微混喷嘴形状及内置支板对掺混特性影响研究

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作者 张金金 肖坤 +1 位作者 康乐 马朝恺 《推进技术》 北大核心 2025年第5期153-164,共12页

微混喷嘴的掺混特性对提高氢燃料燃烧均匀性,降低氮氧化物排放,避免回火和燃烧不稳定性等氢燃烧关键问题至为重要。本文采用数值模拟的方法对单管微混喷嘴的冷态内部流动和氢燃料/空气掺混特性展开了研究,考察了不同喷管形状和有无燃料... 微混喷嘴的掺混特性对提高氢燃料燃烧均匀性,降低氮氧化物排放,避免回火和燃烧不稳定性等氢燃烧关键问题至为重要。本文采用数值模拟的方法对单管微混喷嘴的冷态内部流动和氢燃料/空气掺混特性展开了研究,考察了不同喷管形状和有无燃料入口前内置小支板对喷嘴压力损失和掺混均匀度的影响。以四种不同微混喷嘴作为研究对象,分别为圆型喷嘴、带小支板的圆型喷嘴、三角型喷嘴和带小支板的三角型喷嘴。在压力损失小于2%限制条件下,对两种带有小支板的喷嘴进行了正交设计优化,进而与无小支板设计开展对比分析。研究发现,圆型喷嘴和三角型喷嘴出口的掺混均匀性指数分别为0.83和0.94。加入小支板后,其导致的流动分离和低压区使得燃料的穿透性更强,促进了燃料和空气的掺混。带小支板的圆型喷嘴掺混均匀度提高8.4%,带小支板的三角型喷嘴掺混均匀度提高2.1%。结果表明,与圆型喷嘴相比,三角型喷嘴可有效强化氢燃料/空气掺混;增加小支板对圆型喷嘴的掺混均匀度提高幅度较大;而三角型喷嘴在无小支板条件下掺混均匀度已较高,所以增加小支板带来的提升较小。综上所述,通过改变喷嘴形状或增设小支板可在较小压力损失下实现掺混均匀度的提高。 展开更多

关键词 微混喷嘴 三角型喷嘴 掺混均匀度 小支板 掺混增强

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液态煤油旋转爆震燃烧室雾化掺混特性 被引量：1

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作者 李夏飞 金武 +3 位作者 秦琼瑶 李建中 李冬 袁丽 《燃烧科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期339-346,共8页

本文针对一款气态煤油预混工况下可成功起爆的爆震燃烧室,设计了一种新型的燃油喷注雾化掺混结构,包括双侧喷孔喷注及内侧溅油环喷注模式.对气态预混的热态爆震特性及燃油掺混雾化特性开展了数值模拟.结果表明,内侧溅油环喷注模式有着... 本文针对一款气态煤油预混工况下可成功起爆的爆震燃烧室,设计了一种新型的燃油喷注雾化掺混结构,包括双侧喷孔喷注及内侧溅油环喷注模式.对气态预混的热态爆震特性及燃油掺混雾化特性开展了数值模拟.结果表明,内侧溅油环喷注模式有着较好的雾化效果,而双侧喷注模式则具有较好的穿透掺混效果.确定了组合喷注方式作为燃油的喷注方式,此方案下燃油蒸发率为65%左右,燃油掺混均匀度为0.77左右.随后进行了热态验证,此喷注方案下可以实现旋转爆震波的稳定传播. 展开更多

关键词 液态煤油 旋转爆震燃烧室 气动雾化喷嘴 蒸发率 掺混均匀度

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基于文丘里管的天然气掺氢流动规律研究

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作者 何银博 孙恒 +5 位作者 刘楚茹 张姝 王飞 郑国婷 王一凡 卢钰铜 《低碳化学与化工》 北大核心 2025年第7期136-144,共9页

利用现役的天然气管道掺氢混输,是实现氢气大规模、长距离和低成本储运的有效方法。开发高效便捷的掺氢设备,增大天然气和氢气的掺混均匀度,有利于提高氢气输送效率、保障管道长距离输送及下游用气安全。利用文丘里管作为掺氢设备,用甲... 利用现役的天然气管道掺氢混输,是实现氢气大规模、长距离和低成本储运的有效方法。开发高效便捷的掺氢设备,增大天然气和氢气的掺混均匀度,有利于提高氢气输送效率、保障管道长距离输送及下游用气安全。利用文丘里管作为掺氢设备,用甲烷替代天然气,将甲烷和氢气进行掺混,采用数值模拟的方法,研究了不同的掺混结构和工况对甲烷和氢气掺混流动过程及掺混均匀度的影响。结果表明,在T型管道后添加文丘里管可以增大掺混均匀度。在模拟工况下,当管喉比(文丘里管喉管段与直管段直径比)为1/3时,掺混效果最好;当掺氢比(氢气与甲烷的质量分数比)为15%时,掺混效果最好,掺混均匀度随着掺氢比的增大而增大。与静态掺混器相比,即使甲烷流速较小,添加了文丘里管的管道内仍可保持较大的掺混均匀度。运行压力越小,掺混均匀度波动越小,掺混过程更稳定。 展开更多

