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熔盐泵内颗粒属性对固液两相流动的影响

轻工机械 2016年第5期34卷 1-6页

作者：黄思杰邵春雷南京工业大学机械与动力工程学院江苏南京211800

熔盐泵工作环境的特殊性会导致泵内含有熔盐小颗粒,这些小颗粒使泵性能下降,并降低过流部件寿命。为探究熔盐泵输送两相介质时的性能,基于Eulerian多相流模型和标准κ-ε湍流模型,采用FLUENT软件对不同的颗粒属性(粒径、体积分数、密度... 详细信息

熔盐泵工作环境的特殊性会导致泵内含有熔盐小颗粒,这些小颗粒使泵性能下降,并降低过流部件寿命。为探究熔盐泵输送两相介质时的性能,基于Eulerian多相流模型和标准κ-ε湍流模型,采用FLUENT软件对不同的颗粒属性(粒径、体积分数、密度)产生的影响做了研究。结果表明:颗粒对泵流动产生了较为明显的影响,粒径越大的颗粒在工作面处的体积分数越高,固相离析作用也越来越明显。泵内部存在一些体积分数与进口颗粒体积分数相等的点,这些点形成的曲面的形状和位置不随颗粒的属性改变而改变。这些曲线的形状和位置可用来判断泵内流动的状态和泵结构设计的合理性。该研究发现的一种全新的两相流现象,可用于初步判断固液两相流泵的水力性能。

关键词：熔盐泵两相流颗粒属性 Eulerian多相流模型标准κ-ε湍流模型

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多角度光散射颗粒的粒径解析和属性识别

光学学报 2017年第9期37卷 321-330页

作者：吴娟周真齐佳杨希曾毛毛哈尔滨理工大学测控技术与通信工程学院黑龙江哈尔滨150080 中兴仪器(深圳)有限公司广东深圳518004

通过提取光散射信号中颗粒粒径和属性的非线性特征向量,利用广义神经网络(GRNN)同时解析颗粒粒径和识别属性。采用经验模态分解(EMD)方法分解颗粒物的光散射信号,提取三维能量分布,计算3种相同粒径不同属性颗粒的样本熵,发现样本熵能够... 详细信息

通过提取光散射信号中颗粒粒径和属性的非线性特征向量,利用广义神经网络(GRNN)同时解析颗粒粒径和识别属性。采用经验模态分解(EMD)方法分解颗粒物的光散射信号,提取三维能量分布,计算3种相同粒径不同属性颗粒的样本熵,发现样本熵能够反映颗粒的属性;为了消除粒径和属性对散射的影响,对散射信号进行Hilbert变换,提取时频域特征,与样本熵结合组成高维特征集,通过局部线性嵌入(LLE)算法将特征集归为6个特征向量,作为广义神经网络的输入层,解析粒径和识别属性;采用粒径为0.11μm的二氧化硅颗粒、2μm和4μm的聚苯乙烯小球进行实验,结果表明,粒径解析和属性识别的正确率均在90%以上。

关键词：散射样本熵多角度光散射颗粒粒径颗粒属性经验模态分解

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地热井用潜水泵冲蚀磨损研究

排灌机械工程学报 2023年

作者：张永学苏家玉祁紫伟袁志懿中国石油大学(北京)机械与储运工程学院

为探究颗粒属性对地热井用潜水泵外特性和冲蚀磨损的影响，本文利用离散相模型和RNG k-ε湍流模型对两级潜水泵内流场进行了全流道数值模拟。结果表明：随着固体颗粒浓度的增加，各级扬程和效率均呈下降趋势，单级扬程最大下降1.68 m，... 详细信息

为探究颗粒属性对地热井用潜水泵外特性和冲蚀磨损的影响，本文利用离散相模型和RNG k-ε湍流模型对两级潜水泵内流场进行了全流道数值模拟。结果表明：随着固体颗粒浓度的增加，各级扬程和效率均呈下降趋势，单级扬程最大下降1.68 m，单级效率最大下降5.18%。叶轮叶片的进口前端处和导叶叶片的出口外缘处是主要的冲蚀磨损区域。颗粒密度的增加会导致其所受离心力增大，加剧对部件表面的冲蚀磨损。当颗粒粒径超过0.65 mm时，最大冲蚀磨损率急剧上升且速率加快。

关键词：颗粒属性地热井用潜水泵离散相模型冲蚀模型数值模拟

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挖掘机多路阀阀口冲蚀磨损研究

液压与气动 2022年第9期46卷 1-13页

作者：高泽坤潘鑫罗一牛李世振山东大学海洋研究院山东青岛266237

针对挖掘机多路阀阀口易发生冲蚀磨损导致性能下降及失效的问题,以回转联作为研究对象,建立了以DPM离散相模型和Edwards冲蚀模型为基础的计算模型,并通过Fluent软件模拟了不同流量、阀口开度和颗粒属性下的阀口冲蚀磨损情况,针对发生冲... 详细信息

