Laval喷管内湿蒸汽凝结流动的三维数值模拟_苏民德

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拉伐尔型微喷管流场的三维模拟

拉伐尔型微喷管流场的三维模拟
杨海威;朱卫兵;赵阳
【期刊名称】《半导体技术》
【年(卷),期】2009(34)10
【摘要】微喷管设计的优劣将直接影响到微型推进系统的设计及其性能好坏。

运用DSMC(direct simulation Monte-Carlo)方法对三维微喷管进行管内气体流动模拟,并对不同蚀刻深度及不同雷诺数喷管进行了模拟分析,仿真中采用与实际分子碰撞过程更为接近的内能松弛模型及CLL物面反射模型。

结果表明,三维微喷管推力性能随雷诺数的增加而增大,推力及推力效率随着喷管蚀刻深度的减少而降低,由于三维喷管侧壁附面层的影响,蚀刻深度大于3倍喉部尺寸,才能避免对喷管性能的影响。

【总页数】4页(P1014-1017)
【关键词】微喷管;蒙特卡罗直接模拟方法;推进性能;数值模拟;附面层
【作者】杨海威;朱卫兵;赵阳
【作者单位】哈尔滨工程大学航天工程系;哈尔滨工业大学航天工程系
【正文语种】中文
【中图分类】V435
【相关文献】
1.结构参数对拉伐尔喷管空化特性影响的数值模拟 [J], 刘雪东;刘佳阳;朱小林;刘文明
2.旋转条件下长尾喷管发动机三维两相流场数值模拟 [J], 严聪;何国强;刘洋
3.结构参数对拉伐尔喷管空化特性影响的数值模拟 [J], 刘雪东;刘佳阳;朱小林;刘文明;
4.结构参数对三维拉伐尔喷管流场分布影响的数值模拟 [J], 袁培;许旺龙;吕彦力;付云飞
5.微尺度拉伐尔喷管冷态流场及其推进性能 [J], 张根煙;蔡晓丹;刘明侯;陈义良因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

水蒸气相影响下的Laval喷管水下燃气流场数值模拟

水蒸气相影响下的Laval喷管水下燃气流场数值模拟
赵昌方;邢成龙;郑浩;仲健林
【期刊名称】《河南科技学院学报:自然科学版》
【年(卷),期】2022(50)1
【摘要】为考虑水蒸气相对Laval喷管水下燃气流场发展的影响,建立了Eulerian 多相流模型,通过Fluent开展了水下点火的数值模拟.建立了二维N-S流动控制方程和水蒸气汽化-凝结控制方程,并通过网格无关性检验验证了仿真模型的适用性.获得了喷管出口处燃气泡的发展过程,即成长、壮大、断裂的循环现象.通过与实验结果对比,验证了仿真模型的可靠性,并将稳定的燃气流场划分为成长区、断裂回击区和收缩闭合区.引入水蒸气相,发现燃气泡成长区滞后,断裂回击效应降低.闭合区提前,收缩现象降低.燃气-水交界面模糊.水蒸气相包裹着燃气泡,分布在燃气-水交界区域内.
【总页数】7页(P78-84)
【作者】赵昌方;邢成龙;郑浩;仲健林
【作者单位】南京理工大学机械工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TJ762;V238
【相关文献】
1.高过载下固体火箭发动机长尾喷管两相流场数值模拟
2.旋转条件下长尾喷管发动机三维两相流场数值模拟
3.双燃速星孔药柱长尾喷管发动机三维两相流场数值模
拟4.氧枪喷头Laval喷管内流场的数值模拟5.煤油超燃冲压发动机两相流场数值模拟(I)数值校验及总体流场特征
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《基于拉瓦尔效应的气水两相喷雾数值模拟研究》范文

