结构。实际应用结果表明：改进后旋流分离器与网式过滤器组成的多级泥沙分离系统能有效分离高含沙黄河水,而且耐用性强、易于维护,为滴灌系统稳定有效的工作提供保障。     

水力旋流器及其网络系统数学模拟技术进展

从理论和实际经验模型两方面对单级水力旋流器和旋流器网络系统进行了总结分析，通过对国内外近年来水力旋流器及其网络数学模型建立与模拟研究的分析，提出了今后研究的重点及发展方向。     

基于FNE的轴流泵叶轮的流动分析

为了节省轴流泵的研发成本,应用结构化网格技术和有限体积差分格式并结合K一ε湍流模型 对相对坐标系下的三维雷诺平均N-S方程进行求解,对在同一设计工况下的相同流道几何尺寸的两个轴流泵叶轮内部的三维紊流场进行了数值计算与分析,得到了其内部流场、压力场的分布情况,预测了水泵的水力性能,选择出了性能较优的水泵叶轮。     

基于CFD-DEM耦合的水力旋流器水沙运动三维数值模拟

针对水力旋流器内流场运动复杂、沙粒运动规律难以掌握的问题,运用基于颗粒动力学理论的欧拉-拉格朗日液固多相湍流模型,对水力旋流器内的水沙两相三维流动进行了CFD-DEM耦合数值模拟研究,分析了水力旋流器内单个沙粒的轨迹线、速度和沙粒群的运动规律、分布特性等。模拟结果表明,沙粒粒径越小,沙粒向下运行的距离越短,越容易从下降流中进入到上升流中,越难以分离。粒径为40μm的沙粒,在圆柱体与圆锥体交界面处出现沙粒峰值,分离效果易受影响,而50μm和60μm沙粒在圆锥体部分出现峰值,具有较好的分离效果。通过跟踪单个沙粒和沙粒群的运动可知,沙粒在圆柱体内主要作圆周运动,进入到圆锥体部分,沙粒既有圆周运动,又有明显的进入沉沙口的直线运动。分析大量沙粒个体和群体运动以及群体分布情况能从微观角度了解水力旋流器的分离效率,是水力旋流器性能研究的有效手段。     

盘吸式播种机吸盘流场性能分析与优化

盘吸式穴盘育苗播种机是设施农业生产机械化的重要装备,其吸盘结构与真空气室的流场特性对吸排种性能具有显著影响.在传统的吸盘设计与研究中均采用测点试验方法,其不能形象、准确描述内部流场规律.本文利用CFD方法对不同结构形式吸盘的流场进行分析,并对吸盘结构进行优化设计.数值模拟与样机试验表明,改进后的吸盘内部流场与压力场均匀,各吸嘴口处流速一致性明显提高,为吸盘的设计提供了新思路.     

非正交曲线坐标系平面二维丁坝绕

将非正交曲线坐标系下的平面二维河道水流数学模型应用于丁坝绕流计算，克服了正交网格在对不规则边界进行局部模拟时存在的一些缺陷。几种丁坝布置方案下计算所得流速分布、局部流场、水面线变化结果与水槽试验结果吻合良好，表明模型具有较强的适应性和较高的精度，能应用于丁坝绕流计算。     

浸没式膜生物反应器内膜面传质特性实验

应用粒子图像测速(PIV)技术测试膜面附近的气液两相流动力学特性,在6种不同曝气强度条件下,测试得到膜面附近的液相流场数据,并计算得到膜面传质系数、浓差极化边界层厚度以及膜面切向应力等膜面传质特性参数。结果表明,曝气强度和液相速度对膜面传质特性的影响较大,在一定范围内增加曝气强度可以使得膜面传质特性加强。本文的研究结果为膜生物反应器系统的优化设计提供了研究经验和实验数据。     

基于流固耦合方法的压力补偿滴头水力特性研究

采用流固耦合方法对压力补偿滴头水力特性进行了数值模拟,得到了该滴头的压力流量关系、内流场分布及膜片变形量。通过与试验实测结果的对比分析表明,数值模拟与实测的滴头压力流量关系较接近,为研究压力补偿滴头内流场分布与水力特性之间的关系提供了一种新途径。     

进水池流态对泵进口流场的影响

中小型泵站通常运用进水池来为水泵提供进水条件。进水池中流态的好坏直接影响泵进口的流场，从而影响到水泵的系统性能。介绍了国内对进水池流场研究的进展情况，论述了其对泵进口流场的影响，探讨了对进水池流场研究的方法，分析了各种方法研究的利弊。     