针对挖掘机多路阀阀口易发生冲蚀磨损导致性能下降及失效的问题,以回转联作为研究对象,建立了以DPM离散相模型和Edwards冲蚀模型为基础的计算模型,并通过Fluent软件模拟了不同流量、阀口开度和颗粒属性下的阀口冲蚀磨损情况,针对发生冲蚀磨损最严重的阀芯区域,分析并得到了冲蚀磨损分布和冲蚀磨损率随流量、阀口开度和颗粒属性的演化规律。结果表明:阀口的冲蚀磨损情况会随流量、阀口开度和颗粒属性的变化而规律变化,对于阀芯部位,磨损面积会随阀口开度变小而变小、随流量增大而增大;开度减小和流量的增加会引起阀芯冲蚀磨损率增大,其中冲蚀磨损率对阀口开度的变化较为敏感,在小开度情况下会出现磨损率的大梯度变化情况,而流量则对冲蚀磨损率影响较为平缓;当固体颗粒在油液中的质量一定时,颗粒直径的变化对阀芯冲蚀磨损率有较大影响。

关键词：多路阀冲蚀磨损阀口开度流量颗粒属性冲蚀磨损率

偏置短叶片离心泵内固液两相流动三维数值模拟研究

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偏置短叶片离心泵内固液两相流动三维数值模拟研究

作者：马旭航辽宁工程技术大学

学位级别：硕士

输送含有固体颗粒的固液两相流离心泵广泛地应用于我国国民生产的各个部门,其流动的复杂性远高于单相流泵。目前,固液两相流离心泵存在的关键问题是运行效率低和使用寿命短,引起这种问题的主要原因是流动过程中固体颗粒与流道内壁会产... 详细信息

输送含有固体颗粒的固液两相流离心泵广泛地应用于我国国民生产的各个部门,其流动的复杂性远高于单相流泵。目前,固液两相流离心泵存在的关键问题是运行效率低和使用寿命短,引起这种问题的主要原因是流动过程中固体颗粒与流道内壁会产生磨损。改善磨损的方法有使用抗磨损材料和提高水力设计水平两种,其中后一种方法是提高固液两相流离心泵效率和使用寿命的关键,其根本途径是深入系统地开展泵内两相流动机理的研究,从而真正掌握泵内固液两相流动的规律。本文拟用Fluent软件,对偏置了短叶片的离心泵内部流场进行数值模拟,在稳态与瞬态两个层面上对泵运送含固体颗粒的两相流进行仿真计算,进而总结出短叶片偏置离心泵在传输固液两相流时的工作特性。利用控制变量法,在其他条件不变的工况下,分别考虑改变固相颗粒直径、浓度和密度值对流场的影响规律。通过分析可知:相较于颗粒密度,颗粒直径和固相初始体积浓度对扬程影响较大;颗粒直径、浓度和密度变化对叶片压力面前部和吸力面中后部磨损影响严重,其中颗粒直径、浓度的影响较为严重,而密度的影响次之。综合考虑,本模型适合于输送颗粒直径和初始固相体积浓度较小的固体颗粒,采用短叶片偏置的叶轮结构,能够在满足扬程要求的前提下,减少叶片部分磨损,改善流道工况,保持高效的输送效率及使用寿命。该论文有图34幅,表3个,参考文献52篇。

关键词：离心泵固液两相流颗粒属性磨损数值模拟

基于塔式扩散模型的火电厂污染物监测方法研究

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电力系统保护与控制 2016年第8期44卷 79-84页

作者：李春海陈洪雨陈贺芦斌石家庄科林电气股份有限公司河北石家庄050000

环境污染问题日益严重,雾霾天气不断威胁人类的健康,需要对污染物排放进行实时监测。为了更加准确地预测火电厂烟气污染物的排放,实时在电子地图上显示污染物浓度,提出了一种基于塔式扩散模型的火电厂污染物排放监测显示方法。对传统的... 详细信息

环境污染问题日益严重,雾霾天气不断威胁人类的健康,需要对污染物排放进行实时监测。为了更加准确地预测火电厂烟气污染物的排放,实时在电子地图上显示污染物浓度,提出了一种基于塔式扩散模型的火电厂污染物排放监测显示方法。对传统的污染物扩散模型进行优化处理,在此基础上提出了一种新型的塔式扩散模型来计算污染物浓度,利用不同高度扩散系数不同分层计算不同的污染物浓度。经大量实验证明,塔式扩散模型提高了烟气污染物排放监测的安全性、准确性和高效性。