《基于拉瓦尔效应的气水两相喷雾数值模拟研究》篇一一、引言随着现代工业和能源领域的快速发展，气水两相喷雾技术被广泛应用于燃料喷射、冷却系统、燃烧过程等多个领域。

拉瓦尔效应作为气水两相喷雾技术中的重要物理现象，对于提高喷雾效率、优化喷嘴设计以及控制燃烧过程具有重要意义。

本文基于拉瓦尔效应，对气水两相喷雾进行数值模拟研究，旨在深入理解其流动特性和喷雾特性，为实际应用提供理论依据。

二、拉瓦尔效应概述拉瓦尔效应是指当流体在喷管中加速时，由于喷管扩张段的存在，流速降低而压强增加，同时温度也随之增加。

当达到一定的出口状态时，喷出的气流由于温度、速度等因素的作用形成了一定的动力学优势，产生压缩现象。

该效应对于两相流喷雾中的雾化和颗粒的分布特性具有重要影响。

三、数值模拟方法本研究采用计算流体动力学（CFD）方法进行数值模拟。

首先，建立气水两相喷雾的物理模型和数学模型，包括喷嘴结构、流体性质、边界条件等。

然后，采用拉格朗日或欧拉-欧拉法进行模拟计算。

对于喷嘴内流体的运动特性、流动特性和喷射过程的相互作用，利用VOF模型和粒子追踪法等数值计算方法进行分析。

同时，根据不同工况下的实验数据对模型进行验证和修正。

四、气水两相喷雾特性分析在数值模拟过程中，我们观察到气水两相喷雾的流动特性和雾化特性受到多种因素的影响。

首先，喷嘴的形状和尺寸对喷雾的分布特性和颗粒大小有显著影响。

其次，气水混合物的速度和流量也会影响喷雾的雾化和分布。

此外，喷嘴出口处的压强和温度也会对喷雾的形态和分布产生影响。

在分析过程中，我们特别关注了拉瓦尔效应在喷雾过程中的作用，探讨了其对于提高喷雾效率和优化喷嘴设计的意义。

五、结果与讨论通过数值模拟，我们得到了不同工况下的气水两相喷雾特性和流场分布情况。

在考虑拉瓦尔效应的基础上，我们分析了喷雾过程中颗粒的大小、速度、分布特性等参数的变化规律。

同时，我们对比了模拟结果与实际实验数据的差异，验证了模型的可靠性和准确性。

蒸汽喷射器的三维数值模拟研究

书山有路勤为径，学海无涯苦作舟蒸汽喷射器的三维数值模拟研究借助STAR-CCM+软件对热泵蒸发系统中的核心部件蒸汽喷射器进行了三维数值模拟，采用有限体积法离散控制方程，标准k-ε湍流模型，近壁面处使用壁面函数修正。

考察并分析了工作蒸汽、引射蒸汽压力及喷嘴喉部直径对蒸汽喷射器的工作状态及内部流场状态的影响，采用速度云蒸发过程是生物化工生产中常见的工艺过程，传统的蒸发过程中，大量含能的二次蒸汽得不到利用，能量损失严重。

采用蒸汽喷式射热泵系统对二次蒸汽进行回收利用可达到很好的节能效果。

蒸汽喷射式热泵蒸发系统如由于喷射器内部流体存在激波、粘性干扰、涡流等复杂的流动，对其流场特性的研究还不够全面，对蒸汽喷射器的研究有待深入。

很多学者通过实验对蒸汽喷射器进行研究，Kanjanapon Chunnanond 等通过实验分析了喷射器内部的压力分布;Natthawut Ruangtrakoon 等由实验得出工作喷嘴尺寸对喷射器工作状态的影响。

然而由于实验会受到模型尺寸、测量精度的限制，很难快速得到整个流场的参数结果。

随着计算流体力学(CFD)技术的发展，许多学者使用CFD 方法研究流场问题，并验证了采用此方法研究蒸汽喷射器的工作状态，可以作为实际工程的参照依据。

为了摆脱一维、二维模型太过简化的缺点，避免流场的失真，本文采用STAR-CCM+软件对蒸汽喷射器的三维模型进行模拟研究。

1.1、结构尺寸及网格模型典型的蒸汽喷射器结构如由于蒸汽喷射器为对称结构，为节省计算时间与计算机资源，本文将模型的一半作为研究对象进行模拟计算。

将几何模型导入STAR-CCM+5.06.007 中进行网格划分，选择六面体为核心的切割体网格，为既避免网格粗大造成误差，也避免网格数量过多影响计算速度，在必要的地方。