关键词 天然气掺氢 文丘里管 掺混均匀度 掺氢比 流体流动规律

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配比变量施肥中多肥料掺混模拟与掺混腔结构优化 被引量：32

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作者 苑进 刘勤华 +2 位作者 刘雪美 张疼 张晓辉 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第6期125-132,共8页

提出3种配比变量施肥中掺混腔结构设计方案,应用散粒体离散元法对多种肥料颗粒的排肥、掺混和撒播过程进行了数值模拟,分析了多肥料掺混特性和掺混腔的不同结构对颗粒掺混均匀度的影响。计算结果及机理分析表明:掺混腔碰撞壁面形状影响... 提出3种配比变量施肥中掺混腔结构设计方案,应用散粒体离散元法对多种肥料颗粒的排肥、掺混和撒播过程进行了数值模拟,分析了多肥料掺混特性和掺混腔的不同结构对颗粒掺混均匀度的影响。计算结果及机理分析表明:掺混腔碰撞壁面形状影响颗粒碰撞后的反弹角度与水平速度分量,两者又进而影响碰撞后颗粒在掺混腔中的散布面积;设计的B型掺混腔结构能得到最佳的掺混均匀度;当掺混颗粒流量增加时,多肥料掺混均匀度也相应提高。 展开更多

关键词 配比变量施肥 掺混腔 离散元法 掺混均匀度 结构优化

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四槽轮配肥器肥料颗粒碰撞掺混离散元分析与优化设计 被引量：5

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作者 闫银发 赵庆吉 +3 位作者 王瑞雪 韩守强 宋占华 田富洋 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第3期49-59,共11页

为解决精准施肥过程中变比配肥施肥机械搅拌掺混效率低、掺混均匀度一致性差等问题,设计了一种带有二次碰撞掺混锥形体的四槽轮变比配肥器,可根据4种肥料的需肥量控制4个槽轮以不同转速排肥,二次碰撞掺混腔实现变比配肥的非机械搅拌均... 为解决精准施肥过程中变比配肥施肥机械搅拌掺混效率低、掺混均匀度一致性差等问题,设计了一种带有二次碰撞掺混锥形体的四槽轮变比配肥器,可根据4种肥料的需肥量控制4个槽轮以不同转速排肥,二次碰撞掺混腔实现变比配肥的非机械搅拌均匀掺混。测定了4种肥料颗粒的物料特性及在不同含水率条件下的破碎力和粘附力。采用离散元法,选用Hertz-Mindlin无滑动接触模型,分析4种肥料排料运动和碰撞掺混规律。通过正交试验和方差分析,发现槽轮转速在20~80 r/min范围内时,转速对掺混偏离度标准差影响不显著,四槽轮变比配肥器可以实现变比配肥均匀掺混;优化设计二次碰撞掺混锥形体在圆柱形掺混腔内最优高度为12.1 mm,在此高度下二次碰撞掺混锥形体锥角为57.9°。利用力链分析肥料颗粒在槽轮排肥器工作时受力分布,解算4种肥料颗粒所受到的挤压力均小于其破碎力,变比配肥时不会造成肥料颗粒破碎。另外,利用高速摄影分析不同频率、振幅的振动对肥料颗粒碰撞掺混的影响,发现振动对碰撞掺混均匀度影响很小;进行变比配肥碰撞掺混试验,试验结果表明,各组配肥掺混均匀度基本一致,实现了多种肥料的变比配肥和非机械搅拌均匀掺混。 展开更多

关键词 变比配肥施肥机 四槽轮施肥器 离散元 碰撞掺混 掺混均匀度

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氢气和天然气在静态混合器中的掺混模拟 被引量：20

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作者 苏越 李敬法 +3 位作者 宇波 赵彦琳 李建立 韩东旭 《天然气工业》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第3期113-122,共10页