关键词：扩散模式高斯扩散模型塔式扩散模型扩散因数颗粒属性排烟率

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两相流离心泵水力输送性能计算分析

机械工程学报 2012年第14期48卷 169-176页

作者：张玉良李昳崔宝玲朱祖超浙江大学流体动力与机电系统国家重点实验室杭州310027 浙江理工大学浙江省流体传输技术研究重点实验室杭州310018

为探索一台固液两相流离心泵的水力性能与磨损特性,基于代数滑移混合物模型(Algebraic slip mixture model,ASMM)对其内部流场进行三维不可压缩定常流动数值计算,其中转子与定子之间的动静耦合采用'冻结转子法'实现。多相位定常流动计... 详细信息

为探索一台固液两相流离心泵的水力性能与磨损特性,基于代数滑移混合物模型(Algebraic slip mixture model,ASMM)对其内部流场进行三维不可压缩定常流动数值计算,其中转子与定子之间的动静耦合采用'冻结转子法'实现。多相位定常流动计算结果与水力试验结果的对比确定最佳的转动位置,并确认数值计算方法的准确性。预测结果表明,颗粒属性对模型泵水力性能影响的次序为固相体积分数、颗粒密度和粒径。随着颗粒直径、密度和固相体积分数的增加,预测扬程均下降;效率总体上也呈现下降趋势,但在固相体积分数为10%时输送效率最高。在靠近隔舌的叶轮出口处存在由低、中、高三种速度组合的双剪切层射流—尾流结构。总体而言,模型泵叶片吸力面的磨损程度比压力面更为严重。固相体积分数对叶片表面磨损程度的影响比较明显,颗粒密度影响较小,颗粒直径仅对吸力面磨损程度影响显著,对压力面影响不明显。

关键词：离心泵固液流颗粒属性水力性能磨损预测

Q345钢材在多相射流中冲蚀行为的实验研究

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Q345钢材在多相射流中冲蚀行为的实验研究

作者：熊家志中国石油大学(北京)

学位级别：硕士

Q345钢材作为一种优秀的结构合金钢,被广泛使用在石油石化、电力能源以及建筑建工等多种工业环境中。但是由于冲蚀磨损导致管材损坏和设备失效的现象频繁出现,严重威胁了工业生产的正常进行和人民财产安全。因此了解并掌握相关的影响两... 详细信息

Q345钢材作为一种优秀的结构合金钢,被广泛使用在石油石化、电力能源以及建筑建工等多种工业环境中。但是由于冲蚀磨损导致管材损坏和设备失效的现象频繁出现,严重威胁了工业生产的正常进行和人民财产安全。因此了解并掌握相关的影响两相流冲蚀相关条件的机理,对于如何降低因为冲蚀造成的管材等部件失效有着极其重要的意义。本文研究目的在于探究不同冲蚀影响因素对多相流冲蚀的影响规律,总结出不同冲蚀条件下的冲蚀磨损的机理。论文采用砂水两相高速射流对Q345钢材进行了长时间冲蚀行为实验研究。研究了颗粒粒径对Q345金属的冲蚀磨损影响,结果表明:冲击角度为0°～30°范围内时,冲蚀量是随着冲击角度增大而不断增大的,最大冲蚀率出现在冲击角为30°左右;在冲击角度为30°～90°范围内时,冲蚀量随着冲击角度增大而不断减小。随着颗粒粒径增大,样品的冲蚀量会更大,且在高浓度下该规律会比低浓度下呈现得明显。颗粒浓度越大,对材料造成的冲蚀磨损量会更大,且冲蚀量随着颗粒浓度的变化速度先快后慢,不断减小。冲蚀深度会呈现先增大后减小,在质量浓度为0.10%时达到最大深度。冲蚀阶段大致分为两个阶段,冲蚀前期的严重冲蚀阶段和冲蚀后期的稳定冲蚀阶段。304不锈钢在抗冲蚀磨损性能方面明显优于Q345。在不同冲蚀角度下,可以在材料表面观察到分区的现象,由于实际撞击角度的不同,在45°下可以观察到表面分为两个区域,区域1内的表面损伤以坑洞为主,区域2内表面损伤以犁沟为主;在90°下观察到表面分为三个区域,三个区域内表面损伤都以坑洞为主,但区域1内表面损伤数量更少,区域2内表面损伤数量最多,区域3内表面损伤的犁沟比例更多。

