摇臂式喷头内流道流动分析与数值模拟

应用CFD通用软件Fluent模拟了PY140型摇臂式喷头的内流道在安装两种常用稳流器和不安装稳流器情况下的三维黏性流场,分析了三种稳流器情况下喷头流量、内流道静压力分布以及出口断面平均湍动能随进口工作压力的变化规律,并进行了试验验证。研究结果表明不同进口工作压力下喷头流量的计算值要高于实测值约11％,但两者的变化趋势非常一致。喷头安装稳流器有助于消除内流道中的涡流和横向流,降低喷头出口湍动能值,但在一定程度会增加内流道阻力损失,影响喷头的过流能力。此外,常用的 90°出口扩散角的圆锥形喷嘴容易在喷嘴出口附近产生逆流。数值模拟和试验表明,减少喷嘴出口扩散角可改善喷嘴出口流态,提高喷头流量。     

基于冲蚀耦合动网格方法的摇臂式喷灌喷头冲蚀变形数值模拟研究

喷灌喷头长期冲蚀磨损引起的喷嘴结构变形是影响其水力性能的主要原因之一。为了探究喷头的冲蚀变形及变形对其水力性能的影响规律,基于冲蚀耦合动网格方法以PY1-20sh型喷头为研究对象,利用标准k-ε湍流模型与Generic冲蚀模型建立喷头固-液两相流数值模型,针对3组不同水流含沙量工况开展喷头运行160 h内的冲蚀变形数值模拟研究。结果表明：喷头的冲蚀磨损主要发生在主喷嘴处,持续地冲蚀磨损使其质量减小,主喷嘴冲蚀变形表现为管壁向外不均匀扩张使得出口直径增大,变形程度与喷头运行时长及水流含沙量均呈正相关,变形速率随运行时间的延长而减缓,形状系数变大说明出口断面逐渐偏离圆形。喷头水力性能的变化表现为冲蚀变形使出口流量增加但流量系数减小,且由理论分析发现喷头射程随运行时长逐渐缩短,末端水滴直径逐渐减小但变化幅度不大。研究结果可为喷头的合理使用与结构设计提供参考依据。     

双喷嘴摇臂式喷头喷洒水滴运动模拟与验证

本文以ZY-1(5.5mm×3.1mm)、ZY-2(7.0mm×3.1mm)双喷嘴摇臂式喷头为研究对象,利用喷洒水滴弹道轨迹运动模型分开模拟了喷头主、副喷嘴水滴的飞行轨迹,并将模拟值与实测值进行了比对,结果表明喷洒水滴飞行距离模拟值与实测值的总体分布趋势相近,尤其对于1.0~2.0mm水滴飞行距离的模拟值与实测值较为接近,模拟效果较好,但对于大直径水滴飞行距离的模拟尚存在较大差异。选择风速、喷头工作压力、流速系数、喷头安装高度、喷射仰角、空气温度作为主要因素进行喷洒水滴飞行轨迹敏感性分析,结果表明,对喷洒水滴飞行轨迹影响程度由大到小依次为流速系数、喷头工作压力、风速、然后是喷射仰角和喷头安装高度,受空气温度的影响最小。     

数值模拟在新型音乐喷泉喷头优化设计中的应用

将计算流体力学知识与实验相结合,用于快速开发一种水柱上燃烧着火焰的新型音乐喷泉喷头。在开发过程中,起初以实验为主,后来结合CFD模拟进行了预测设计和实验结果分析,为喷头的开发提供了理论指导。     

摇臂式喷头喷嘴结构改进及水力性能试验研究

为了降低摇臂式喷头在工程应用中的运行成本、提高喷灌质量,本文针对8034D摇臂式喷头主、副喷嘴结构进行了优化改进,并研究了喷嘴结构改进后对喷头流量、径向水量分布和组合喷灌均匀度的影响。结果表明,主喷嘴内腔锥度角对喷头流量的影响呈显著水平,内腔锥度角越大,喷头流量越小;当工作压力相同时,改进副喷嘴结构对喷头流量的影响不大。随着测点与喷头水平距离的逐渐增加,不同内腔锥度角和圆柱段长度下的径向喷灌强度均呈递减趋势。组合2(1 mm#54°主喷嘴与改进后副喷嘴组合)在4种组合方式中的喷灌均匀性较好,其在喷头正方形布置下7种组合间距(12 m×12 m～18 m×18 m)时的平均喷灌均匀系数为87.8%,其中17 m×17 m时的喷灌均匀系数峰值达到89.3%。综合考虑喷灌质量和经济性两方面,在实际工程设计时,建议8034D摇臂式喷头主、副喷嘴的组合方式优先选用组合2,喷头工作压力设置为250 kPa,且组合间距以17 m×17 m为宜。     

