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基于CFD的养殖水体固液旋流分离装置数值模拟与验证 总被引：5，自引：5，他引：0
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。 相似文献
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粒径和启动温度对猪粪气化过程的影响 总被引：1，自引：0，他引：1
试验采用自主设计制造的流化床反应器,对猪粪展开空气气化研究。该文主要考察了原料粒径和启动温度对气化过程的影响。试验结果表明,原料粒径会影响固体颗粒在反应器内的停留时间和异相反应的接触面积。随着粒径增大反应器内温度场分布最高温度区上移,因此要求反应器有足够的流化高度;粒径越大,液体产率越高,固体产率越低,气体产率以0.5 mm粒径最高;在1.0 mm以内的原料粒径对气态产物的成分没有明显影响;通过对燃气热值、碳转化率和气化效率3个气化指标的计算,结果显示0.5 mm效果最佳。试验结果也表明反应器启动温度越高,反应器启动时间就越短,越有利于气体产物形成;由于当量比保持不变,所以固体产物得率基本没有变化,液体产物随启动温度提高而减少;小分子气态物质含量随启动温度升高而升高,一些相对大分子物质成分含量随温度升高而减少;启动温度对3个气化指标的影响不是很明显。 相似文献
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针对水稻撒施追肥肥料颗粒破碎率高、抛程低的问题，该研究设计了一种导流式离心圆盘扬肥器，其主要由带导向叶片的旋转圆盘、进料部分和导流筒组成，利用离心力和气流共同作用抛撒肥料，以提高抛程。首先，对肥料颗粒进行动力学分析，建立抛程与肥料颗粒速度之间的函数关系，确定装置的结构及运动参数。其次，基于EDEM对撒肥过程进行了仿真分析，研究扬肥器导向叶片结构参数与进料口位置对肥料初速度的影响，并基于FLUENT对扬肥器内部气流流场进行仿真分析，研究扬肥器导流筒对颗粒抛出速度的影响，优化导流筒的结构参数。最后，采用四因素三水平正交试验，研究叶片数量、叶片型式、叶片高度和盘室间隙对抛程和肥料破碎率的影响。结果表明，当叶片数为4、叶片型式为径向叶片、叶片高度为15 mm、盘室间隙为25 mm时，抛程为16.95 m，肥料破碎率为26.32%，较无导流筒的扬肥器抛程提高5 m、肥料破碎率降低28.2%。研究结果可为扬肥装置的研制提供依据。 相似文献
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全玻璃真空管太阳能集热器对流换热试验与模拟 总被引：1，自引：1，他引：0
以可再生能源总能系统为研究背景,通过搭建太阳能辅助燃料电池试验平台,逐步完成不同涂层材料、内置导流板太阳能集热器自然对流试验研究;在试验验证基础上,分别建立太阳能集热器自然对流和强迫对流三维数学模型,应用场协同和火积理论分析流动和传热数据。自然对流研究表明,吸收率在0.95~1.0、发射率在0.06~0.16时,随吸收率升高,发射率降低,热效率升高1.71%,火积增量逐渐增大;加装导流板后,真空管内部混流消失,底部流动得到强化,实验热效率提高2.17%;确定全玻璃真空管热水器导流板合理板厚为2 mm,合理板长为距离真空管底部60~100 mm,合理位置为中心线以上16~20 mm;强迫对流研究表明,横双排集热器雷诺和努赛尔数、火积增量均高于竖单排集热器,火积耗散低于竖单排集热器。确定太阳能辅助燃料电池集热场在中低温条件下,自然对流采用内置导流板集热器,强迫对流采用横双排集热器。 相似文献
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全秸硬茬地小麦播种机碎秸导流装置参数设计与优化 总被引：1，自引：0，他引：1