关键词：冲蚀磨损两相流 Q345钢冲击角度颗粒属性

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血液灌流器悬浮颗粒流动行为数值模拟分析

血液灌流器悬浮颗粒流动行为数值模拟分析

作者：左成莉华南理工大学

学位级别：硕士

血液灌流器作为血液净化领域重要医用耗材,其中的吸附剂颗粒(聚苯乙烯-二乙烯基苯共聚物)在流体的作用下会大量地聚集于静脉端的滤网处,处于悬浮状态。本文针对血液灌流器内流道在临床使用过程中内部流场的运动情况,建立相应的流体力学... 详细信息

血液灌流器作为血液净化领域重要医用耗材,其中的吸附剂颗粒(聚苯乙烯-二乙烯基苯共聚物)在流体的作用下会大量地聚集于静脉端的滤网处,处于悬浮状态。本文针对血液灌流器内流道在临床使用过程中内部流场的运动情况,建立相应的流体力学模型,并进行求解,模拟分析吸附剂颗粒在混合流场中的悬浮运动状态,为灌流器结构优化与临床使用提出指导。主要研究工作和成果包括:(1)建立多孔介质模型和悬浮颗粒模型进行求解与分析。对比两者的理论方程,可以看出多孔介质模型仅描述了流体的运动特性,而悬浮颗粒模型不仅描述了流体的运动特性,还描述了颗粒在流态化过程中的悬浮翻滚行为,以及血液与颗粒间的相互作用;应用CFD耦合EDEM模拟不同吸附剂装量的内流道的混合流场,内流道进出口压降与实验测量的压降比较一致,颗粒速度和固含率沿着径向的分布与文献值吻合较好。悬浮颗粒模型相比于多孔介质模型模拟得到的进出口压降与实验值更加吻合。(2)分析悬浮颗粒模型入口流速对内流道中混合流场的影响:应用离散相数值求解模型、改变入口边界条件,分别对恒定入口边界条件和脉动入口边界条件下的混合流场进行模拟;发现在恒定和脉动入口流速下,当入口流速较大时,颗粒在流体的作用下,使得颗粒大量地聚集于静脉端的滤网处。在脉动入口流速下,当入口流速较小时,颗粒速度在轴向和径向分布出现明显的波动,说明颗粒在混合流场中出现明显的悬浮翻滚运动。应用均一相模型求解内流道中的混合流场,在不同入口流速下,均发现会出现一小部分颗粒在动脉端的滤网处存在快速的悬浮翻滚运动,大部分颗粒在流体的作用下位于静脉端的滤网处。得出结论:均一相模型下,选择脉动入口流速作为入口边界条件,可以准确地呈现悬浮颗粒的在混合流场中的悬浮翻滚运动,有利于血液与吸附剂颗粒的充分接触。(3)在离散相悬浮颗粒流体力学模型下,按自由曳力模型、De filice曳力模型、Ergun and wen yu曳力模型;在均一相悬浮颗粒流流体力学模型,按自由曳力模型;模拟计算在以上两种悬浮颗粒模型下相间的相互作用对颗粒速度和固含率分布的影响。结果表明:在离散相模型下,不同的相间作用模型对颗粒固含率分布影响较小,而对速度分布有不同程度的的影响。在均一相模型下,颗粒速度在轴向的分布先升高后减小最后趋于稳定,有别于离散相模型下颗粒速度在轴向逐渐减小最后趋于稳定的变化趋势,发现均一相模型颗粒速度大于离散相模型的颗粒速度。此外在均一相模型下,分析流体对颗粒的曳力作用,内流道进出口压降与实验的压降比较吻合,且颗粒速度在近壁面位置处相对较大。得出结论:均一相模型下的自由曳力相间作用可以更好地描述灌流器内流道的混合流场。(4)分析颗粒属性(颗粒密度、颗粒半径)对内流道中混合流场的影响,根据模拟结果发现:应用离散相悬浮颗粒数值求解模型,当颗粒密大于血液密度时,可以更好地将内流道中颗粒的悬浮翻滚运动呈现出来;在均一相悬浮颗粒模型下,颗粒密度对内流道中的混合流场中流体的速度、颗粒速度、进出口压降影响较大。在离散相数值求解模型下,颗粒半径对内流道混合流场的影响不明显;在均一相悬浮颗粒模型下,颗粒半径对内流道中的混合流场的影响明显。得出结论:均一相模型有利于从颗粒属性的角度描述混合流场的运动状态;颗粒密度大于血液密度时,有利于颗粒的悬浮翻滚运动;颗粒半径越大越不利于颗粒的悬浮翻滚运动。

关键词：血液灌流器入口流速固-液相互作用颗粒属性混合流场