内旋流加速旋风集尘器混流区与中心施流区的流场分布

混流区和中心旋流区是内施流加速旋风集尘器的主要特征之一。该文研究了内旋流加速旋风集尘器混流区和中心旋流区的流场分布,计算出各旋流区的速度,导出了分布的空间向量、实验表明混流区的切向速度分布为准自由涡形式,准备自由涡指数为０．５,在加速气不充作用下,混流区切向速度显著增加,最大切向速度２２．６ｍ／ｓ,加速了粉尘分离;混流区轴向速度径向递增,最大轴向速度在外边壁处（１．５１ｍ／ｓ）,径向速度在外边壁处     

内旋流加速旋风集尘器混流区与中心旋流区的流场分布

混流区和中心旋流区是内旋流加速旋风集尘器的主要特征之一。该文研究了内旋流加速旋风集尘器混流区和中心旋流区的流场分布,计算出各旋流区的速度,导出流场分布的空间向量。实验表明混流区的切向速度分布为准自由涡形式,准自由涡指数为０．５,在加速气流作用下,混流区切向速度显著增加,最大切向速度２２．６ｍ／ｓ,加速了粉尘分离;混流区轴向速度沿径向递增,最大轴向速度在外边壁处（１．５１ｍ／ｓ）,径向速度为向心向;中心旋流区切向速度为强制涡,轴向速度高达４０ｍ／ｓ,径向速度较小且为离心向。     

内旋流加速旋风集尘器的结构及其参数优化

内旋流加速旋风集尘器提高了粉尘率,减少了系统阻力,防止了粉尘粘壁。文章介绍了内旋流加速旋风集尘器的结构型式和工作原理,对集尘器的结构参数进行了试验和优化     

旋流泵含气混输数值计算及涡室流场探针测量

为探索旋流泵内部流场及气液两相流混输特性,该文通过32WB8-12型旋流泵外特性试验和泵最优工况流场五孔探针测量,得出泵性能曲线和5个测点静压ps、绝对速度v、圆周速度vu、径向速度vr和轴向速度vz分布情况。针对N-S方程中四项力在气液两相流动中的具体表现特性进行力学分析,说明了泵内部两相流动特点及关联因素之间约束关系。阐明了旋流泵含气混输抽吸和扬程形成的基本原理,及空化和气液两相流混输的不同特点。选择性能试验最优工况,基于改进重组化群k-ε湍流模型(RNG k-ε模型),应用Fluent软件对泵内部流场进行数值模拟,得到了3个轴面静压、速度矢量和含气率分布图。证明泵进口轴向运动为主流,气体主要集中在压力较低的进口区域。气相的引入,其微团与液相尺寸、形状及弹性模量的不同,造成两相流场惯性力、摩擦力和浮力发生变化,由此解释了外特性变化及气液抽吸与内部流动之间定性的因果关系。探讨了旋流泵内部气液两相流动速度场和过流通道发生畸变的基本原理,为建立旋流泵内部气液及空化流动模型提供实例。     

相同外特性的后掠式轴流泵固液两相分布与缠绕试验

针对轴流泵在输送污水介质中的磨损和缠绕问题,设计了外特性相同但后掠角分别为40°和60°后掠叶片,并采用Particle颗粒模型进行固液两相流数值模拟,发现设计流量工况下60°后掠叶片固相分布情况要优于40°后掠叶片,60°后掠叶片压力面上的固相体积分数平均比40°后掠叶片上的固相体积分数小0.1,60°后掠叶片吸力面上的固相体积分数平均比40°后掠叶片小0.2。进一步对60°后掠叶片进行研究,发现随着颗粒直径的增加,叶片上的固相体积分数随之增加,且固相集中的区域都很相似;随着初始颗粒体积分数的增加,60°后掠叶片上的固相体积分数也随之增加,但初始颗粒体积分数越大,对后掠叶片压力面上固相体积分数的影响越小。为检验后掠叶片的抗缠绕能力,对60°后掠叶片进行缠绕试验,发现单独的后掠叶片形式的轴流叶轮不易发生缠绕,但当叶轮与套筒配合后,若面对大量棉线,容易在进口边轮缘处发生堆积。该研究为输送污水介质轴流泵的抗磨损和抗缠绕性能的研究提供了参考。     