针对中国稻麦轮作区小麦播种时,存在田间秸秆量大和茬口紧等影响小麦播种的问题,提出可直接在全秸硬茬地作业的小麦"洁区"宽幅播种农艺模式,并基于种带无播种秸障、碎秸行间条覆的技术思路设计相应的碎秸导流装置。通过理论分析作业时碎秸下抛及与碎秸导流装置滑切耦合的运动规律,以清秸率和种带宽度变异系数为目标函数,确定影响目标函数的主要结构参数。结合Box-Benhnken中心组合试验方法和EDEM离散元仿真技术对影响碎秸导流装置作业性能的参数进行虚拟试验,利用Design-Expert软件分析因素对碎秸导流装置作业性能的影响,确定最佳参数组合,并通过田间对比试验验证该装置的作业性能。试验结果表明:各因素对碎秸导流装置清秸覆秸性能有显著影响,其对清秸率影响的主次顺序依次为装置导流宽度、装置导流长度、径向距离,对种带宽度变异系数影响的主次顺序依次为装置导流长度、径向距离、装置导流宽度;最佳参数组合设计为装置导流长度300 mm、径向距离19 mm和装置导流宽度298 mm,其对应指标清秸率为91.83%,种带宽度变异系数为10.36%,其田间试验对应指标清秸率为90.75%,种带宽度变异系数为10.94%,仿真与田间试验结果基本吻合。研究结果可为全秸硬茬地的小麦机播作业提供技术与装备支持,亦可为碎秸行间集覆还田的碎秸导流装置参数优化提供参考。 相似文献
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水产长距离运输保证鲜活需要保持水产原生存环境的压力、水质、溶氧度等条件,其中溶氧度直接关系水产的存活,因此增氧装置的设计成为活体水产运输的关键技术之一。为了解决电解水增氧方式能耗大、难以小型化的问题,该研究设计了适用于小型水产运输箱的电解水增氧装置。首先根据计算流体力学软件仿真计算结果设计了装置中可在正负电极间产生恒稳均匀流场的整流结构参数;然后通过试验探索水溶氧规律和装置总能耗在电解电压与水交换流量影响下的关系。试验结果表明在容积为8×10-3 m3的箱体内,采用直流电解,当电解电压为37 V、水交换流量为6.97×10-5 m3/s时,总能耗最低为39.39 kJ。本文的装置设计和试验结果可为电解水增氧方法在水产运输和养殖中的实际应用提供了依据。 相似文献
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喷头导流器位置参数的计算及其对喷头性能影响 总被引：5，自引：5，他引：0
为了准确调节喷头导流器的位置,分析了垂直摇臂式喷头叶片式导流器在水射流中的运动过程,计算了导流器与摇臂转动轴间的距离、导流器中心线偏移射流中心的角度、导流器直叶片与射流中心线的夹角等3个参数各自的关系式。采用二次回归正交组合试验研究了导流器的位置参数对喷头的摇臂频率、步进角度和喷灌均匀度的影响规律。结果表明:影响摇臂频率的主次顺序依次为导流器偏移射流中心的角度、导流器直叶片与射流中心线的夹角和导流器与摇臂转轴之间的距离;影响步进角度主次顺序依次为导流器偏移射流中心的角度、导流器与摇臂转轴之间的距离和导流器直叶片与射流中心线的夹角。摇臂频率随着导流器与摇臂转轴之间的距离增大而减小,导流器偏移射流中心的角度和导流器直叶片与射流中心线夹角增大而增大;喷头的步进角度随着三者的增大而减小。优化之后导流器的位置参数分别为:导流器与摇臂转轴之间的距离为273 mm、导流器偏移射流中心的角度为4°、导流器直叶片与射流中心线的夹角为13°。导流器位置参数优化之后,喷头的水量分布更加合理;且随着组合间距的增加,优化之后的喷灌均匀度要大大高于优化之前。该研究可为垂直摇臂式喷头的设计及优化布置提供参考。 相似文献
