非平衡效应下固体火箭发动机喷管两相流损失及其快速预示

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作者 马泽遥 陈晓东 《固体火箭技术》 北大核心 2025年第2期205-215,共11页

针对固体火箭发动机大型喷管两相流损失预示问题,构建了基于欧拉-拉格朗日的喷管两相流计算模型。对模型中的固体颗粒包裹数量、模型维度(三维或二维轴对称)和颗粒传热模型的影响进行了研究,得到了适用于大型喷管两相流损失预示的模型... 针对固体火箭发动机大型喷管两相流损失预示问题,构建了基于欧拉-拉格朗日的喷管两相流计算模型。对模型中的固体颗粒包裹数量、模型维度(三维或二维轴对称)和颗粒传热模型的影响进行了研究,得到了适用于大型喷管两相流损失预示的模型和参数,研究了关键颗粒参数对喷管性能的影响。结果表明:两相流损失由颗粒粒径为1μm时的3.73%提高到粒径为20μm时的11.38%;在粒径为5μm工况下,两相流损失由颗粒质量浓度10%时的0.77%提高到浓度30%时的5.82%。最后,开发了一种适用于喷管型面优化的两相流损失快速预示方法,使用分段计算方法将上游跨声速段气相和颗粒相数据映射到下游超声速段的入口,该方法进一步减小了大型喷管两相流损失预示的时间。运用该方法对三种不同喷管型面进行了数值计算,快速获取了各型面的推力和比冲性能参数,验证了该方法在喷管性能优化中的实用价值,证实了其在喷管型面优化设计中的可行性。 展开更多

关键词 固体火箭发动机 喷管两相流损失 气固两相流 欧拉-拉格朗日模型 喷管型面优化

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基于MUSIG模型的气液两相流离心泵内部流动数值模拟 被引量：12

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作者 袁寿其 何文婷 +3 位作者 司乔瑞 袁建平 张皓阳 崔强磊 《排灌机械工程学报》 EI CSCD 北大核心 2021年第4期325-330,337,共7页

为了解决气液两相流泵内部流动数值模拟中所采用的欧拉-欧拉双流体非均相流模型无法考虑气泡离散相粒子直径变化以及气相之间的聚合作用与破碎作用,导致在高含气量时的模拟结果与试验存在一定差距的问题,文中将一种新型的欧拉-欧拉双流... 为了解决气液两相流泵内部流动数值模拟中所采用的欧拉-欧拉双流体非均相流模型无法考虑气泡离散相粒子直径变化以及气相之间的聚合作用与破碎作用,导致在高含气量时的模拟结果与试验存在一定差距的问题,文中将一种新型的欧拉-欧拉双流体拓展模型,即MUSIG模型用于气液两相流泵内部流动的数值模拟,通过与气液两相流工况外特性试验数据对比发现,入口含气率在5%左右时,MUSIG模型计算得到的外特性曲线与试验结果整体趋势吻合较好;普通的欧拉-欧拉两相流模型在大含气率下与试验相差较大.基于MUSIG模型,分析入口含气率对内部流动特性的影响,发现入口含气率的增加会引起内流失稳和流线紊乱,气相逐渐聚集在前盖板与流道中间部位,最后引起能量损失,叶轮出口压力下降.这些现象会随着入口含气率增加而逐渐加剧,最终扬程与效率均会随着含气率增加而下降.含气率小于3%时,内流较稳定;当入口含气率为5%时,扬程下降至32 m,效率下降至55%,推测此时流道内气相聚合,生成气囊. 展开更多

关键词 离心泵 气液两相流 MUSIG模型 欧拉-欧拉双流体模型 外特性曲线

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旋流-静态浮选柱管流段的两相流数值模拟 被引量：15

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作者 闫小康 刘炯天 周长春 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第3期506-510,共5页