基于FLUENT的离心泵内流特性数值模拟研究

离心泵作为高速旋转机械,其内部复杂的流动形态越来越受关注。该文依据某工程数据,基于FLUENT软件建立离心泵三维流体域数值仿真模型,分别对离心泵在0.2Q_d(Q_d为该离心泵设计流量)、0.4Q_d、0.6Q_d、0.8Q_d、1.0Q_d、1.2Q_d6个不同流量工况下的内部流动特性进行模拟计算,并将计算所得流量-扬程和流量-效率曲线与真机试验结果进行对比,计算结果与试验结果最大误差为4.71%,从而证实了数值仿真结果的可靠性。通过对压力和速度分布分析可知：离心泵内部静压和流速随流量增加而降低,叶片前缘存在负压区,易引发汽蚀、振动、噪声等不良结果。相较小流量工况,设计工况下泵内速度分布更加均匀。对泵内流态进行多角度分析,对离心泵的结构优化设计有一定的借鉴意义,可为类似工程提供参考。     

大型泵站箱形进水流道内部流动数值模拟

箱形进水流道在我国的大型低扬程双向泵站已有较多的应用。本文应用雷诺时均方程和标准k—ε紊流模型对某大型泵站的箱形进水流道内部三维流动进行数值模拟,深入分析了进水流道内不同断面的流速和压力分布,揭示了箱型进水流道内水流的流动规律,并预测了不同工况下进水流道内的水力损失,计算结果可供大型低扬程泵站的设计、改造参考。     

混流式水轮机引水部件内部流动的二维数值模拟与三维模拟比较分析

基于N-S方程和标准k-ε紊流模型,采用CFD计算流体力学软件对HLA 616-WJ-55混流式水轮机原型机的引水部件在最优工况下进行了二维定常数值模拟,获得了流场的速度、压力分布变化规律,并与同型式水轮机的蜗壳三维数值模拟结果进行比较分析。结果表明,二维CFD分析也能较概括地预测引水部件内部流场的结构,数值模拟结果对水轮机选型和优化设计均具有重要的指导意义。     

ZST-15下垂型喷头喷水强度空间分布的数值模拟

自动喷水灭火系统是通过把水喷洒到着火的空间内进行降温和灭火的。降温和灭火的效果同水滴在该处的空间分布是有关系的。喷水强度这个指标,可以从一个侧面来反映水滴在空间内的分布情况。在着火的空间内喷水强度不是一个常量,不同的空间位置处的喷水强度是不同的,同一个位置在灭火的过程中随着喷头逐步开放,喷水强度也是变化的。以ZST一15下垂型喷头为例,介绍了采用数值模拟的方法计算单个喷头和多个喷头的喷水强度在空间内的分布情况。     

上流式分段厌氧反应器内流场的三维数值模拟研究

针对上流式分段厌氧反应器(Up-flow Staged Sludge Bed)内部流场流态的复杂情况,采用多相流欧拉模型通过数值模拟考察了进水方式、挡流板结构形式、进水流速对反应器内三维流场的影响。模拟结果表明:在局部进水和较宽回流缝(50 mm)的结构形式下反应器内呈现较好复合流态;并且进水流速为0.001 m/s时,反应器内污泥床层不仅保持较好的浮动状态,而且污泥床层上部形成了颗粒污泥的悬浮区域,实现反应器内废水与颗粒污泥的充分接触和混合。     

圆柱型灌水器迷宫式流道内部流体流动分析与数值模拟

要想设计出高性能的滴灌灌水器必须对其内部流动机理有一个全面的了解,迷宫式流道狭窄且边界极为复杂,原型试验在技术和经济上都比较困难,常规手段难以满足流场测试要求,基于计算流体动力学理论的数值仿真研究流道内部流体流动问题是一种行之有效的方法。通过对迷宫式流道内部流体流动特性的分析,构建了表征迷宫式流道内部流动的数学物理模型;对所选取的目前中国农业灌溉领域最为典型的三种圆柱型灌水器,借助FLUENT6．1CFD流场软件分析平台实现了流道内部流速分布、涡量分布、紊流强度分布等流动特性的可视化,为新型灌水器流道研制提供一定理论基础。     