旋流泵固液两相流输送特性试验

为探索旋流泵输送固液两相流特性,通过分析将泵内部阻力能耗分为机械和流动损失两部分,阐明机械效率ηm和流动效率ηf经验计算公式。介绍了32WB8-12型旋流泵水力设计结构参数。制定了粮食作物两相流输送试验方案,并在样机上完成输送清水及菜籽、小麦和黄豆两相流外特性试验,得出泵流量-扬程（qv-H）、流量-轴功率（qv-P）、流量-效率（qv-η）和流量-汽蚀余量(qv-NPSHc）性能曲线变化规律。试验结果表明：输送球状菜籽泵效率高于清水和另外两种介质;输送两相流介质抗汽蚀性能低于清水;颗粒浓度不变时,泵的扬程和效率随粒径的增加均有所降低;输送菜籽球体规则形状颗粒介质泵效率高于输送不规则形状颗粒两相流;从颗粒与液流之间直线和旋转相对滑移运动的相对性原理入手,综合考虑介质粒径大小和形状及所受惯性力、摩擦力和浮力对流场影响的特点,解释了外特性与内部流动之间定性的因果关系;证明旋流泵内部两相流动符合畸变速度原理。该研究可为建立旋流泵内部液固两相流动模型提供参考。     

片状迷宫滴头中悬浮颗粒浓度分布规律数值分析

迷宫滴头内部结构复杂尺寸微小,水源过滤后仍含有悬浮颗粒,研究悬浮颗粒在滴头内分布的影响因素对于滴头结构改进有重要意义。该文根据两相流理论,利用计算流体动力学软件FLUENT对迷宫滴头进行了液固两相流数值分析。采用标准k-ε湍流模型及多相流Eulerian模型,模拟得到不同入流颗粒浓度及大小时滴头内流场及颗粒浓度分布,分析了颗粒大小及入流浓度对悬浮颗粒浓度分布的影响。研究结果表明：滴头的进口、缓水区及流道拐弯区、迎水区等局部悬浮颗粒浓度增大,齿尖附近浓度接近入口浓度。除齿尖及流道背水区外,其他部位的颗粒浓度均随粒径的增大而升高;滴头内颗粒浓度分布随入流浓度的升高而升高,不同位置处浓度变化规律略有不同。     

池塘养殖跑道流场特性数值模拟及集污区固相分布分析

为探索池塘工程化跑道式循环水养殖系统中养殖区跑道内流场分布及集污区固相颗粒分布特征,该文以稠密离散相模型对养殖系统进行流速仿真,并对9组0.03～2.00 mm不同颗粒直径的总悬浮固体颗粒进行数值模拟。结果表明：养殖跑道内水流处于缓流状态,在水面区域形成的高速流场受重力和惯性作用沿养殖跑X轴方向由液面向底部下扫推进,推进到底部后流场趋于稳定。下扫推进过程中在前挡水墙与底部之间形成固有回流区,回流区特征长度与推水口平均流速呈线性关系。固相颗粒在养殖跑道对应的集污区里呈“U”形沉积分布,其中直径大于1.30 mm的固相颗粒沉积率在85%以上,直径小于0.60 mm的沉积率在44.13%以下,总沉积率为37.77%。研究表明,使用DDPM模型可初步评估池塘工程化跑道式循环水养殖系统设计对固相颗粒沉积的影响,系统中集污区对直径0.60～2.00 mm固相颗粒的沉积效果显著。     

液力偶合器气液两相流动的数值模拟与粒子图像测速

为了更加真实地反映偶合器内部的气液两相流动机理,该文应用计算流体力学（computational fluid dynamics,CFD）对其内部流动的速度和压力等流场特征进行数值模拟,并应用粒子图像测速（particle image velocimetry,PIV）技术对其流场进行了测试,试验结果表明：泵轮内的气泡小而均匀,速度分布较规律,由内环向外环递增;涡轮内气泡较多,并出现了涡流、回流、二次流等不规则流动现象。PIV测试的流场流动趋势与数值模拟的流场流动趋势基本一致。CFD数值模拟方法和PIV技术为揭示液力偶合器内部流场的复杂流动提供有效的解决途径。     