对旋流-静态微泡浮选柱的管流段进行了三维气液两相数值计算,并对其长度进行了优化,计算结果和工业试验的结果一致。结果表明:欧拉多相流模型可以较为准确地计算管流段的气-液两相流动;鉴于管流段的细粒级入料特性,使用紊流动能k来定性... 对旋流-静态微泡浮选柱的管流段进行了三维气液两相数值计算,并对其长度进行了优化,计算结果和工业试验的结果一致。结果表明:欧拉多相流模型可以较为准确地计算管流段的气-液两相流动;鉴于管流段的细粒级入料特性,使用紊流动能k来定性地评价此单元在不同长度下矿化效果的方法是可行的;管长不影响紊流动能k的极大值,总紊流动能值和管长成对数关系,前期增长幅度较大,延长至一定长度后紊流动能增加不明显,对研究对象管长取2.5 m较为合适。在铝土矿浮选的工业试验中,管段长度从0.3 m延长至2.5 m后,氧化铝的回收率提高了2.79%。 展开更多

关键词 旋流-静态微泡浮选柱 管流段 两相流 欧拉模型

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喷管两相湍流数值模拟及湍流模型性能评估 被引量：3

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作者 陈良兵 廖紫默 +1 位作者 刘难生 万振华 《固体火箭技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期24-34,共11页

研究固体火箭发动机喷管中颗粒质量流率对两相流的影响规律以及不同RANS模型对该问题的预测性能,可为喷管设计等工程应用提供重要参考。在欧拉-拉格朗日(Euler-Lagrange)框架下,通过3D大涡模拟(3D LES)研究了颗粒质量流率对喷管两相流... 研究固体火箭发动机喷管中颗粒质量流率对两相流的影响规律以及不同RANS模型对该问题的预测性能,可为喷管设计等工程应用提供重要参考。在欧拉-拉格朗日(Euler-Lagrange)框架下,通过3D大涡模拟(3D LES)研究了颗粒质量流率对喷管两相流场的影响规律,以3D LES结果作为参考依据,分析了不同RANS模型针对喷管两相流在2D轴对称和3D模拟中的性能。结果表明:由于扩张段内颗粒集中在中轴线附近区域,颗粒质量流率越大,该区域马赫数越低,温度越高;壁面附近存在无颗粒区,故边界层内流动几乎不受颗粒影响。另外,采用不同湍流模型计算得到的颗粒分布与LES基本相同。在2D轴对称RANS模拟中,发现RNG k-ε模型所预测的气相质量流率和喷管比冲与LES结果吻合最好;在高颗粒质量分数下(约30%),不同湍流模型预测的相对比冲损失差别可超过3%。在3D RANS模拟中,发现Realizable k-ε模型表现出最佳的综合性能,所预测的物理量沿中轴线分布的准确性均优于其他模型。当颗粒质量分数约为31.2%时,Realizable k-ε模型所预测的比冲为与LES结果相比误差仅1.56%。 展开更多

关键词 固体火箭发动机 喷管 气粒两相流 湍流模型 欧拉-拉格朗日方法

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SRM两相内流场模型计算 被引量：5

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作者 贺征 顾璇 +1 位作者 郜冶 李洪江 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第6期595-598,共4页

火箭发动机内流场中的大量液态颗粒与喷管的壁面发生碰撞后会产生沉积和破碎,从而影响发动机的性能。针对此问题,采用颗粒与壁面碰撞破碎沉积模型和欧拉-拉格朗日两相流模型对某固体火箭发动机中不同尺寸的颗粒与喷管背壁区和收敛段碰... 火箭发动机内流场中的大量液态颗粒与喷管的壁面发生碰撞后会产生沉积和破碎,从而影响发动机的性能。针对此问题,采用颗粒与壁面碰撞破碎沉积模型和欧拉-拉格朗日两相流模型对某固体火箭发动机中不同尺寸的颗粒与喷管背壁区和收敛段碰撞破碎和沉积的基本情况进行了数值模拟,并与相关试验结果进行了对比。计算得到了流场中不同直径颗粒在考虑碰撞破碎后的分布情况和在壁面的沉积情况。计算结果说明,颗粒与壁面碰撞破碎后会大大增加流场尤其是喷管段中小颗粒的数目,颗粒的沉积主要集中在背壁区的下部,而大颗粒主要沉积在喷管收敛段。 展开更多