柴油机伞喷喷嘴内部流动的数值模拟

压缩流体的伯努利方程，流线速度越高，力越沿压低。在高速流动的喷孔入口处，由于拐角的存在，产生局部流动分离及孔口收缩，引起横截面面积的减小。根据质量守恒，截面上的流速会大大增加，此从而引起压力降低，当局部压力降至低于该液体饱和
气形成方式，它可以提高燃油雾化质量，易形成均容质混合气，具有同时提高发动机燃油经济性和降低
有害排放物的潜在优势。
气穴在供油系统中对机械部件有负面影响，对
喷雾分裂过程则起到积极作用。柴油机多孔喷射
维普资讯
第３期（总第１９）６期２０年６０７月
车
用
发
动
机
Ｎｏ３ＳｒｌＮＯ１９．（ｅｉ．６）ａ
ＶＥＨＩＣＬＥＥＮＧＩＮＥ
Ｊｎ２０ｕ．０７
・
模拟技术・
柴油机伞喷喷嘴内部流动的数值模拟
冯圆，帅石金，王志侯德洋，
（．１清华大学汽车工程系汽车安全与节能国家重点实验室，北京１０８；．００４２大连数通技术有限公司，辽宁大连１６２）１０５摘要：对柴油机伞喷喷雾及喷嘴内部流动的研究现状进行了分析，用三维计算流体动力学（Ｆ程序对喷利ＣＤ）嘴内气穴多相流计算模型进行了验证，此基础上对柴油机伞喷喷嘴内部的流动特性进行了模拟计算分析。结果在表明，伞喷喷嘴喷孔进口处形成不对称的气穴，逐渐延伸至出口处，而对燃油雾化产生一定影响。在并从关键词：油机；喷喷嘴；内部流动；气穴；算流体动力学柴伞计中图分类号：４２ＴＫ２文献标志码：Ｂ文章编号：ｉ０ —２２２０）３０４ —４０１２２（０７０ —０００

湿饱和烟气内蒸汽凝结数值模拟研究

能；J为浮力产生的湍流动6；Kl为过渡扩散产
生的波动；P5、Pr为k和"方程的湍流普朗特
数Fk rS"是用户自定义的源项C"为浮力对"
方程的影响系数；@"、@。均为湍流模型中的经验常数，取默认值,@" = 1. ##、@。= 1. ；2 &
组分输运方程为：
) +pM + v •(；”) = -VN8+R.+Sa (6)
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+" dx) # 4r( +x)
@"(Gk+C3eG7)—@, I + Se
(5)
式中""为坐标位置，、)取1、2、3分别代表三个方向■，/为"$方向的速度；"为湍流耗散率; k为湍动能■ Jo表示由速度梯度引起的湍流动
目前，针对含不凝性气体的蒸汽凝结模拟研究通常以实验关联式计算得到的努塞尔数（N/）作为判断模拟准确性的依据，但实验关联式都有一定的适用范围&考虑到该模拟的对象是湿饱和烟气，可以根据安托因公式由岀口烟气温度确定岀口蒸汽体积分数，从而确定蒸汽凝结量和凝结放热量&通过调整蒸发（凝结）系数，以岀口处蒸汽体积分数作为判断依据，控制数值模拟得到的凝结量与由安托因公式计算得到的凝结量之间的误差&针对上述问题，笔者对圆管内烟气的冷凝和对流传热进行了计算研究，建立了基于质扩散模型的二维轴对称模型&研究了管内烟气速度和组分分布，对湿饱和烟气内蒸汽凝结过程的研究具有一定的参考价值&

超燃雾化喷管内流场的数值模拟

时，吸入气体减速后，度会达到５００Ｋ以上，温０而
这个温度下气体对普通燃料已起不到助燃作用，相反燃料在如此高温下会热解，就使这些燃料能量这
释放不出来，不到保持飞行的目的。因此，达就要
但随着有限元理论的不断发展和对超音速流场的
的超燃冲压发动机燃烧室流场非常复杂，充满了不
稳定的激波系、胀波系。特别是进气道、离段膨隔产生的厚边界层和分离流与燃烧室中众多的燃料射流以及漩涡结构的相互作用更是增加了流场的
本文应用ＦＵＮＬＥＴ软件，用风洞中的喷管作选为模拟对象，设计的实验喷管进行冷态数值模对
拟，并分析其中的流场；即通过实验设计给定的拉
显然是行不通的，因为减速的气流同时会使其温度大大升高。例如，飞行器在马赫数５之０１年４月
科
学
技
术
与
工
程
Ｖｏ．１Ｎｏ０１１．１
ｒ２０１．１
１７一１１（０１１—３４０６ｌ８５２１）０２８—５
ＳｉｎｅＴｅｈｎｌｇｎｄＥｎｇｎｅｉｇｃｅｃｃｏｏｙａｉｅｒｎ
１．０ａ１．０ａ的模拟结果与设计值７８×１Ｐ１９×１Ｐ和５６×１Ｐ．０ａ的模拟结果进行了比较，得出设计的拉瓦尔喷管比较合理并