外圆柱沟槽对环隙内波动涡流的影响

采用CFD数值计算方法对同心圆柱环隙内的波动涡流进行了数值模拟,根据PIV试验结果验证了数值计算方法的可靠性.重点研究了光壁模型和沟槽数量为9的2个模型环隙内的流场分布以及波动涡流的波动特性,对比分析了2种模型周向的流场分布,计算了泰勒涡的轴向尺寸及其轴向振幅,通过对比2种模型在R-Z平面上的径向速度分布,讨论了沟槽对环隙内流体的外射流作用的影响,分析了沟槽区域的流动特征以及出现的二次流现象.研究结果表明:沟槽的存在显著改变了环隙内的流场分布以及波动涡流的波动特性,沟槽区域形成的旋涡流动促进了沟槽内流体与环隙内流体的相互作用,加剧了环隙内的流动不稳定性.     

离心泵启动过程瞬态特性的试验

为进一步研究离心泵启动过程的瞬态特性,建立了离心泵瞬态性能测试系统.在球阀全开、半开和全闭3种条件下,对离心泵的启动过程进行试验.在采集瞬态性能曲线的同时,应用粒子成像测速技术对离心泵测试截面的二维瞬态流速进行了拍摄,并分析了瞬时外特性与内部流动演化关系和产生试验误差的原因.结果表明,离心泵启动过程中内部流动演化呈现强烈的瞬态特性.开阀启动过程扬程和功率随转速快速上升,瞬时流量表现出三次曲线的增长特性;阀门全关启动的瞬时功率冲击达到稳态条件下的1.5倍,内部瞬态流动显示该冲击是由流体间相互掺混和涡能量的传递所引起的.产生气泡和低的拍摄频率是引起PIV测试误差的主要原因.     

透平增压泵轴承-转子系统动力学特性

针对海水淡化液力透平增压泵的高速运转稳定性问题,以核心部件水润滑轴承-转子系统为研究对象,通过轴承模化与Matlab编程计算得到水润滑轴承的8个特性系数,并建立起水润滑轴承-转子耦合系统的物理模型和有限元模型;利用转子动力学分析软件Samcef Rotor,计算得到了转子系统前4阶临界转速与模态振型;利用CFX14.5对透平增压泵内部流场进行非定常计算,统计得到不同流量工况下流体作用在透平叶轮和增压泵叶轮上的径向力,并以叶轮不平衡质量和径向力为外部激励,对水润滑轴承-转子系统进行瞬态响应分析.研究结果表明:转子系统的第一阶弯曲临界转速为36 298 r/min,远大于设计转速16 000 r/min,说明该海水淡化液力透平增压泵的转子为刚性转子;当只给透平叶轮与增压泵叶轮同时施加不平衡质量激励时,透平端与泵端相比较瞬态响应更明显,振动位移幅值更大;当两端同时施加不平衡质量与流体激励径向力时,转子系统的振动与仅施加不平衡质量激励时相比明显加强,且不同流量工况下转子系统的振动位移幅值不同,在设计流量工况1.0Q_d下振幅最小,转子运行最稳定.     

割草机机具参数对抛撒碎草的影响

割草机电机转速和割草线的长短是抛撒碎草的主要影响因素之一.为了研究割草机流道内部机具参数对抛撒碎草的影响,采用直径为39mm的透明有机玻璃保护罩,以直径为1mm的ABS塑料作为实验割草线并变为半长,在电机转速分别为2500 r/min和3500 r/min的情况下,利用粒子图像测速技术(PIV)结合数值模拟,对割草机内部流场的特性进行了研究.     

具有余热回收功能的旋风分离器性能的数值分析

旋风分离器能够去除工业废气中的固体颗粒,但排出的气体仍然有大量余热,为了回收利用废气的余热,实现节能减排的目的,在旋风分离器壁面外侧安装不同直径换热管,并且通过数值模拟对比分析旋风分离器在安装不同直径换热管前后的分离效率和换热效果.研究结果表明:安装直径80,100 mm的换热管对旋风分离器的内流场影响较小,与无换热管时相比分离效率平均降低约1%;安装直径100 mm的换热管与安装直径80 mm的换热管相比换热管内气体温升降低约2 ℃,二者在传热面的传热系数基本一致;因安装直径100 mm的换热管处理的气体流量大,管内气体吸收的热量大,综合考虑分离效率和换热效果,采用管径为100 mm换热管的旋风分离器较好.此研究的结果可以为设计和优化兼顾气固分离效率和余热回收效果的旋风分离器提供参考.