关键词 ^碰撞破碎模型^+ ^欧拉-拉格朗日两相流模型^+ 沉积

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水平管内气液两相流诱导振动的数值研究 被引量：18

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作者 马晓旭 田茂诚 +1 位作者 张冠敏 冷学礼 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2016年第16期204-210,共7页

利用多场耦合有限元软件 ADINA，结合任意拉格朗日－欧拉（ALE）动网格方法，对水平弯管内气液两相流诱导振动问题进行了数值模拟研究；重点考察了管结构振动响应特性及流型、体积含气率β和分相折算速度等对激振力的影响。计算结果表... 利用多场耦合有限元软件 ADINA，结合任意拉格朗日－欧拉（ALE）动网格方法，对水平弯管内气液两相流诱导振动问题进行了数值模拟研究；重点考察了管结构振动响应特性及流型、体积含气率β和分相折算速度等对激振力的影响。计算结果表明：管结构动态响应表现为低频带内随机振动和周期性振动的混合，响应主频随分相折算速度的增加而逐渐增大。脉动激振力均方根值 FRMS在环状流时最大，长泡状流时最小；β在60％～100％范围内且固定两相平均流速时，FRMS随β的增大而减小；FRMS随分相折算速度的增加而增大。最后通过建立数学模型总结出了水平弯管内气液两相流诱导振动的机理，并提出了针对性的减振措施。 展开更多

关键词 气液两相流 诱导振动 流固耦合 脉动激振力 任意拉格朗日 -欧拉法

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气升式环流反应器内气液两相流动计算流体力学的模拟 被引量：14

7

作者 沈荣春 束忠明 +1 位作者 黄发瑞 戴迎春 《华东理工大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第1期7-11,共5页

采用欧拉-欧拉两流体模型模拟了气升式环流反应器内部气液两相流动过程,考察了液相速度和气含率随表观气速的变化,液相速度和气含率模拟值的关系与两种经验关系式的计算值进行了比较,两者取得了很好的一致,证明了模型的正确性。在此基础... 采用欧拉-欧拉两流体模型模拟了气升式环流反应器内部气液两相流动过程,考察了液相速度和气含率随表观气速的变化,液相速度和气含率模拟值的关系与两种经验关系式的计算值进行了比较,两者取得了很好的一致,证明了模型的正确性。在此基础上,使用计算流体力学模拟的方法考查了反应器内的导流筒直径和导流筒高度对反应器内两相流动的影响,导流筒直径增大,液相循环量增大,上升段气含率增大;导流筒位置升高,液相循环速度和循环量均增大,上升段气含率减小。所获得的结果对气升式反应器的设计优化具有指导意义。 展开更多

关键词 气升式环流反应器 气液两相流 计算流体力学模拟 欧拉-欧拉模型

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气液两相流泄漏扩散的数值模拟 被引量：8

8

作者 李萍 丁珏 翁培奋 《应用力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第2期182-186,共5页

采用Eulerian-Lagrangian方法数值模拟过热液体丙烷从喷嘴释放后射流的发展过程。其中,对丙烷蒸汽与空气的气相混合物采用欧拉法求解,利用拉格朗日法跟踪丙烷液滴的运动轨迹,并加入颗粒随机轨道模型来考虑液滴的湍流扩散效应,数值计算... 采用Eulerian-Lagrangian方法数值模拟过热液体丙烷从喷嘴释放后射流的发展过程。其中,对丙烷蒸汽与空气的气相混合物采用欧拉法求解,利用拉格朗日法跟踪丙烷液滴的运动轨迹,并加入颗粒随机轨道模型来考虑液滴的湍流扩散效应,数值计算所得的物理参量与实验测量结果相吻合。在此基础上,本文将此数值模型和方法应用于开放空间、常温高压下储存液化气(丙烷)的容器发生小孔泄漏时,两相射流在大气中的扩散过程,计算结果符合实际情况。文中还讨论了影响两相流扩散过程的主要因素,为预测可能发生的火灾爆炸事故提供理论依据。 展开更多

关键词 气液两相流 拉格朗日-欧拉模型 随机轨道模型 蒸发

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气-液两相在多孔介质内同向向上流动的CFD研究 被引量：3

9

作者 余健 王宏涛 +1 位作者 廖永浩 龚光彩 《湖南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第8期67-72,共6页