“瓦”状塞式喷管的数值模拟与实验

“瓦”状塞式喷管的数值模拟与实验摘要：本文探讨了瓦（W）型喷管的数值模拟与实验研究方法。

首先通过Computational Fluid Dynamics（CFD）模拟仿真软件，研究了喷射流动场特性，并使用图像分析法来验证数值模拟结果的正确性。

接着，有限元理论和标准热图法被用于分析冲击载荷散布情况。

其次，本文进一步开展了实验研究，采用气体蒸发实验装置来检测喷涂过程中冲击载荷的变化情况。

最后，将CFD 模拟和实验结果整合到一个系统中，形成了一套模拟与实验相结合的喷涂过程计算模型。

关键词：瓦（W）型喷管、数值模拟、实验研究、Computational Fluid Dynamics（CFD）、图像分析法、有限元理论、标准热图法、气体蒸发实验装置。

正文：瓦型（W）喷管在应用于喷涂行业时受到越来越多关注，其特殊形状能够有效地调节喷涂流动特性从而提高喷涂效率。

然而，目前对于瓦型喷管的数值模拟与实验研究报道寥寥无几，因此本文尝试将CFD模拟、实验研究以及图像分析法等技术整合起来，建立一套实用的模拟模型。

首先，借助CFD模拟软件，分析了瓦型喷管内液体喷射流动场的特性，并结合图像分析法验证模拟结果的正确性。

然后，利用有限元理论和标准热图法对冲击载荷散布情况进行分析。

接下来，有限元理论和标准热图法对内部流体的转动情况、温度计法则的演变趋势以及压力分布等做出了全面的分析。

随后，本文进一步利用气体蒸发实验装置，对室内空气中冲击载荷的变化进行了实际量测，提高了对实际情况的准确描述。

最后，将实验和数值模拟的结果整合在一起，形成了一个系统性的模型，该模型可以预测喷涂过程中内部流动情况及喷射特性的变化趋势，为瓦型喷管的有效应用提供了有价值的参考。

瓦型喷管具有独特的特性，可以提供优良的喷涂效果。

它可用于手动、机械和自动喷涂装置上，是涂料和涂料应用行业不可或缺的重要工具。

瓦型喷管可以更准确地控制喷涂流场和喷射流量等参数，实现精确的涂料流量控制和节能减排。

Laval喷管内蒸汽凝结流动的数值研究

第５２卷第４期２１８月００年
汽
轮
机
技
术
Ｖ０．２Ｎｏ４１５．
Ａｕ．００ｇ２１

ＴＵＲＢＩＮＥＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ
Ｌｖｌａａ喷管内蒸汽凝结流动的数值研究
肖玉广徐惠坚，
（１哈尔滨汽轮机厂有限责任公司，尔滨１０４；哈５０６２哈尔滨商业大学，尔滨１０２）哈５０８
用的所有工况进口均为过热蒸汽）进口均匀进气。出口给，由气体动力学可知，一个绝热缩放喷管中，有化学在没
定超音速条件，壁设为绝热无滑移壁面。图１出了此喷管给管的几何外型，此喷管喉部位置在００３．８ｍ。表１给出了实验工况的进口参数，出口都是超音速流动。
表１
试验编号及其工况
１多工况下喷管内蒸汽凝结流动
本文采用Ｍｏｅ和Ｓｅ在一Ｌｖｌｓｓｔｉｎａａ喷管中的几何参
数及实验工况进行喷管中湿蒸汽凝结两相流动的三维数值
模拟，以商用软件Ｆｕｎ为计算平台，ｌｅｔ汽相控制方程的源项、
都变为扩压段，即气体压力沿流动方向逐渐上升而气流速度
相应的逐渐减小。
ｏｅａｉｇｃｎｉｏｆａＬｖｌｎｚｌ．Ｂｙｃｍｐｒｇｔｅｎｍｅｉａｉｌｔｎｒｓｌｗｔａｔｃｎｉｏｒｓｕｅｔｓａａｐｒｔｏｄｔｎｏａａｏｚｅｎｉｏａｉｈｕｒｃｌｓｍｕａｉｅｕｔｉｐｒｏｄｔｎｐｅｓｒｅｔｄｔ，ｎｏｈｉｔｅｐｙｉａｅｆｒｎｅｏｔｔａｓｏｔｎｏｓｃｎｅｓｎｏｎｔｅｎｚｌｓｄｓｕｓｄｈｈｓｃｌｒｏｍａｃｆｐｗｅｅｍｐｎａｅｕｏｄｎｉｇｆｗｉｈｏｚｗａｉｓｅ．ｓｌｅｃＫｅｒｓｌｖｌｏｚｅｙｗｏｄ：ａａｚｌ；ｗｅｔａ；ｃｎｅｓｎｏ；ｎｍｅｉａｉｕａｉｎｎｔｓｅｍｏｄｎｉｇｆｗｌｕｒｃｌｓｍｌｔｏ