开机组合对泵站进水系统泥沙浓度分布的影响

针对泵站来流含沙条件下不同开机组合对进水系统泥沙浓度分布的影响问题,该研究开展了基于欧拉-欧拉算法的大型泵站进水系统固液两相流数值分析。首先,为了定量描述泥沙对流场均匀性的影响,对比分析了清水和浑水情况下进水流场的流速分布均匀度和回流系数,发现质量浓度10 kg/m3且粒径为25 μm的泥沙会使进水流场内的同轴漩涡变成沿水深方向更大尺度的螺旋状漩涡,进水池内的回流系数增长20.6%,流速分布均匀度下降8%。其次,通过对不同开机台数和机组组合方式下进水系统内泥沙浓度分布的对比分析,发现前池和进水池两侧边壁附近泥沙浓度最高,与引渠等宽的中心区域泥沙浓度最低,两侧边壁的泥沙浓度随开机台数的减少而增大,边机组不运行会破坏流场的对称性并在边机组与边壁区域形成死水区或漩涡区,增大泥沙浓度;基于开机组合的多工况分析,建立来流速度与流场内泥沙沉积效率的二次多项式模型。最后,开展了泥沙浓度与速度之间的相关性分析,发现泥沙浓度与横向速度平方呈幂函数关系,当泥沙粒径为25 μm且质量浓度为10 kg/m3时,进水流场的不淤速度为0.421 m/s,并且不淤速度随开机台数的减少而降低。研究结果可为含沙泵站进水系统防淤措施设计提供依据。     

基于CFD的养殖水体固液旋流分离装置数值模拟与验证

为探究旋流分离装置对水产养殖水体的分离效果,采用计算流体力学方法对旋流分离装置内部的流动特性进行数值模拟,得到了不同入口流量、不同入口浓度对固液分离性能的影响,通过试验数据对模拟结果进行了验证。模拟结果表明:随着入口流量的增加,分离装置内部流体速度增大,湍流流动增强,不利于固体颗粒的沉降。当入口浓度增加时,筒内流体运动速度降低,滞留在筒体中的颗粒浓度增加,降低了固液分离效率。入口流量和入口浓度的增加均会导致不同粒度颗粒分离效率下降,且随着颗粒粒度的增大,分离效率下降幅度增大。通过与试验数据相比,模拟误差在10%以内,模拟结果可信。该研究可为旋流分离装置在水产养殖领域的应用提供参考。     

用于池塘养殖尾水处理的串联式旋流器水动力特性及分离效率

为了将多级旋流分离技术应用于池塘养殖尾水处理,并解决旋流器的水力停留时间短、分离效率低等问题,根据池塘养殖南美白对虾的尾水特点,结合工业标准150旋流分离器的结构参数,设计了一种串联式旋流分离器。该研究基于欧拉-拉格朗日方法,结合雷诺应力湍流模型与离散相模型,建立了串联式旋流分离器的三维两相内流场数值计算模型。在对比试验数据验证计算方法有效性和流场网格独立性的基础上,分析了进水口流量、锥角、颗粒粒径和密度等参数对旋流器的流场特征和分离效率的影响机制,并提出了多级     

蔬菜清洗中气流强化作用研究

论述了蔬菜清洗中气流对强化洗净率的作用机理,初步实验研究气流对洗涤水和蔬菜的扰动状况以及清洗效果。结果表明,在本试验条件下,大量空泡集聚在洗涤水上部并使清洗槽液面膨胀０．０３m,射流的卷吸和空泡溃灭强化了对蔬菜的冲刷效果,并给出了马铃薯和小青菜在未浸泡和分别浸泡10min、３０min后的洗净时间。     