基于计算流体力学中欧拉模型,研究了气-液两相在球形多孔介质填充床内同向向上流动情况.分别采用Tung&Siefken模型、Schulenberg模型以及Attou模型通过用户自定义功能的形式添加气固、液固、气液间曳力程序对填充床流动情况进行CFD... 基于计算流体力学中欧拉模型,研究了气-液两相在球形多孔介质填充床内同向向上流动情况.分别采用Tung&Siefken模型、Schulenberg模型以及Attou模型通过用户自定义功能的形式添加气固、液固、气液间曳力程序对填充床流动情况进行CFD三维数值模拟.对其模拟结果与实测数据进行对比发现:Tung&Siefken的模型更适合模拟在常温常压下直径在2～8mm的球形多孔介质内气-液两相流流动,此模型CFD数值模拟的压降差、持液量结果均与实测数据吻合很好. 展开更多

关键词 欧拉模型 气-液两相流 多孔材料 数值模拟

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液滴与壁面碰撞模型研究 被引量：13

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作者 贺征 郜冶 +1 位作者 顾璇 王革 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第3期267-270,共4页

液滴在运动过程中与壁面发生碰撞后会发生破碎、反弹、附着等现象,这取决于液滴的尺寸、入射速度和角度,以及壁面的粗糙度、温度等因素.为了研究这个问题,在考虑以上因素的基础上,建立了液滴与壁面碰撞模型,并结合欧拉-拉格朗日两相流模... 液滴在运动过程中与壁面发生碰撞后会发生破碎、反弹、附着等现象,这取决于液滴的尺寸、入射速度和角度,以及壁面的粗糙度、温度等因素.为了研究这个问题,在考虑以上因素的基础上,建立了液滴与壁面碰撞模型,并结合欧拉-拉格朗日两相流模型,分别对单液滴、水滴与壁面碰撞的情况进行了数值模拟.计算所得的结果与预期相同,并且与试验结果也吻合得较好,从而证明了所使用的液滴与壁面碰撞模型的正确性和合理性. 展开更多

关键词 液滴 壁面碰撞模型 欧拉.拉格朗日两相流模型

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底吹冰铜吹炼炉中气-液流动状况的数学模拟 被引量：12

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作者 邵品 张廷安 +1 位作者 刘燕 王东兴 《东北大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第9期1303-1306,1318,共5页

采用Eulerian-Eulerian模型描述了底吹冰铜吹炼炉内气液两相流行为,在模拟结果与实测结果一致的基础上,对双喷嘴在不同喷气角度下熔池内的气液两相流行为及气体含量进行模拟计算与比较.结果表明:随着喷吹角度的增大,喷溅情况相应有所减... 采用Eulerian-Eulerian模型描述了底吹冰铜吹炼炉内气液两相流行为,在模拟结果与实测结果一致的基础上,对双喷嘴在不同喷气角度下熔池内的气液两相流行为及气体含量进行模拟计算与比较.结果表明:随着喷吹角度的增大,喷溅情况相应有所减弱,在14°对喷角度下的喷溅现象最为严重.随着双喷嘴对喷角度的增大,射流轴线横向穿透距离增大,湍动能的分布区域也相应增大,气泡在容器中停留时间增加.但当夹角超过一定范围后,继续增大角度会使喷嘴口距离液面垂直距离减小,气泡在熔池中的停留时间反而减小,其中28°对喷角度下,熔池中的气体体积分数最大,而且湍动能分布范围最广. 展开更多

关键词 底吹 冰铜吹炼 两相流 欧拉-欧拉模型 数值模拟

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锥柱型装药固体火箭发动机两相内流场中颗粒运动的数值模拟 被引量：4