Laval喷管结构对流动特性和制冷性能的影响

ＬｉｕＹａｎｇ，ＢｉａｎＪｉａｎｇ，ＧｕｏＸｉａｏｍｉｎｇ２ＺｈａｎｇＪｉｎｇｚｈｅ，ＷａｎｇＳｈａｏｗｅｉ
，

（１．ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＰｉｐｅｌｉｎｅａｎｄＣｉｖｉｌＥｎｇｉｎｅｅｉｒｎｇ，ＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｆｏＰｅｔｒｏｌｅｕｍ，Ｑｉｎｇｄａｏ２６６５８０，Ｃｈｉｎａ；
有着决定性影响。文中利用ＦＬＵＥＮＴ软件进行数值模拟，系统研究了Ｌａｖａｌ喷管渐缩段线型、渐扩段张角及旋流器
位置对Ｌａｖａｌ喷管内压力分布和制冷性能的影响。结果表明：渐缩段线型对喷管制冷性能有较大影响，采用维托辛斯基曲线进行Ｌａｖａｌ喷管渐缩段的设计可以获得较好的制冷效果；渐扩段张角越大，温降趋势越明显，喷管出口所
ａｃｔｅｉｓｒｔｉｃａｎｄｒｅｆｒｉｇｅｒａｔｉｏｎｐｅｆｒｏｒｍａｎｃｅｗａｓａｎａｌｙｚｅｄｔｈｒｏｕｇｈｎｕｍｅｉｒｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ，ｉｎｃｌｕｄｅｔｈｅｔａｐｅｒｅｄｓｅｃｔｉｏｎｓｈａｐｅｓ，ｔｈｅｄｉｆｆｕｓ —
ｅｒａｎｇｌｅｓａｎｄｔｈｅｐｏｓｉｔｉｏｎｓｏｆｔｈｅｃｙｃｌｏｎｅ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｄｉｆｅｒｅｎｔｌｉｎｅｓｔｙｌｅｓｏｆｔａｐｅｒｅｄｓｅｃｔｉｏｎｓｈａｐｅｓｅｘｈｉｂｉｔｄｉｆｆｅｒｅｎｔ

氧枪喷头LAVAL喷管内流场的数值模拟

值分别记为工况ａｂｃｄｅ、、、、。
２模拟结果分析
２１不同的湍流模型对激波模拟结果的影响．ｓＡ湍流模型常用于大梯度，壁的气体流动．近的数值模拟＿。而对于Ｋ８２ｊ一模型，是针对高Ｒ且充ｅ
分发展的湍流流动建立的，于低Ｒ计算中会出对ｅ现问题＿。ＫＯ模型计算量小，界条件处理简３ｊ．边单Ｍ。但对于湍流模型应用于Ｌｖｌ］ａａ喷管内超音速
了
从图２可见，种模型的模拟结果有一定的偏几
设计工况压力Ｐ。为０７８Ｍａ（）外产生膨胀．９Ｐ；５管
波时的入口处滞止压力Ｐ０７８ＭＰ。ｏ＞．９ａ
差，虽然产生激波的位置几乎相同，标准的Ｋ模但吧型、— 型的模拟结果不够理想，波前后马赫数ＫＯ模激的变化相对于其他３种模型比较缓慢，且激波的而
利用Ｆｕｎ的建模工具Ｇｍｉ建立三维轴对ｌｅｔａｂｔ称的Ｌｖｌ管模型，虑到整个模型完全是轴对ａａ喷考称的，以只做一半的模型（１）所图ｂ。１２Ｌｖｌ管流动划界压力．ａａ喷的确定Ｌｖｌ管出口直径ｄ，ａａ喷喉
（ｔｉｃｏｌｉｏｉｇＵｉｅｉｆｃｎｅａｄＴｃｎｌｇ，ｎｈｎ１４５）Ｍａｒｌｈｏ，ＬａｎｎｎｒｔｏＳｉｃｎｅｈｏｏｙＡｓａ１０ｅａＳｖｓｙｅ１

