荷电气固两相流动凝并特性试验

采用传统除尘设备很难有效清除亚微米粉尘,而静电凝并是净化亚微米粉尘的有效方法.设计了一种静电凝并试验装置,以电厂飞灰为实验粉尘,对其荷电性能及凝并沉积性能进行了试验研究.飞灰粉尘直径在0.5-10μm之间,绝大多数在2-10μm之间.试验结果表明：荷电颗粒的荷质比随荷电电压值的升高呈现非线性方式增长,粉尘颗粒更容易荷负电;凝并沉积效率随风速的增大及浓度的减小而增加,随荷电电压绝对值的升高而增加;在双极非对称荷电组合电压＋25 kV/-23 kV时具有最高的凝并沉积效率.荷电后粉尘的粒径分布情况表明,在荷电段出口处,10μm以上颗粒的粒径频率分布有了明显的增加.     

双流体静电感应喷雾流场测量的试验研究

运用OLID测量系统,对双流体静电感应喷头在不同充电电压和气体压力条件下的喷雾流场进行了测试,对粒径大小、速度分布的测量结果进行了分析和探讨.结果表明:雾滴在气流剪切力和静电力的作用下,在整个流场中粒径与速度均呈中心大、边缘小对称分布;喷嘴气体压力是影响雾滴粒径大小的主要因素,气体压力愈大,荷电雾滴的粒径愈小且分布愈均匀;随充电电压的升高, 雾滴的粒径减小,平均速度值增大,中心与边缘粒径与速度的分布趋向均匀.     

基于RANS/LES混合模型的90°方形弯管内流分析

为了了解90°方形弯管内流速度、压力分布、流动结构等流场信息带来的影响,分别对2种RANS/LES混合模型DDES和SAS在离心力作用下的弯管流场数值模拟,并将流动横截面速度分布和外弧面流向压力系数分布与试验结果进行对比分析.在此基础上,进一步比较了2种模型的瞬时流动结构和湍动能分布.结果表明:DDES和SAS的速度分布曲线及外弧面压力系数变化趋势相近,但是DDES在近壁区速度曲线和外弧面壁面压力系数分布上更接近试验结果;根据壁面小涡的尺度分布,DDES模拟结果在贴壁和近壁处有多种尺度的小涡,而SAS结果仅在贴壁面处存在若干无规则小涡;DDES能模拟出理论上四涡交界处的低湍动能区,而SAS未能得到这一现象.     

静电喷雾电晕充电特性研究

针对在电晕充电试验过程中出现的瞬时不稳定而引起的突变现象，进行理论分析，用简洁的电学模型描述电晕充电过程，探讨了电晕充电的伏安特性突变的机理。分析表明：突变现象是感应充电进入电晕充电的固有特性．电压降低，电流突然增大．产生突变，且不稳定的起始（着火）电压与电极的结构形式、尺寸、液体介电物理性质有关。理论和试验表明电晕充电中雾滴的荷电量与充电电压间存在着线性关系。     

农用高压静电喷雾场的实验

运用相位多普勒粒子分析仪,从喷雾宽度、雾滴的粒径和速度分布方面对农用高压静电喷雾场进行了实验和分析。结果表明,与非荷电时相比,静电喷雾能使平均粒径下降,但在起始充电电压时粒径分布的均匀性和速度分布的对称性均不理想。在30kV电压以内,从低压到高压,平均粒径和速度均有所增加,而分布状况却不断改善,对于具体的静电喷雾施药场合应采取相应的取舍。当充电电压达到40kV时,雾滴在植株界面上易于粘附,同时也具有较优良的综合技术性能。     

静电喷雾的突变特性分析和试验

建立了雾滴充电过程的电学模型,从理论上解释了雾滴荷电过程中先出现瞬时不稳定的充电电压与荷电电流关系,随后电压降低,电流突然增大,形成倒Z形关系的现象和产生突变特性的机理。分析揭示了不稳定现象和突变特性的实质是感应充电进入电晕充电的过渡过程。电极的结构形式、充电方式、充电液体的介电物理性质都直接影响雾滴的荷电效果。理论和试验表明,感应充电和电晕充电中雾滴的荷电量与充电电压间存在着线性关系。     