12

作者 贺征 郜冶 顾璇 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第3期354-357,共4页

研究锥柱型装药固体火箭发动机(SRM)燃烧室和喷管的内流场具有重要的工程意义。针对某型发动机各工作时间下的不同情况,采用高雷诺数下的k-ε湍流模型和欧拉-拉格朗日两相流模型,用全速度SIMPLE方法对方程组进行求解,并用PSIC气固耦合... 研究锥柱型装药固体火箭发动机(SRM)燃烧室和喷管的内流场具有重要的工程意义。针对某型发动机各工作时间下的不同情况,采用高雷诺数下的k-ε湍流模型和欧拉-拉格朗日两相流模型,用全速度SIMPLE方法对方程组进行求解,并用PSIC气固耦合计算方法,对其内流场进行了三维两相一体化计算。最后给出了流场内部分颗粒运动的轨迹图像及颗粒与壁面碰撞的一般规律。在不同的时间下,不同尺寸的颗粒会撞击壁面不同的位置,但主要集中在壳体与喷管的相接部分和喷管的收敛段。局部的旋涡也会对颗粒的运动以及颗粒的碰撞沉积、聚集等造成较大影响。 展开更多

关键词 SRM 欧拉-拉格朗日两相流模型 PSIC方法

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基于小尺度数值模型的海底滑坡运动敏感性分析 被引量：2

13

作者 修宗祥 刘乐军 +4 位作者 解秋红 李西双 胡光海 李家钢 赵强 《海洋通报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第4期380-385,共6页

开展海底滑坡运动特性研究是深水陆坡区滑坡地质灾害认识与防治的基础,建立了基于非牛顿流体欧拉-欧拉两相流理论的小尺度海底滑坡数值模型。在与实验数据和BING程序结果对比验证的基础上,模拟分析海底滑坡的一般运动规律及特性,并同无... 开展海底滑坡运动特性研究是深水陆坡区滑坡地质灾害认识与防治的基础,建立了基于非牛顿流体欧拉-欧拉两相流理论的小尺度海底滑坡数值模型。在与实验数据和BING程序结果对比验证的基础上,模拟分析海底滑坡的一般运动规律及特性,并同无水条件下的滑坡模拟结果进行了对比。结果表明:环境水的存在可引发"滑水"现象,延长滑坡运动时间,增加运动距离,但端部最大峰值速度相对无水条件时较小;滑坡体物质组成、地形坡度、初始速度、初始厚度等因素,对最终的运动距离有较大的影响;滑坡体在运动过程中因扰动、混水而导致的屈服强度和粘滞系数的不断降低是海底滑坡长距离运动的主要原因。 展开更多

关键词 海底滑坡 欧拉-欧拉两相流模型 Herschel-Bulkley模型 滑水 软化

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海水-冰晶在极地船换热器中的相变模拟研究 被引量：1

14

作者 徐立 邹祥岩 +2 位作者 黄振飞 刘志平 孙强 《舰船科学技术》 北大核心 2018年第3期102-107,111,共7页

近年来,随着北极海冰面积的减少,为商船在北极的通航提供了条件。与传统通道不同,北极航道存在大量的冰区,在通航时,冰粒可能与海水一起进入极地船的海水冷却系统。在本研究中,用欧拉-欧拉多相模型和相间传热传质模型研究壳管式换热器... 近年来,随着北极海冰面积的减少,为商船在北极的通航提供了条件。与传统通道不同,北极航道存在大量的冰区,在通航时,冰粒可能与海水一起进入极地船的海水冷却系统。在本研究中,用欧拉-欧拉多相模型和相间传热传质模型研究壳管式换热器直管和U管中海水冰晶的固液两相流和相变特性。得出在直管中冰晶颗粒主要集中在主流区,流动模式为悬浮,并且随着入口速度的增加,冰晶颗粒的融化特性加强。在U管中,由于离心力的作用,管角内壁附近的海水和冰晶颗粒会流向外壁,并随着速度的增加,效果更加明显。在进口速度相同的情况下,U管中有更多的冰粒融化,并且融化的冰晶颗粒量随入口速度的增加而增加。 展开更多

