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循环流化床旋风分离器气体流动特性数值分析

机械工程师 2024年第10期 88-91页

作者：马林内蒙古工业大学能源与动力工程学院

旋风分离器是循环流化床锅炉燃烧系统的主要设备之一，为了研究其气体流动特性，以某350 MW循环流化床锅炉旋风分离器为研究对象，采用Fluent模拟软件中的雷诺应力模型（RSM）模拟并分析了旋风分离器内气体流动特性。模拟结果表明，旋... 详细信息

旋风分离器是循环流化床锅炉燃烧系统的主要设备之一，为了研究其气体流动特性，以某350 MW循环流化床锅炉旋风分离器为研究对象，采用Fluent模拟软件中的雷诺应力模型（RSM）模拟并分析了旋风分离器内气体流动特性。模拟结果表明，旋风分离器流场是由外旋流和内旋流组成的双涡旋结构，流场对称性较差；由于受到中心筒约束，在筒体上部会形成纵向环流和短路流，纵向环流起到携带气流向下流动的作用，而短路流则将气流快速带入中心筒流出；旋风分离器内气流的切向速度呈现“M”形，轴向速度呈现倒“W”形，z=0和x=0截面的速度分布有差异；旋风分离器内的静压分布呈“V”形，进、出口静压差为1015.2 Pa，分离空间的静压损失占比最大。

关键词：旋风分离器气体流动特性速度分布静压分布数值模拟

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表面粗糙度对微细管内气体流动特性的影响

应用力学学报 2003年第3期20卷 1-4页

作者：陈冰雁姚朝晖何枫丁英涛清华大学北京100084

采用了表面粗糙度粘性系数模型对微细管内的气体流动进行数值模拟 ,以研究微管内壁表面粗糙度对微管内气体流动的影响。运用本文改进的表面粗糙度粘性系数模型 ,数值模拟与实验数据十分吻合。计算结果表明 ,进出口压力一定时 ,表面粗糙... 详细信息

采用了表面粗糙度粘性系数模型对微细管内的气体流动进行数值模拟 ,以研究微管内壁表面粗糙度对微管内气体流动的影响。运用本文改进的表面粗糙度粘性系数模型 ,数值模拟与实验数据十分吻合。计算结果表明 ,进出口压力一定时 ,表面粗糙度对流场的压力、密度及温度分布的影响不大 ,但是对速度场的影响十分显著 ,表面粗糙度使气体流动速度减小 ,并使壁面附近的速度梯度减小 ,从而使通过管道的气体质量流量减小 ,在微管内的气体流动中 ,表面粗糙度的影响是不能被忽略的。

关键词：表面粗糙度微细管气体流动特性粘性系数模型速度场流场

风机进气箱内气体流动特性的数值分析与优化设计

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华北电力大学学报（自然科学版） 2004年第3期31卷 56-58,92页

作者：傅松山东大学能源与动力工程学院山东济南250061

通过对电站离心式锅炉风机进气箱内三维粘性流场的数值模拟, 分析了进气箱几何结构和尺寸对进气箱内气体流动特性的影响, 数值模拟结果对进气箱几何结构和尺寸的优化设计和老式进气箱的改造具有一定的参考价值。

关键词：锅炉风机进气箱气体流动特性数值分析优化设计

低气门升程下四气门汽油机缸内气体流动特性研究

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低气门升程下四气门汽油机缸内气体流动特性研究

作者：张玉倩天津大学

学位级别：硕士

四气门汽油机一直是汽车,特别是轻型车和轿车的主要动力。对其缸内空气运动的研究将为改善燃烧过程,提供发动机性能提供重要的理论依据。本文采用粒子图像测速技术研究了汽油机在不同气门升程下的气体流动规律。在气道稳流试验台上对试... 详细信息