静电喷雾中的雾滴荷电特性分析

通过建立静电喷雾3种充电方式的电学模型,分析了雾滴在电场作用下的荷电机理及荷质比与荷电电压间的关系,其结果表明:充电方式决定电荷产生机理和雾滴的荷电效果.在稳定的工作状态下,接触充电电荷为正极性;感应充电和电晕充电显示负极性;同时,荷质比与充电电压成线性关系,随充电电压的升高而增大,充电电压升高引起介质介电状态的改变,会使充电方式和电荷特性产生质的变化;气体的自持放电使感应充电成为电晕充电,荷质比产生跳跃,形成倒Z形的荷质比-电压关系;当电晕进入电弧放电时,电晕充电成为接触充电,电荷极性产生突变.     

航空双喷嘴静电喷头的设计与试验

针对航空静电喷雾装置采用的双喷嘴静电喷头进行了结构设计,从理论上分析了双喷嘴环状电极诱导的空间电场对雾滴粒径及荷电效果的影响。建立了泵-喷头-粒径分析-荷质比测量系统,对双喷嘴静电喷头的喷雾特性进行了试验分析。试验表明,当充电电压为10kV时静电喷雾可以产生分布均匀、平均体积中径为81.8μm的小雾滴,并可获得2.65mC/kg的最大荷质比。     

荷电喷雾两相流场的试验

为研究荷电喷雾两相流动中雾滴在静电力与流体力的共同作用下运动特性和湍流脉动特性对其传热传质的影响,采用相位多普勒粒子动态分析仪（Particle Dynamic Analyzer,PDA）对荷电喷雾两相流场进行了测量．将荷电两相流动中粒径小于10μm的雾滴作为连续相,其余粒子作为离散相,实现了荷电喷雾两相流动的测量．获得了不同液气比下雾滴粒径、两相速度与湍流脉动强度等随荷电电压的变化关系．试验结果表明：雾滴粒径随着荷电电压的增大而明显减小;不同的荷电电压下气液两相流动速度趋于一致,荷电雾滴具有良好的跟随性;荷电喷雾两相的湍流脉动强度差异较大,雾滴本身在静电力作用下产生较大的脉动．     

风送静电喷雾系统的雾化装置设计及流场分析

将风送静电喷雾技术应用于农林病虫害的防治有着广泛的前景.为此,针对轴流风送静电喷雾系统设计了内嵌式静电喷头,该喷头采用内嵌式圆柱电极作为充电装置,具有使雾滴雾化均匀、荷电充分的特点.同时,通过多点风速仪对该系统所用轴流风机流场进行测试,获得了气流轴向速度分布以及主体射流段不同输送距离处的气流速度分布,分析了雾滴与气流的跟随特性.研究结果表明,荷电雾滴的轴向运动与气流的跟随性良好,可近似将气体流场的速度分布看作雾滴运动的速度分布,为进一步研究荷电雾滴的运动和沉降规律奠定基础.     

荷电颗粒拟流体多相湍流模型的建立

荷电多相湍流与一般多相湍流相比，存在流场脉动与电场脉动耦合的复杂运动特征，如何用方程加以描述并利用模型方程模拟这种耦合作用成为荷电多相湍流模拟研究的一项重要任务。在单相荷电流体湍流模型方程和荷电颗粒拟流体多相湍流描述方程建立的基础上，根据目前发展和应用不断扩大的“双流体”多相湍流模型，把荷电颗粒当作拟流体处理，借用拟流体多相湍流描述方程建立的方法，获得了荷电颗粒拟流体多相湍流模型，该模型方程通过电场关联项描述了电场和流场湍流脉动的耦合作用。通过引入电湍能交换系数对电场关联项加以模化，该模型可用于工程中大尺度复杂荷电多相湍流的模拟计算和工业装置的设计。     

