国家自然科学基金(21106086)
- 作品数：15 被引量：83H指数：5
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- 旋流静态混合器内瞬态压力的混沌动力结构突变特性被引量：2
- 2013年
- 为更好地揭示旋流静态混合器内竖直上升螺旋流中混沌动力结构突变规律,在湍流状态下(Re=1756～3512),基于动力指数分割算法,分析了混合器内不同区域的压力脉动时间序列在结构突变点左右两部分的动力学结构指数分布,研究了流量变化对压力波动时间序列的混沌动力学结构指数的影响,并利用动力学指数的最大统计值Tmax定量表征旋流静态混合器内复杂流动的混沌突变特性.结果表明,当Re≤2107时,静态混合器压力波动信号的平均突变统计指数随Re增加而增大;当Re≥2458时,管壁尺寸对流体湍动约束增强使流体动力结构差异趋于稳定.径向二次流使漩涡中心处的动力结构差异复杂程度是壁面处的2～3倍;轴向切割分流作用产生的动力结构是移位混合作用的8～10倍.瞬态压力波动信号的动力学指数模型能较好地挖掘旋流静态混合器内流场瞬时突变结构.
- 禹言芳熊强孟辉波王丰吴剑华
- 关键词：静态混合器
- 循环射流混合槽内瞬态压力波动非线性标度特性被引量：4
- 2012年
- 在湍流状态下(Re=3660～32940)利用动态数据采集系统对新型循环射流混合槽射流混合区内不同轴向、径向和周向位置的瞬态脉动压力进行测量,研究了压力波动的湍动能量及其时间结构函数的扩展自相似标度律.基于压力波动信号的递归率和能量分布特点,确定瞬态压力波动分析的初始优化参数.结果表明,数据长度n≥80000时,时间序列的波动能量趋于稳定且相对变化率低于0.3%,其对数值与雷诺数存在线性关系;瞬态压力波动的q阶与3阶时间结构函数的双对数存在线性关系,同时波动信号的q阶时间结构函数的标度指数ξ(q)小于同阶时间结构函数相对标度指数ξ(q,3),相对标度指数ξ(1,3)和ξ(5,3)[或ξ(2,3)和ξ(4,3)]关于ξ(3,3)对称分布,q≥4时相对标度指数ξ(q,3)随极角θ增加而增大;q<3的相对标度指数ξ(p,3)随r/R和θm的变化与q≥4时的相对标度指数分布相反.
- 禹言芳吴剑华孟辉波
- 关键词：波动信号
- 竖直上升螺旋流内瞬态压力波动信号混沌吸引子形态特性被引量：4
- 2012年
- 为了探讨湍流状态下(雷诺数Re=1756～3512)旋流静态混合器内混沌拓扑结构演化规律,对采集的360组竖直上升螺旋流瞬态压力波动时间序列进行相空间重构,通过在其混沌吸引子域中放置参考截面,考察旋流静态混合器内瞬态流混沌吸引子形态特征量与雷诺数、轴向位置和径向位置之间的关系.结果表明,轴截面内径向二次流为不同尺度强制涡和自由涡组合的兰金涡,在rm/R≤0.3和rm/R>0.8(rm为测量点到截面中心距离,R为混合管半径)处混沌吸引子特征量随Re增大而减小,而0.4≤rm/R≤0.8处主体区内压力波动信号混沌吸引子特征量随Re增大呈先增大后减小再变大的趋势.瞬态压力波动信号混沌吸引子形态特征量对漩涡结构演化敏感,有助于理解竖直上升螺旋流的非线性混沌动力学机制.
- 禹言芳熊强孟辉波王伟吴剑华
- 关键词：静态混合器混沌
- 界面物性对液滴聚结的影响被引量：5
- 2012年
- 推导了分散相液滴运动轨迹模型和分层二相流基本流模型,并优化了计算方法。直接数值模拟结果表明:当层膜厚度和板宽变化时,流场的密度、黏度以及界面张力对界面处的液滴的作用方式不相同;黏度始终对液滴聚结产生明显的影响,而密度和界面张力对聚结的影响却因流场结构的变化而有所不同;密度、黏度及界面张力的变化使得液滴的顺时针或逆时针旋转运动更加具有倾向性。因此,密度和黏度在一定程度上可用于改善流场的聚结条件。数值模拟的结果与已知的实验结果吻合较好,而且,基本流的介入使得该模型能较好地反映液滴在分层二相流流场中的运动特性。
- 唐洪涛崔世海
- 关键词：聚结液滴
- 不同形状喷嘴的射流流动与卷吸特性被引量：25
- 2014年
- 在不同雷诺数下,基于ANSYS Fluent 6.3软件对圆、椭圆、正方、十字、三角5种形状喷嘴的射流卷吸特性进行数值模拟,分析了轴向射流时均速度分布.结果表明,三角形喷嘴的射流轴向最大时均速度最大,不同形状喷嘴的射流轴向最大时均速度均随轴向位置增大呈幂函数关系衰减;射流穿透深度与雷诺数和弗劳德准数存在多元线性关系;随轴向位置增大,射流横截面形状由初始段内喷嘴形状逐渐向圆形转化并最终扩展为圆形边界;射流轴线速度半值宽随轴向位置增加呈线性增大趋势,三角形喷嘴的卷吸率是十字形喷嘴的1.92～2.32倍.