静电喷粉植保机具两相流流场的分析计算

对静电喷粉植保机具中的荷电气固两相流流场进行了理论和实验研究,分析了荷电粉粒的受力状况,建立了荷电粉粒的运动方程,并对其求解、给出了具体算例。用激光多普勒技术测量了充电区域中粉粒的速度场,将计算结果和测量结果进行了对比,二者比较接近。此结果可用于指导喷粉机具的设计与计算。     

农用柴油机喷油系统中液—汽两相流动过程的试验研究

利用CCD摄像机、A/D转换卡、微型计算机、图像采集卡和其它测试设备对农用1105柴油机喷油系统中液—汽两相流动过程进行了试验研究。在实际运转中的1105柴油机中发现了在空转、额定功率及最大扭矩等工况下其喷油系统内存在着大量的汽泡现象,汽泡的运动规律极其复杂,并在各种工况下对发动机性能有不同程度的影响。     

旋风除尘器对生物炭粉的除尘特性

生物炭粉是生物质热解液化工艺的主要副产品之一,其被清除的效果对生物油质量有较大影响。该文以下降管式生物质热解液化装置作为试验平台,试验分析了旋风除尘器对炭粉的除尘效果。该工艺中,进入旋风除尘器的热解气含尘浓度范围一般为35～50g/m3,且浓度随机波动较大;旋风除尘器收集的炭粉粒径范围为0.39～30μm的颗粒占总量的91.29%,几乎没有小于0.39μm和大于40.72μm的颗粒;旋风除尘器的除尘效率不高,一般低于80%。旋风除尘器的除尘效率随热解气中炭粉浓度增加而略有提高。     

颗粒参数对螺旋离心泵流场及过流部件磨损特性的影响

为了研究颗粒参数与螺旋离心泵过流部件表面磨损特性的影响,该文结合数值计算与试验方法,分别引入Mclaury和OKA 2种磨损预测模型对螺旋离心泵内固液两相流场进行求解,并将2种模型中所包含的关联因子函数进行了推导和分析,建立了颗粒参数与过流部件表面磨损的内在关联。结果表明:所采用的数值计算模型准确性较好,相对误差在可接受范围内;叶片工作面的磨损主要集中在叶片头部和螺旋段轮缘附近,叶片背面磨损主要发生在叶轮离心段,蜗壳内壁主要磨损区域为隔舌和靠近出口断面附近;颗粒粒径在0.05~0.16 mm范围内,粒径的增加促进磨损,而当粒径大于0.16 mm后,磨损增长放缓;颗粒体积分数在3%~6%范围内,颗粒体积分数的增加会加剧磨损,而从6%增加到7%时,隔舌处磨损持续增加,在周向角度为101°~326°的截面范围内,颗粒体积分数的增加会抑制蜗壳内壁磨损;颗粒速度与磨损呈正相关,且对磨损的影响较大,不同速度下蜗壳内壁各部位的磨损率变化趋势相近。在此基础上,给出了固液两相流泵水力设计和结构设计的优化方向,该文为提高两相流泵抗磨损性能提供了参考。     

基于机器学习的离心泵气液两相压升预测

针对离心泵气液两相压升难以准确预测的问题,该研究构建了基于机器学习的离心泵压升预测模型。通过试验获得入口体积含气率、转速和液相流量对离心泵两相压升性能的影响规律,建立气液两相运行条件下离心泵性能基础数据库。根据试验结果,确定以入口体积含气率、转速和液相流量作为输入特征,构建基于线性回归、BP神经网络、支持向量机和随机森林的4种机器学习模型。研究结果表明随机森林预测能力最优,尤其是对于泵喘振区域附近性能的预测,其更能反映出压升的变化趋势,与其他3种模型相比具有更强的预测能力。在总数据集上,随机森林模型所预测压升的平均相对误差、均方根误差和决定系数分别为3.51%、1.06 kPa和0.993,置信水平为94.44%条件下,相对误差不超过±15%。基于随机森林的离心泵气液两相性能预测模型能较好地预测离心泵的两相压升,可为离心泵设计和选型提供参考。