液体物性对静电喷雾雾化性能的试验研究

为研究液体物理属性对静电喷雾雾化性能的影响,文中使用流量阀和高压设备分别控制溶液流量和环形电极所施加的充电电压,在相同荷电条件下,使用不同的液体进行射流荷电喷雾试验,通过PDA测量系统对比分析了充电电压和液体物性对雾滴粒径分布的影响规律.结果表明:在一定的电压范围内,随着电压升高,喷嘴周围的电场强度增加,液体感应所带电量升高,大液滴被雾化为更加细小的带电雾滴.溶液的电导率是影响雾滴尺寸的重要因素,电导率越大,液体受到的电场力也就越大,所形成的带电雾滴尺寸就越小,但当溶液的电导率较小时,荷电电压对雾滴粒径分布起着主要作用.溶液的黏度和表面张力对液体雾化具有抑制作用,同一荷电条件下,随着表面张力和黏度的降低,雾滴粒径也随之减小.     

气力辅助静电雾化的PIV试验研究

为了研究气力辅助作用下静电雾化的流场特性,采用粒子图像测速技术（PIV）对风速、荷电电压及通气管与喷头间距等参数影响下的喷雾流场进行测量,并结合Tecplot后处理软件对所储存图片进行处理和分析,获得了不同参数下的静电喷雾流场特性.结果表明：通气管和喷头的间距以及风速一定时,不同的荷电电压形成不同程度的卷吸,且电压越大,卷吸现象越明显,卷吸区域沿着喷雾的轴向逐渐向下延伸;通气管和喷头的间距以及荷电电压一定时,随着风速的增大,气动力的主导作用越来越明显,在气流区的卷吸程度逐渐减弱,卷吸现象逐渐消失,卷吸区域逐渐向喷雾核心区收缩;风速以及荷电电压一定时,随着通气管与喷头间距的拉大,雾滴的漂移现象越来越严重,同时喷雾流场的卷吸现象越来越明显并逐渐向喷雾核心区靠近.     

大尺寸固体颗粒提升过程中管道内的固液两相流动特征

为了研究不同性质的大颗粒固液两相流对深海采矿输送系统的影响,应用商用计算流体力学软件STAR-CCM+中的离散单元法(DEM),对垂直管道内不同工况时的流动特征进行了数值分析.研究结果表明:在输送含有不同粒径颗粒的固液两相流时,颗粒的平均速度随着颗粒直径的增大而下降;随着中间尺寸颗粒(d_p=15.0 mm)体积比的增大,颗粒的平均速度降低,大颗粒的滑移速度降低,小颗粒的滑移速度升高;大颗粒趋向液体速度较低的区域聚集,而小颗粒趋向液体速度较高的区域聚集.在输送含有不同形状颗粒的固液两相流时,当颗粒的形状系数减小时,颗粒的平均速度先降低后增大,颗粒的滑移速度先增加后下降;相比于球形颗粒,形状系数较小的颗粒受到的壁面效应更加严重,更容易在壁面附近发生速度骤降;球形颗粒(颗粒的形状系数为1.0)的平均速度最高,平均滑移速度最低,颗粒速度沿管道径向的分布最为均匀.     

开式离心纸浆泵叶轮流道内部流场PIV试验研究

为研究开式纸浆泵叶轮流道内纤维颗粒对液相流场的影响,采用透明有机玻璃材料制造模型样机,以清水和0.1%质量浓度的头发纤维悬浮液为介质,通过PIV试验对叶轮流道内的流动进行可视化研究.试验结果表明:当输送清水介质时,在大流量工况下叶轮流道内流动稳定,未出现旋涡和低速区;在小流量工况下,当叶轮流道旋转到蜗壳隔舌附近位置时,在叶轮流道中段压力面附近开始产生低速区,且低速区随着叶轮流道靠近隔舌位置和流量减小逐渐增大,在远离隔舌位置的叶轮流道内未产生明显的低速区;受叶片扭曲的影响,在叶轮流道内垂直于泵轴的不同截面上的相对速度大小不同,且随着叶片扭曲程度减小,相对速度差减小;输送头发纤维悬浮液介质时,在纤维颗粒的影响下,叶轮流道内的液相流动相对速度降低,导致在小流量工况下叶轮流道中段压力面附近低速区面积增大;在大流量工况下,纤维颗粒存在使液相流动的相对速度大小分布更均匀.     