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为了解风蚀风沙运动规律,提高旋风分离式集沙仪集沙效率。该文在Fluent平台中建立了旋风分离式集沙仪有限元模型,基于RNG k-ε模型和雷诺应力模型对旋风分离式集沙仪进行数值分析,并对3种不同结构参数旋风分离式集沙仪进行风洞试验。通过有限元分析,得到了其内部气相运动规律,观察到集沙仪升气管附近气流强度较大,其内部有"短路流"存在。同时,通过对3种不同结构参数旋风分离式集沙仪进行数值模拟,得到结构参数为:筒体直径50 mm;锥体段高度125 mm的旋风分离式集沙仪集沙盒底部具有较小的湍动能和向上轴向速度,其大小分别为0.99 m2/s2和1.48 m/s。另外,分别对3种不同结构参数旋风分离式集沙仪进行风洞试验,得到了改变筒体直径与锥体段高度引起集沙盒底部湍流强度的改变,从而对集沙效率有一定影响,相比较筒体直径而言,锥体段高度对集沙效率影响更明显;集沙盒底部湍动能和向上轴向速度较小的集沙仪,集沙效率较高,具有良好的分离性能。结合数值模拟和风洞试验确定了集沙盒底部湍动能、向上轴向速度为目标函数,根据目标函数,优化设计了集沙盒直管的长度,确定了集沙盒直管长16 mm的旋风分离式集沙仪可以降低集沙盒底部湍动能和向上轴向速度,理论上可以提高旋风分离式集沙仪集沙效率。该文研究结果可为进一步提高旋风分离式集沙仪性能提供依据。 相似文献
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轻密度颗粒在搅拌槽内悬浮特性的数值模拟 总被引：1，自引：0，他引：1
轻密度颗粒在搅拌槽内的悬浮特性是其在工业应用中非常关键的问题。该文采用多重参考系（multiple reference frame,MRF）法和以颗粒动力学为基础的Euler-Euler双流体模型,对轻密度颗粒在双层圆盘涡轮桨搅拌槽内的悬浮特性进行数值模拟,得到了槽内的宏观流动场和固含率分布等,采用文献试验数据对模拟结果进行了验证。结果表明：总体上轻密度颗粒固含率分布沿轴向高度增大而增大,并存在分区现象,在液面中心处颗粒浓度最高,颗粒易在此处堆积,而在槽底中心处则固含率最低。在循环涡涡心和桨叶后部,颗粒浓度相对较高。轻密度颗粒的加入使搅拌槽内液相速度略有降低。搅拌转速增加或颗粒粒径减小有利于颗粒的均匀悬浮,颗粒含量的变化对固液悬浮的均匀性影响不大。该研究可为轻密度颗粒悬浮搅拌反应釜设计、优化和放大等提供参考。 相似文献
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低高径比气体环流生化反应器的研究 总被引：2，自引：0，他引：2
简要介绍了研究低高径比气体环流生化反应器的目的和方法,采用在反应器内设置特别设计的喷嘴和挡板来提高混合和传质性能,从而反应器的高径比降低到３左右,用气含率、混合和传质特性等性能参数和相同尺寸的机械搅拌反应器进行对比试验,其性能相当。为进一步考察其实用性,设计和生产出２５０Ｌ气体环流反应器,对复合酶进行发酵培养试验。 相似文献
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为得到在直径和高度方向上可放大的煤和生物质共喷动气化设备,设计了旋转导向管喷动床气化设备,在气化前必须揭示煤与生物质（如稻秸）在此设备中的共喷性能。得到了床层压降与表观风速关系曲线,同时研究了煤稻秸粒混合比例、喷口直径和导向管喷口间距3个因素对床层压降与表观风速关系曲线和物料循环速率与风速关系曲线的影响。进行了3因素12水平的均匀设计试验,经回归分析,均以稻秸煤混合比例、导向管喷口间距及喷口直径为自变量,得到了3个方程,分别是循环速率方程、单位床高压降方程及单位有效功率的物料循环速率方程。旋转导向管喷动床可用于煤和生物质稻秸的冷态共喷动,共喷动性能可预测,为后继气化试验提供了依据。 相似文献