(最新版)湿蒸汽在喷管内流动数值模拟研究毕业论文

河北工业大学毕业论文作者：李慧学号： 110631 学院：能源与环境工程学院系(专业)：热能与动力工程题目：湿蒸汽在喷管内流动数值模拟研究指导者：陈占秀副教授(姓名) (专业技术职务)评阅者：(姓名) (专业技术职务)2015年 5月 25日目录1 引言 (1)1．1 湿蒸汽两相非平衡凝结流动的研究背景及意义 (1)1.1.1 研究背景 (1)1.1.2 研究意义 (2)1．2 湿蒸汽两相非平衡凝结流动的研究现状 (2)1.2.1 国内研究现状 (2)1.2.2 国外研究现状 (3)1．3 喷管简介 (3)1.3.1 喷管简述 (3)1.3.2 喷管类型 (3)1．4 本课题研究的主要内容、目的及方法 (4)2 数值计算方法简介及喷管建模 (4)2.1 数值计算方法简介 (4)2.1.1 有限差分法 (5)2.1.2 有限元法 (5)2.1.3 有限分析法 (5)2.1.4 有限容积法 (6)2.2 喷管内湿蒸汽流动的数值模型 (7)2.2.1 湿蒸汽流动的控制方程 (7)2.2.2 相变模型与方程 (8)2.2.3 水蒸气状态方程 (8)2.3 喷管物理模型的建立以及网格划分 (9)2.3.1 构建物理模型 (9)2.3.2 在GAMBIT中进行网格划分 (9)2.4 构建喷管的数学模型 (11)2.5 求解器的设置 (12)3 蒸汽在喷管内的数值模拟结果分析 (12)3.1 蒸汽在喷管中流动状况分析 (12)3.1.1 喷管中气体流动的基本原理 (13)3.1.2 渐缩喷管中蒸汽两相参数的分布 (13)3.1.3 缩放喷管中蒸汽两相参数的分布 (19)3.2 进口过热度对拉瓦尔喷管自发凝结的影响 (24)3.3 进口压力对拉瓦尔喷管自发凝结的影响 (25)结论 (27)参考文献 (28)致谢 (29)1 引言水蒸气的凝结过程就是从气相变到液相的过程。

在生活中，水蒸气的凝结是十分常见的，比如在天空中漂浮着的云、平常能够看得见的雾以及飞机跨音速飞行的机翼或者是飞机在尾部“拉出”的“白带”等。

拉瓦尔喷嘴结构参数选取及其雾化性能数值模拟分析

拉瓦尔喷嘴结构参数选取及其雾化性能数值模拟分析赵向锋，陈绍杰【摘要】为加强喷嘴在高强度粉尘的煤矿井下的雾化性能，得到最优的结构设计和理想的雾滴粒径，本文首先依据公式得出一组拉瓦尔喷嘴的最优几何结构，探究了喉管直径、扩张角及气—液体积等物理参数对拉瓦尔式结构喷嘴雾化性能的影响规律。

在气—液两相流下，运用Fluent软件对喷嘴内流场进行数值模拟，得到了喷嘴内流场的速度云图。

发现喉管直径对拉瓦尔喷嘴出口速度有很大的影响；不同的扩张段半锥角对结果也有不同程度的影响；液体压力的变化对雾滴粒径的影响十分明显。

喷嘴内部气—液体积比为6∶4并且气—液压力比为3∶1时，除尘效果最好。

【期刊名称】《华北科技学院学报》【年(卷),期】2019(016)005【总页数】6【关键词】数值模拟；拉瓦尔喷嘴；结构参数【文献来源】https:///academic-journal-cn_journal-north-china-institute-science-technology_thesis/0201273467882.html基金项目: 中央高校基本科研业务费资助(3142015105)0 引言煤矿的井下采掘工作面作业会产生大量粉尘，而采用湿式喷雾降尘是最经济简便的方法，其基本原理都是采用压力水喷嘴的喷雾形式[1]。