基于CFD技术的阀门内流道优化

应用CFD软件FLUENT,以RANS方程为控制方程,以有限体积法作空间离散,采用k-ε湍流模型和SIMPLE或PISO算法,对直角截止阀内流场进行了三维数值模拟,优化设计其内流道。通过计算该型阀门的关键几何形状和尺寸对湍动能强度等流动特征的影响,对阀门内流道优化得到如下结论:直角截止阀的开度应提高到喉部有效通流直径的一半以上;适当减小阀杆直径,可以降低阀芯整体所受流体激振力;应采取措施提高阀杆特定方向刚度以减小阀芯振动;在直角截止阀内转角应用导流壁,可获得显著的减阻减振效果。提出了这类阀门内流道设计的减阻减振降噪方案,并得到了初步的实验验证。     

水下大深度垂直发射内流场的数值研究

伴随一些新型水下武器的出现,水下大深度发射在工程应用中提出了大量的基础研究课题,如雷弹发射离开平台口时运动参数的控制、内弹道的设计等。这些问题很大程度依赖于内弹道流场计算问题的解决。为此本文采用TVD有限体积法,对雷弹水下大深度发射内流场进行了数值模拟,给出了点火后0．035s、0．2s、0．5s时,流场的波系结构、沿轴线和发射平台底部反射板的压力、温度分布曲线以及(0．005,0．05)点处压力随时间变化规律。对照实验与计算结果．两者一致良好．这些结果表明本文的方法是有效的,同时也获得了一些对发射平台内部装置设计、反射板结构强度和刚度设计极有价值的结论。     

活动式导流板导流效果的数值模拟分析

为了对活动式导流板的导流效果进行深入研究,在现有研究的基础上,建立了二维流函数-涡量数值模型,研究了不同长度垂直布置的单个导流板的流速场和涡量场.结果表明:导流板上游面流速逐渐增大,板头处最大,流向也逐渐改变;导流板后出现回流,旋涡区范围随导流板占河段宽度比例的加大而加大,涡量在导流板板头处较大.     

分汊河道三维紊流数值模拟研究

分汊河道水流计算方法研究,是准确模拟分汊河道水流运动,研究分汊河道泥沙运动、河道演变规律和水质变化规律的基础。选用三维RNG k-ε紊流模型,对长江镇扬河段世业洲汊道水流进行整体与局部的数值模拟,并采用刚盖假定法与VOF法分别对其自由表面进行处理,比较分析两种方法在分汊河道水流模拟中的差异。     

分汊河道多泵站进水侧整流数值模拟分析

为了分析分汊河道上多泵站联合运行条件下各泵站进水侧流态,并进行整流方案设计,采用软件ANSYS,基于N-S方程,应用标准k-ε湍流模型,对分汊河道上相邻3座泵站进水侧的整流效果进行了数值计算分析.结果表明:无整流措施时,一站进水侧出现了大范围的回流和漩涡;二站的引河扩散角位置出现脱流现象;三站进水侧出现偏流,特征断面流...     

板桩式海堤结构有限元数值模拟分析

为改变浙江沿海海堤功能单一,土石料用量大的缺点,开展新型海堤结构研究。对板桩式海堤结构进行有限元数值模拟研究,分析在竖向荷载及回填土压力作用下,结构的变形及承载能力。可以得出,桩土的位移量均不大,土体未发生明显的塑性变形,桩身应力不大,可进行实际工程的应用。     

长流道式直线型沉沙池结构优化与数值模拟

沉沙池是保障滴灌系统正常运行的重要设施之一,但灌溉期池内水沙"固液"耦合过程比较复杂,且难以通过单一物理模型进行结构优化.为进一步提高滴灌系统沉沙效率,设计了长流道直线型沉沙池;采用物理试验与数值模拟相结合的方式,研究有无调流板和不同调流板角度对池内水沙运动规律的影响.结果 表明:Fluent软件可准确模拟池内"固液"...