进料流量对深海矿石输送设备内流特性影响分析

为研究进料流量对深海矿石水力输送设备内固液流体流动规律及工作性能的影响,建立了由储料罐、钟阀与分离器所组成的设备的三维流场模型,应用计算流体力学理论和Fluent仿真软件对矿石水力输送设备内固液两相流场进行数值模拟,比较不同进料流量对矿石水力输送设备内颗粒浓度、速度、压力分布的影响,进而分析进料流量对矿石颗粒流入储料罐的速度、矿浆分离效率等工作性能的影响.结果表明:进料流量在200 ~320 m³/h内变化,储料罐不同截面处颗粒平均浓度稳定在8 kg/m³左右,最大浓度增大明显;随着进料流量增大,流体运动趋势更加复杂,流动愈加混乱,局部短路回流更加严重,储料罐内浆体压力逐渐增大,不同截面处静压力增大梯度相近,最大动压力变化幅度明显;随着进料流量增大,矿浆分离效率下降,分离器底部矿石颗粒堆积量增加,矿石颗粒流入储料罐的效率下降,实际工作过程应控制进料流量在280 m³/h以下.     

抽蓄机组甩负荷过程压力脉动及流动噪声仿真

为了研究水泵水轮机发电模式下甩负荷过渡过程压力脉动特性及其对流动诱导噪声的影响,以国内某抽水蓄能电站机组为研究对象,基于网格壁面滑移技术与分离涡湍流模型,通过ANSYS软件对瞬态流场进行数值模拟计算,并将所得流场信号作为声场源在LMS软件中进一步开展流动诱导噪声的仿真.结果表明因2个无叶区流态分别受动静干涉(固定导叶与...     

气力辅助静电雾化的PIV试验研究

为了研究气力辅助作用下静电雾化的流场特性,采用粒子图像测速技术（PIV）对风速、荷电电压及通气管与喷头间距等参数影响下的喷雾流场进行测量,并结合Tecplot后处理软件对所储存图片进行处理和分析,获得了不同参数下的静电喷雾流场特性.结果表明：通气管和喷头的间距以及风速一定时,不同的荷电电压形成不同程度的卷吸,且电压越大,卷吸现象越明显,卷吸区域沿着喷雾的轴向逐渐向下延伸;通气管和喷头的间距以及荷电电压一定时,随着风速的增大,气动力的主导作用越来越明显,在气流区的卷吸程度逐渐减弱,卷吸现象逐渐消失,卷吸区域逐渐向喷雾核心区收缩;风速以及荷电电压一定时,随着通气管与喷头间距的拉大,雾滴的漂移现象越来越严重,同时喷雾流场的卷吸现象越来越明显并逐渐向喷雾核心区靠近.     

低比转数潜水排污泵的内部流场PIV试验研究

针对低比转数潜水排污泵的研究现状进行调研后发现,目前主要的研究手段以数值计算为主,缺乏对其内部流场的可视化试验研究,因此,为揭示低比转数潜水排污泵内部流场的物理结构及流场演化过程,针对一比转数n_s=60的潜水排污泵进行结构改造后,以透明的有机玻璃材料代替传统的金属材料,以空心玻璃球作为示踪粒子,进行了不同工况下的二维PIV测试.试验结果表明:在科氏力的作用下,叶片进口吸力面上的相对速度大于压力面上的,而叶片出口则相反;在大流量工况下叶片进口边的速度梯度最大,叶片出口的“射流-尾迹”现象也最为明显;在不同流量工况下,叶片压力面一侧均存在一定脱流现象,该脱流区域随流量的减小向叶片出口方向移动,并逐渐形成一个与叶片旋转方向相反的旋涡;当流量为0.2Q_d时,该旋涡位于叶片流道出口中心,并堵塞了大部分流道.