四气门汽油机一直是汽车,特别是轻型车和轿车的主要动力。对其缸内空气运动的研究将为改善燃烧过程,提供发动机性能提供重要的理论依据。本文采用粒子图像测速技术研究了汽油机在不同气门升程下的气体流动规律。在气道稳流试验台上对试验发动机气缸盖进行了流动特性的评价,结果表明:双气门开启时气门升程越低,流量系数越低,但滚流强度呈增强趋势;双气门同时开启与单气门开启相比,气道的平均流量系数和滚流强度都变低。完成了光学发动机系统的优化和粒子图像测速系统的组建,在三种转速(500r/min、600r/min和700r/min)下,分别采用四根进气最大升程为6.836mm、4.0mm、2.5mm和1.7mm的进气凸轮轴在进气上止点到压缩上止点间的11个平均间隔的曲轴转角下进行PIV图像拍摄。在每个曲轴转角下连续拍摄70幅粒子图像对经过互相关计算得到原始速度场。PIV实验结果如下:原始流场速度矢量图经过图像高斯低通滤波后,可以看到滚流的形成、发展、维持和破碎的过程;通过对同一转速下的四个不同气门升程的旋涡强度进行对比,发现压缩上止点90o时的旋涡强度最大,并且旋涡强度随气门升程降低而增强;通过计算面湍流强度和面湍动能,得出结论二者随转速提高而提高,并且在低气门升程下能得到较高的湍流强度和湍动能,还发现缸内流场在进气初期和压缩末期表现出高湍流强度和高湍动能的特征。

关键词：四气门汽油机气体流动特性低气门升程粒子图像测速技术

可变气门驱动对汽油机缸内气体流动特性及整机性能影响的研究

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可变气门驱动对汽油机缸内气体流动特性及整机性能影响的研究

作者：刘大明天津大学

学位级别：硕士

汽油机部分负荷热效率低的主要原因之一是由于节气门部分开启造成泵气损失所致。若取消节气门,通过采用可变气门驱动技术对汽油机的有效排量进行调节来控制缸内气体质量,则不需要降低气道及缸内压力,基本上避免了泵气损失,从而实现汽油... 详细信息

汽油机部分负荷热效率低的主要原因之一是由于节气门部分开启造成泵气损失所致。若取消节气门,通过采用可变气门驱动技术对汽油机的有效排量进行调节来控制缸内气体质量,则不需要降低气道及缸内压力,基本上避免了泵气损失,从而实现汽油机的无节气门负荷控制。然而,取消节气门,采用可变气门负荷控制,会使汽油机的工作状态产生很大变化,尤其是可变气门升程,对缸内气流运动、燃油雾化混合及燃烧将产生很大影响。本文通过三维数值模拟方法研究了可变气门升程负荷控制模式下,不同工况(不同气门升程曲线,不同转速)时,缸内气体的流动规律,并与PIV流场测试实验相印证,阐明了不同气门升程下缸内气流运动规律及其对燃油雾化和混合气形成的影响。并采用一维数值模拟方法研究了可变气门负荷控制对发动机性能影响,在此基础上,阐明了无节气门负荷控制减少汽油机泵气损失,继而提高发动机性能的机理。研究表明,进气行程中,缸内流动呈现两种走向。左侧气流直接沿进气门侧气缸壁向下发展;右侧气流经排气门侧燃烧室壁向下流入气缸,缸内形成明显的双涡结构。当活塞开始上行,左侧涡迅速衰减,缸内逐渐形成一顺时针旋转的大涡。压缩过程后期,滚流不断受到挤压破碎成小涡,同时大尺度环流与小尺度涡团发生对流使得后者不断破碎,湍流强度达到后期峰值。滚流比随气门升程的降低呈减小趋势;随发动机转速的升高而有小幅增大。发动机在低转速时,采用低气门升程,需要采取其它措施加强缸内滚流。随发动机转速的升高,缸内湍动能绝对值增大。无量纲湍流强度(除去活塞平均速度)随气门升程的降低而增大,尤其是进气初期增大十分明显,转速960r/min气门升程1.7mm时,初期峰值达到2.9,且随气门升程的降低,湍流强度峰值时刻不断后推(转速6000r/min气门升程1.7mm时后推幅度达到48°CA),有助于湍流的保持。低气门升程下进气射流所形成的强湍流有助于燃油油滴的破碎及雾化混合;但气门升程降低对燃油进入气缸有一定的阻碍作用。采用VVLT(可变气门升程及气门开启持续期)负荷控制方式实现汽油机全工况的米勒循环工作方式,可以大幅提高汽油机有效热效率,怠速工况油耗改善幅度达到25%。

关键词：汽油机可变气门驱动无节气门负荷控制气体流动特性数值模拟

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封闭煤场煤堆内的气体流动特性

电站系统工程 2015年第5期31卷 29-32,34页

作者：邱坤赞敖翔周永刚王炳辉李培赵虹浙江大学能源清洁利用国家重点实验室

占地面积小、场地利用率高、污染少的封闭煤场成为当下新兴的储煤方式,而煤场结构造成的"烟囱效应"及煤低温氧化产生的热压差作用将促使空气进入封闭煤场,对于煤炭的低温氧化反应有促进的作用,试验结果表明由于堆煤时造成的煤颗粒粒径... 详细信息