在氢能的众多输送方式中,将一定比例的氢气掺入天然气中并利用在役天然气管网进行输送,是一种经济高效的输氢方式。氢气和天然气的掺混均匀度直接影响到后续掺氢天然气的燃烧特性和用气安全,其中随动流量掺氢设备中的静态混合器是氢气... 在氢能的众多输送方式中,将一定比例的氢气掺入天然气中并利用在役天然气管网进行输送,是一种经济高效的输氢方式。氢气和天然气的掺混均匀度直接影响到后续掺氢天然气的燃烧特性和用气安全,其中随动流量掺氢设备中的静态混合器是氢气和天然气的主要掺混场所,其有效性决定了混合气体的掺混均匀度。为此,采用数值模拟方法研究了氢气和甲烷在随动流量掺氢设备中不同类型静态混合器内和不同工况下的掺混过程,分析了静态混合器压力、掺氢比、气体流速、扰流元件类型、导流元件进气方向等主要因素对氢气和甲烷掺混效果的影响。研究结果表明:(1)静态混合器压力、掺氢比和流速的增大会提升氢气和甲烷的掺混均匀度,但影响较小;(2)扰流元件对掺混均匀度具有决定性作用,相同工况下LPD型静态混合器具有最好的气体混合效果,可基本实现氢气和甲烷完全混合;(3)当扰流元件合理布置时,导流元件的氢气进气方向对掺混均匀度几乎无影响。结论认为,该研究结果可为城镇掺氢天然气管网输送中氢气与天然气的高均匀度掺混技术提供技术参考,有助于氢能产业的快速安全发展。 展开更多

关键词 掺氢天然气 静态混合器 气体混合 掺混均匀度 掺氢比 氢能运输 数值模拟

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天然气管道随动流量掺氢实验及新认识 被引量：3

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作者 李敬法 宇波 +3 位作者 李璐伶 段鹏飞 刘翠伟 李玉星 《天然气工业》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期165-173,共9页

如何获得高掺混均匀度和精度的掺氢天然气是天然气管道掺氢输送的核心问题之一。虽然目前常采用随动流量掺氢工艺,但国内外尚未见公开报道的实验数据,氢气和天然气的掺混均匀度和掺混精度得不到实验验证,在一定程度上制约了掺氢天然气... 如何获得高掺混均匀度和精度的掺氢天然气是天然气管道掺氢输送的核心问题之一。虽然目前常采用随动流量掺氢工艺,但国内外尚未见公开报道的实验数据,氢气和天然气的掺混均匀度和掺混精度得不到实验验证,在一定程度上制约了掺氢天然气管道输送技术的进一步发展。为此,研究了天然气管道随动流量掺氢工艺,并基于高效静态混合器、氢组分浓度三维在线检测和双反馈随动流量定比掺氢,搭建了天然气管道随动流量掺氢实验系统,最后开展了掺氢流量100 Nm3/h以内、掺氢比5.0%~20.0%的实验研究。研究结果表明:①设计搭建的随动流量掺氢实验系统的掺混均匀度大于95%,不考虑测量误差影响时掺氢精度绝对值小于等于1.67%,考虑测量误差影响时,当掺氢比大于等于10.0%时掺氢精度绝对值小于等于3.30%,而掺氢比为20.0%时掺氢精度绝对值小于等于1.70%,随动流量掺氢性能优于标准规范技术指标;②相同实验条件下,受氢气分析仪精度等级和量程的影响,掺氢比越小,掺氢精度越低;③为合理表征掺氢精度,在制定相关标准规范时建议根据掺氢比范围分级定义随动流量掺氢精度。结论认为,该成果认识可为掺氢天然气管道输送技术的发展和相关标准规范的制定提供重要理论和技术参考。 展开更多

关键词 掺氢天然气 管道输送 掺氢工艺 掺混均匀度 掺氢精度 随动流量 静态混合器 实验研究

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原位混肥挖坑回填复式果树栽植机设计与试验 被引量：12

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作者 苑进 尹然光 +2 位作者 刘功 刘雪美 毛志泉 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第2期110-121,共12页

为避免土壤连作障碍,果树幼苗栽植时需将树穴土壤与菌肥充分混匀,以提高果树成活率。针对果树栽植过程中混肥质量差、作业流程分离且劳动强度大的问题,设计了一种原位混肥挖坑回填复式果树栽植机。根据栽植农艺要求对关键部件进行设计,... 为避免土壤连作障碍,果树幼苗栽植时需将树穴土壤与菌肥充分混匀,以提高果树成活率。针对果树栽植过程中混肥质量差、作业流程分离且劳动强度大的问题,设计了一种原位混肥挖坑回填复式果树栽植机。根据栽植农艺要求对关键部件进行设计,挖坑混肥回填装置实现挖坑混肥同步进行,垂直挖坑进给、肥料计量排放及原位回填浇灌,根据原位作业距离确定举升装置各连杆长度,动力传动系统实现机器的行进及液压栽植动力分配。开发了相配套的栽植作业控制系统,并依据监测油压表征的作业负载,实现基于PWM控制的挖坑进给量实时调节。针对菌肥少土壤多的混匀难题,使用离散元(DEM)技术模拟不同转速、不同掺混时间下菌肥和土壤在掺混腔的掺混过程,通过相对标准偏差法分析树穴中不同深度土肥混合物的掺混均匀度变异系数,得到最佳理论掺混作业参数:转速250 r/min、掺混时间14 s。田间验证试验表明,样机单次栽植作业总时间在3 min内,树穴上、中、下3层掺混均匀度变异系数均不超过16%,作业深度为0~400 mm可调,作业直径为500 mm,样机各项指标符合果树栽植农艺要求。 展开更多