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为进一步提高微藻光生物反应器的混合与传质性能,在已有多节隔板平板式光生物反应器的基础上设计多级进气,新建立了多级进气多级隔板平板式光生物反应器。构建了普通反应器、多节隔板反应器、多级进气反应器并利用计算流体动力学模拟研究了3种反应器的流动与传质特性。结果表明,模拟结果与相关试验测量值吻合良好,多级进气结构可以带来更明显的级内环流现象,从而使该反应器在液体平均速度、死区比、湍动能、湍动能耗散率、气含率、液相传质系数等性能参数上较前2种反应器均有很大提高。在适合微藻培养的通气率0.4~0.8(每分钟通入反应器的气体体积与反应器实际装液体积之比)内,该反应器的混合及传质性能均表现优异。该工作为平板式生物反应器的设计及优化提供了新的方向。 相似文献
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果品与蔬菜在采后贮藏过程中所产生和释放的乙烯是加速成熟、衰老和腐烂的重要环境因子。该研究采用纳米光催化技术开发设计了一种可以去除气调库中乙烯的玻璃管光催化反应器，并对其主要性能参数进行了模拟测试与分析。结果表明：气体流量、玻璃管直径与长度以及光源种类均是影响光催化反应器乙烯分解性能的主要因素。在该试验条件下，气体流量在40～80 L/h的范围内较佳；玻璃管的适宜内径为50 mm；在相同功率条件下黑光灯的光催化效果优于紫光灯。光催化反应器可以多级串联使用，以便提高系统的乙烯分解能力。这些研究结果为气调库用光催化乙烯分解装置设计提供了基础设计参数和指标。 相似文献
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循环水养鱼系统中臭氧射流混合设备设计与性能测试 总被引：3，自引：2，他引：1
为了利用臭氧对养殖水体进行无害化处理,必须使臭氧有效地溶解于水中,以达到净化水质、循环使用的目的。设计结构简单、混合效率高的臭氧混合溶解设备,是实现有效利用臭氧的关键。利用射流器和混合罐相结合的结构,并应用计算流体动力学（Computation Fluid Dynamics,CFD）的模拟方法,对10组射流器进行尺寸参数优选,确定了射流器的主要尺寸参数为：喷射系数0.7、喷嘴直径23?mm、混合管直径42?mm、混合管长度336?mm;通过对研制设备溶解臭氧的监测试验,获得臭氧溶解的变化曲线,臭氧溶解的质量浓度最高可达到0.15?mg/L。根据臭氧溶解曲线和达到的浓度,对养鱼水体进行消毒杀菌、分解有机物、氧化氨氮、凝聚悬浮物处理是完全可行的,达到了设计高效臭氧混合设备的目的。 相似文献
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气液两相流流型影响喷嘴喷雾形态及液滴粒径分布 总被引：2，自引：1，他引：1
为了获得气泡雾化喷嘴内不同气液两相流流型对喷雾形态及液滴粒径分布的影响规律,该文建立了气泡雾化喷雾可视化试验系统,采用试验方法获得喷嘴内气液两相流流型及宏观喷雾形态;该文建立了喷嘴内和喷雾场中气液流动模型。研究结果表明,泡状流时喷孔出口含气率呈周期振荡衰减且含气率较低,搅拌流时喷孔出口截面含气率脉动幅度及其变化较小且含气率较高(较泡状流高1倍);搅拌流时喷雾形态脉动不明显,喷雾半锥角分布比较集中,而泡状流时正好相反,搅拌流时喷雾半锥角在8°~14°范围内的占比超过70%,而泡状流不到40%。搅拌流时喷孔出口附近液滴粒径分布更加集中且随轴向距离增加分布范围变化更大,液滴平均粒径比泡状流小4%左右;在喷孔出口附近,搅拌流时液滴粒径标准差明显小于泡状流时液滴粒径标准差,较泡状流小30%以上;不同气液两相流流型时液滴粒径分布的差异随轴向距离的增加而减小。研究结果可为气泡雾化喷射技术的发展以及不同领域喷嘴内流型的合理选择提供一定的理论和试验依据。 相似文献