占地面积小、场地利用率高、污染少的封闭煤场成为当下新兴的储煤方式,而煤场结构造成的"烟囱效应"及煤低温氧化产生的热压差作用将促使空气进入封闭煤场,对于煤炭的低温氧化反应有促进的作用,试验结果表明由于堆煤时造成的煤颗粒粒径分布不均匀,煤堆四周边缘区域的颗粒粒径较大,气体在粗颗粒中的流动摩擦阻力较小,因此,气体进入煤堆后容易向颗粒相对较粗的区域流动,促进局部区域煤的低温氧化反应甚至自燃,因此,研究气体在封闭煤场中的流动特性对于预判煤堆中可能自燃的区域及进行有针对性充惰保护具有重要意义。

关键词：封闭煤场气体流动特性颗粒离析煤炭自燃

全氢退火炉炉内气体流动与换热特性的数值模拟

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金属热处理 2014年第12期39卷 134-138页

作者：杨培培温治豆瑞锋北京科技大学机械工程学院北京100083 北京科技大学冶金工业节能减排北京市重点实验室北京100083

通过建立三维模型对全氢退火炉炉内循环气体的流动特性和换热特性展开研究。采用正交试验法研究保护气体的流量、炉内温度、钢卷外径3个因素对炉内各处对流换热的影响。结果表明,保护气体流量对炉内各处对流换热影响很大;随保护气体流... 详细信息

通过建立三维模型对全氢退火炉炉内循环气体的流动特性和换热特性展开研究。采用正交试验法研究保护气体的流量、炉内温度、钢卷外径3个因素对炉内各处对流换热的影响。结果表明,保护气体流量对炉内各处对流换热影响很大;随保护气体流量增加,炉内各处流量分配比例基本不变。

关键词：气体流动特性换热特性数值模拟

摩擦和传热联合作用下等截面喷枪内气体的流动特性——(Ⅱ)计算结果及分析

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上海大学学报（自然科学版） 1998年第5期4卷 513-519页

作者：魏季和向顺华樊养颐郁能文马金昌杨森龙上海钢铁冶金新技术开发应用重点实验室

以本工作第一部分中所提出的表征热源作用下管式和套管式等截面喷枪气体流动特性的基本方程和计算公式，分析了１８ｔＡＯＤ炉用套管式喷枪的气体流动特性，考察了加热和摩擦效应、供气压力、气体种类和成分等的影响，结果表明，热源的... 详细信息

以本工作第一部分中所提出的表征热源作用下管式和套管式等截面喷枪气体流动特性的基本方程和计算公式，分析了１８ｔＡＯＤ炉用套管式喷枪的气体流动特性，考察了加热和摩擦效应、供气压力、气体种类和成分等的影响，结果表明，热源的存在对等截面喷枪内气体流动特性有相当大的影响．其效果与增强摩擦效应相一致，使出口气量显著减小；对应用于实际冶金过程的等截面喷枪进行设计和气体流动特性计算时，按绝热摩擦流处理会产生相当大的偏差，必须考虑来自高温熔体和耐火炉衬等的加热效应；供气压力对等截面喷枪内的气体流动特性有决定性的作用；喷吹气体种类和成分会影响等截面喷枪内气体流动特性，对于给定的喷枪和体系。

关键词：等截面喷枪喷枪气体流动特性摩擦传热 AOD炉

Experimental and molecular dynamics study of gas flow characteristics in nanopores

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Chinese Science Bulletin 2012年第13期57卷 1488-1493页

作者： LIU QiXin JIANG PeiXue XIANG Heng Key Laboratory for Thermal Science and Power Engineering of Ministry of Education Beijing Key Laboratory of CO_(2)Utilization and Reduction TechnologyDepartment of Thermal EngineeringTsinghua UniversityBeijing 100084China

Gas flow characteristics in nanopores were investigated experimentally and numerically using molecular dynamics (MD) simulations with an emphasis on the friction factor and gas viscosity. The results show that the viscosity and the friction factor in nanopores are much lower than those in macroscale channels. The actual viscosities obtained from the MD studies showed that the gas viscosity in nanopores is less than the macroscale viscosity because collisions between gas molecules are less frequent in high Knudsen number flows and there are more collisions with the wall. The MD simulations show that the velocity profile is composed of two parts, with a much steeper velocity gradient near the wall.

关键词：气体流动特性分子动力学特性实验纳米孔 Knudsen数气体粘度数值模拟摩擦系数