关键词 固液两相流 欧拉-欧拉多相模型 相间热质传递模型

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连续管反循环冲砂过程的磨损研究 被引量：9

15

作者 赵签 黄宏彬 +2 位作者 王一全 张永学 张金亚 《石油机械》 北大核心 2020年第9期107-113,共7页

针对连续管反循环冲砂解堵过程中颗粒对管壁造成的磨损问题,采用欧拉-欧拉两相流模型,选择了新的磨损模型并自编对应的用户自定义函数(UDF)接口程序,对水平井斜井段两相流进行了数值计算,研究了不同颗粒体积分数、流体流速、颗粒大小及... 针对连续管反循环冲砂解堵过程中颗粒对管壁造成的磨损问题,采用欧拉-欧拉两相流模型,选择了新的磨损模型并自编对应的用户自定义函数(UDF)接口程序,对水平井斜井段两相流进行了数值计算,研究了不同颗粒体积分数、流体流速、颗粒大小及流体黏性时液固两相流对壁面磨损的影响规律。研究结果表明:高颗粒体积分数下的磨损机理为以磨蚀为主,冲蚀为辅;磨损主要发生在连续管内的外曲率半径处,且无论两相流的流速、颗粒体积分数、颗粒大小及流体性质如何,最大磨损率均发生在斜井段入口附近;流体排量越大,磨损越严重,当排量从200 L/min增加到600 L/min时,最大磨损率从6.06×10^-11m/s增加到2.15×10^-10m/s。所得结果可为减轻连续管磨损及预测连续管寿命提供理论支持。 展开更多

关键词 连续管 反循环冲砂 欧拉-欧拉两相流模型 磨损率 磨蚀 冲蚀

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135°弯管内硫浆输送的数值模拟 被引量：1

16

作者 孙芳芳 Muhammad Adnan +4 位作者 张楠 宋彬 李映年 吴宇 刘蔷 《石油与天然气化工》 CAS 北大核心 2017年第1期22-26,共5页

采用欧拉-欧拉法,对硫浆在135°弯管内的流动状态进行数值模拟。通过和Toda实验的90°弯头对比进行模型的验证。验证结果表明,模拟值和实验值吻合良好。对相同操作条件下45°和90°弯头的压降进行了比较分析,分析了硫... 采用欧拉-欧拉法,对硫浆在135°弯管内的流动状态进行数值模拟。通过和Toda实验的90°弯头对比进行模型的验证。验证结果表明,模拟值和实验值吻合良好。对相同操作条件下45°和90°弯头的压降进行了比较分析,分析了硫浆体积分数和硫浆速度对弯头压降的影响。同时,研究了硫浆体积分数和硫浆速度对135°弯管内流动状态的影响。对本研究所针对的管道而言,当硫浆体积分数为0.15时,建议输送速度大于1.2m/s。 展开更多

关键词 液固两相流 数值模拟 欧拉-欧拉模型 弯头压降 硫浆输送

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冰粒对船用离心泵压力脉动特性的影响 被引量：3

17

作者 丁正强 徐立 +2 位作者 陈森杨 刘越 熊超 《流体机械》 CSCD 北大核心 2023年第4期58-65,共8页

为研究冰粒对船用离心泵压力脉动的影响,基于CFD数值模拟方法,采用欧拉-拉格朗日模型对不同冰粒体积分数工况下和不同冰粒直径工况下离心泵的压力脉动特性进行研究。通过试验与仿真结果分析发现:叶轮流道各区域的压力脉动随着冰粒体积... 为研究冰粒对船用离心泵压力脉动的影响,基于CFD数值模拟方法,采用欧拉-拉格朗日模型对不同冰粒体积分数工况下和不同冰粒直径工况下离心泵的压力脉动特性进行研究。通过试验与仿真结果分析发现:叶轮流道各区域的压力脉动随着冰粒体积分数增加而增加,当冰粒体积分数ϕ=0.09时,叶轮中部区域的压力脉动变化最为显著;压力脉动随着冰粒体积分数的增加而增加,蜗壳出口处压力脉动变化趋势表现出不明显的异向性;当冰粒直径d=0.5mm时,叶轮中部区域的压力脉动最大,叶轮出口处的压力脉动随着冰粒直径的增大而增大,叶轮中部区域的压力脉动随着冰粒直径的增加而减小;蜗壳流道处的压力脉动受冰粒直径影响较小,整体表现为随着冰粒直径的增加而增大。 展开更多

关键词 船用离心泵 冰晶两相流 压力脉动 欧拉-拉格朗日模型 冰粒体积分数 粒径 叶轮

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