- 禹言芳李春晓孟辉波王艳芬宋明远吴剑华
- 关键词：射流数值模拟
- 射流混合设备内混合时间的研究进展被引量：6
- 2012年
- 介绍了有关射流混合设备内混合时间的实验研究进展,概述了计算流体力学(CFD)技术在射流混合设备内流场结构演化和混合效率评价中的应用,总结了不同研究者提出的混合时间关联式。分析影响射流混合效率的参数发现:混合时间随着混合槽直径的增加而增加,并与混合槽的高度呈正比;射流速度的增加可有效地降低混合时间;射流喷嘴的最佳直径与形状由混合槽的具体结构决定,但其最佳位置取决于混合槽高度与直径的比值;多股对置射流明显地提高混合效率。最后指出将CFD方法与压力波动信号(PFS)、PIV和PLIF等实验方法相结合可有效地推进射流强化混合机理研究和新型射流混合反应器的开发进程。
- 孟辉波王艳芬禹言芳王伟王丰吴剑华
- 关键词：计算流体力学
- 旋流静态混合器内瞬态流动特性研究进展被引量：14
- 2013年
- 首先概括了静态混合的技术特色;其次,重点综述了近年来旋流静态混合器内脉动压力与速度波动的统计特征、多尺度分形和混沌混合特性等方面的研究进展;实验研究发现Kenics静态混合器各点压力最大波动幅值与进口流量呈二次函数关系,脉动功率谱随着频率的增加呈幂函数关系衰减;轴截面内壁面自由涡和主体区强制涡相互耦合诱导混沌流的产生,同时提高速度与温度梯度的场协同程度。最后,总结了静态混合器内螺旋元件的切割分流、改变流向和径向混合等功能在强化CO2水合物形成过程中的作用。指出将计算流体力学、映射法等方法同LIF、PIV、PFS有机结合可有效地分析静态混合器内多相流动混合机理。
- 禹言芳王丰孟辉波王艳芬王伟吴剑华
- 关键词：静态混合器压力波动信号
- Q型内构件强化管内湍流流动与传热特性分析被引量：2
- 2016年
- 为了研究内置 Q型扰流构件强化圆管内湍流流动与传热特性，以水为工质采用 ANSYS Fluent 软件在3000≤Re≤30000范围内对内置RL-90-QSM、RR-90-QSM和RR-00-QSM等3种构件的管内传热与流阻性能进行数值模拟，基于RL-90-KSM研究Q型构件强化传热综合性能。研究结果表明：在Re＝3000-5000，RL-90-QSM内传热Nu随Re的增大增加最快，较KSM内Nu提高约7％-36％，但其强化传热综合性能弱于KSM；而RR-00-QSM和RR-90-QSM内传热Nu分别较KSM降低约3％-8％和4％-15％。当Re＞5000时，RL-90-QSM内Nu较KSM提高约48％，特别是当Re＞15000时其强化传热综合性能高于其他三种构件；RR-90-QSM和RR-00-QSM的强化传热性能随Re增加逐渐降低，但其强化传热能力高于KSM。
- 孟辉波朱光雪王海业禹言芳吴剑华
- 关键词：传热强化努赛尔数湍流
- 液滴聚结过程中随机因素的分析被引量：4
- 2012年
- 推导了扩散相液滴运动轨迹模型和基本流模型,并优化了计算方法,同时,将分层二相流中的界面波用于聚结机理的研究。直接数值模拟结果表明:波数对液滴在界面处的平均速度、相对速度及绝对速度的影响不明显,但对液滴所受到的不平衡剪力有显著的影响;波数的变化将使液滴的旋转运动具有倾向性,较大的波数比较小的波数对液滴的运动方式影响显著;界面波的存在使得液滴的运动方式更具有复杂性,尽管流动状态为层流,界面波的存在也会使液滴所受到的不平衡剪力与液滴直径的关系曲线发生变化,其中既包含有随机因素也包含有确定性因素;波数对阿基米德数与雷诺数的关系曲线的影响也具有一定的随机因素,但这些曲线的偏移量变化不大,这将为理论计算和工程上的简化应用提供一个良好的平台。
- 唐洪涛王彦飞
- 关键词：液滴聚结界面波
- 多流道螺旋静态混合器混合性能的数值模拟研究被引量：22
- 2013年
- 采用多相流混合模型对层流状态下两种物性接近的流体在多流道螺旋静态混合器内的混合性能进行研究。研究结果表明,流道数增多提高了流体混合速度,缩短了达到相同混合效果所需要的混合元件长度,但同时也增大了系统能量消耗。在混合元件长度要求较长的情况下,从能量消耗角度应优先选用两通道螺旋静态混合器,而受到设备空间限制等原因混合元件长度需要较短时,应优先选用四通道螺旋静态混合器。
- 王宗勇陈超
- 关键词：静态混合器数值模拟