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混流式水轮机主轴中心孔补水对尾水管性能的影响 总被引：1，自引：1，他引：0
混流式水轮机在低负荷工况下运行时,尾水管内出现旋转的偏心涡带,会引起强烈的压力脉动和振动,严重威胁厂房的安全。为了使机组稳定运行,该文提出了一种通过从上冠泄水锥引入高压补水的方法来降低尾水管的不稳定性。该文首先采用商业软件CFX16.0,对某电站混流式水轮机在低负荷工况下进行了可靠而准确的全三维非定常数值模拟,结果表明在该工况下尾水管内部存在明显的偏心涡带,并伴随着振幅较大的压力脉动,这与试验结果相吻合。其次,对该工况下不同补水流量进行了数值模拟计算,研究表明:尾水管内补高压水可以有效降低尾水管内部的流动损失,且随着补水量的增加而越小,但过大的补水量会引起叶片正背面压力的降低,影响水轮机的空化性能,故补水量的大小必须综合考虑;主轴中心孔高压补水可以增加转轮出口的轴向速度,从而改变涡带内速度场的分布,可有效消除回流现象,当补水流量过小时,抑制回流作用不明显;当补水量为进口流量1%时,尾水管内部压力脉动振幅变化不大,改善效果不明显;当补水量为进口流量3%时,尾水管内部涡带由双螺旋变成单螺旋,锥管段压力脉动振幅不减反增,不稳定性有所加剧;当补水量为进口流量5%时,尾水管内部压力脉动振幅从18.4%降低至1.63%,同时改变了压力脉动的主频,使其远离转轮主频,避免发生共振,提高了机组的稳定性。 相似文献
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滴灌用水力旋流器中颗粒分离的数值模拟 总被引：1，自引：4，他引：1
针对滴灌用水力旋流器,采用高浓度混合多相流模型并结合雷诺应力模型和颗粒动力学理论对其内部颗粒体积浓度分布和分离效率进行了数值模拟。模拟首先得到了水力旋流器内不同粒径颗粒浓度分布情况和分离效果,对于小粒径颗粒主要集中在内旋流区域,分离效率较差,而大粒径颗粒集中在外旋流区域,分离效率较高;对于颗粒分离效率,混合多相流模型和欧拉多相流模型的计算结果基本一致;最后分析了旋流器进口速度和浓度变化对颗粒分离效率的影响。计算结果表明,混合多相流模型可用于水力旋流器内高浓度多相流的数值模拟,对滴灌用水力旋流器的选择和结构优化设计具有重要的指导意义。 相似文献
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半开式叶轮离心泵气液两相条件下内部流动特性分析 总被引：1，自引：1，他引：0
半开式叶轮离心泵输送气液两相流时,其性能经常随入流含气率（α）的增加而下降,主要由内部的气液两相不稳定流动造成。为解决传统欧拉双流体模型不能考虑气泡直径变化及气泡形变的问题,采用一种群体平衡模型（Musig模型）数值计算了某设计比转速为88.6的半开式叶轮离心泵在不同入流含气率下的内部流场,并进行了试验验证。研究结果表明：模型泵在1 000 r/min可输送液体的最大入流含气率为4.6%;α>3%以后,Musig模型由于能表征气泡形态及破碎与聚合过程等气液两相流演化规律,其外特性计算结果比欧拉-欧拉双流体模型准确,且与可视化试验流型测试结果较为吻合;α=4%时扬程系数和效率与试验结果的最大误差分别为1.6%和5%;随着入流含气率的增加,叶轮和蜗壳流道内逐步出现均匀泡状流、聚合泡状流、气穴流和分离流等流型分布,设计流量下α≤1%时以均匀泡状流为主,α=3%时以聚合泡状流为主,α=4%时以气穴流为主,α≥4.2%时出现分离流并逐渐堵塞流道;叶顶间隙是影响泵内气液两相流型分布的重要原因,叶轮流道中存在大尺度漩涡和出口回流现象,且随着含气率的增大越发明显,进而在高含气率区域引发较大的湍动能分布,加剧了泵内部的不稳定流动,最终导致α≥4.6%后的泵空转。该研究可为综合分析离心泵内部不稳定流动规律提供一定参考。 相似文献