关键词 果树栽植机 土肥原位掺混 挖坑混肥联合作业 离散元分析 掺混均匀度

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唐家会矿选煤厂煤泥回掺工艺研究与应用 被引量：5

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作者 王雪飞 曹永文 《煤炭工程》 北大核心 2020年第S01期27-29,共3页

唐家会选煤厂使用深度筛分,煤泥产率减少至2%左右。洗选产生的煤泥可作为商品煤的一部分,经破碎后均匀掺混到混煤中。文章介绍了唐家会选煤厂生产、销售煤泥所带来的问题,通过对煤泥的破碎与降水提质,使煤泥均匀地掺混到混煤产品中作为... 唐家会选煤厂使用深度筛分,煤泥产率减少至2%左右。洗选产生的煤泥可作为商品煤的一部分,经破碎后均匀掺混到混煤中。文章介绍了唐家会选煤厂生产、销售煤泥所带来的问题,通过对煤泥的破碎与降水提质,使煤泥均匀地掺混到混煤产品中作为商品煤销售,不再使煤泥落地,实现煤泥"零销售",从而提高商品煤产率、增加经济效益、减轻环保压力。 展开更多

关键词 破碎 均匀掺混 降水提质 煤泥零销售

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基于混合燃料的旋转爆震发动机燃烧室冷态流场研究 被引量：3

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作者 岳松辰 王强 +1 位作者 胡晟荣 马潇 《固体火箭技术》 CAS CSCD 北大核心 2021年第5期589-597,共9页

为研究基于混合气体燃料的旋转爆震发动机燃烧室内流场特性,对混合气体燃料(H_(2)+C_(2)H_(4)+C_(2)H_(2))与空气在燃烧室内掺混的冷态流场进行了三维数值仿真研究。根据数值仿真结果,系统地描述了燃烧室内混合气体的流动特性,对比分析... 为研究基于混合气体燃料的旋转爆震发动机燃烧室内流场特性,对混合气体燃料(H_(2)+C_(2)H_(4)+C_(2)H_(2))与空气在燃烧室内掺混的冷态流场进行了三维数值仿真研究。根据数值仿真结果,系统地描述了燃烧室内混合气体的流动特性,对比分析了不同喷注结构(燃料喷注深度、空气喷注环缝宽度)及不同的气体质量流率等因素对三维冷态流场及掺混的影响,并用掺混不均匀度定量评价了混合气体燃料与空气掺混的程度。研究结果表明,在文中给定的计算参数条件下,随着空气环缝宽度的增大,掺混效果能够得到一定提升;随着燃料喷注深度的增大,掺混效果有所下降;随着空气及燃料的质量流率的增大,燃烧室头部掺混效果略有下降,在中部掺混效果得到提升。 展开更多

关键词 旋转爆震发动机 混合燃料 冷态流场 掺混不均匀度 数值仿真

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爆震波与非预混燃料射流相互作用的研究

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作者 栾振业 黄玥 +1 位作者 刘思远 蒋撼宇 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第4期883-891,共9页

为研究旋转爆震发动机(Rotating detonation engine,RDE)中燃料/氧化剂喷射和掺混对爆震波的影响及非预混环境下的爆震波的快速起爆与稳定传播,采用线性模型爆震发动机(Linear model detonation engine,LMDE)来简化实际燃料喷射与爆震... 为研究旋转爆震发动机(Rotating detonation engine,RDE)中燃料/氧化剂喷射和掺混对爆震波的影响及非预混环境下的爆震波的快速起爆与稳定传播,采用线性模型爆震发动机(Linear model detonation engine,LMDE)来简化实际燃料喷射与爆震波相互作用的物理问题。通过RNG k-ε湍流模型结合7步7组分氢气/空气机理的三维非定常反应流模拟方法,探究真实喷射条件下爆震波与混气相互作用、爆震波衰减及自持的特性。结果表明:氢气/空气的掺混均匀度至少要达到0.6才能使爆震波在非预混环境下传播;氢气孔与空气缝的入口压比需要满足爆震波进入燃烧室时,非均匀混气区恰好集中在氢气孔附近,燃料完全释放能量维持爆震波传播。 展开更多

关键词 线性模型 爆震发动机 非预混环境 掺混均匀度 爆震波传播

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