目前，我国综掘工作面的除尘技术主要有通风除尘、喷雾除尘、除尘器除尘、风幕除尘、物理化学法除尘、泡沫除尘等。

这些方法对井下粉尘治理有一定的效果[2，3]，但是并不理想，在运用过程中存在一定的弊端。

拉瓦尔式喷嘴的创新点是在超音速状态下的气—液两相技术的应用，对于拉瓦尔喷嘴的构造设计主要依赖于经验和实验，导致拉瓦尔喷雾降尘技术在井下实际应用中存在很大盲目性。

只凭经验设计喷嘴，不仅设计的结果十分不合理，而且造成材料浪费，最终降尘效果也大打折扣。

本文先通过理论计算设计喷嘴结构，然后结合CFD软件对其进行理论分析，得出了喷嘴速度与喷嘴进出口直径、喉管处直径以及扩长段角度等因素的关系，能为井下拉瓦尔喷嘴的实际应用提供技术指导。

结构参数对三维拉伐尔喷管流场分布影响的数值模拟

结构参数对三维拉伐尔喷管流场分布影响的数值模拟袁培;许旺龙;吕彦力;付云飞【摘要】采用流体动力学软件ANSYS CFX，对不同结构参数的三维拉伐尔喷管的流体流场分布影响进行数值模拟分析，得到喷管内天然气流场的分布曲线。

分析结构参数对拉伐尔喷管内流体流场分布的影响，并对不同的喷管结构参数进行均匀设计，选出最优结构参数。

研究结果表明：喷管结构参数变化对喷管流场有不同程度的影响，入口直径对流体的流场分布影响较小，喉部直径和出口直径对喷管内流场分布的影响很大。

通过均匀设计试验可知，在一定的结构参数范围内，拉伐尔喷管的最优结构参数是入口直径 Di=70 mm，喉部直径 Dt=6 mm，出口直径 Do=20 mm。

【期刊名称】《油气田地面工程》【年(卷),期】2015(000)009【总页数】3页(P31-33)【关键词】拉伐尔喷管;结构参数;数值模拟;均匀设计【作者】袁培;许旺龙;吕彦力;付云飞【作者单位】郑州轻工业学院能源与动力工程学院;郑州轻工业学院能源与动力工程学院;郑州轻工业学院能源与动力工程学院;郑州轻工业学院能源与动力工程学院【正文语种】中文天然气在开采、集输和加工过程中，天然气中的水蒸气易凝结为液态水，当天然气中的酸性气体硫化氢和二氧化碳等溶于液态水中时，形成酸性溶液，会腐蚀和堵塞天然气管线中阀门及仪表等装置。

利用喷管的超音速分离技术对天然气脱水是防止酸性溶液和天然气水合物形成的有效措施[1-2]。

宋婧[3]对喷管的超音速分离技术进行了详细分析和研究，通过数值模拟，得出了超音速喷管内部流动参数和凝结参数的变化规律，以及超音速喷管几何结构参数变化对超音速分离效果的影响规律。

文闯等[4]研究了喷管的收缩比、收缩半角和扩张半角对天然气超音速喷管分离性能的影响，增大收缩比和收缩半角可以有效改善喷管分离性能，但收缩半角大于30°时，改善效果不明显，扩张半角对分离性能有显著影响。

刘雪东等[5]采用CFD方法模拟了水在不同结构参数的拉伐尔喷管中对空化效果的影响，结果表明，在几个结构参数中，喉部直径的改变对喷管空化特性的影响最大。

复杂几何形状喷管内外三维流场的数值模拟

复杂几何形状喷管内外三维流场的数值模拟摘要：本文研究了利用数值模拟来研究复杂几何形状喷管内外三维流场的研究。

我们利用一个特殊的不可压缩的流动模型来获取内外流场的属性，并利用三维数值模拟来提供相关结果。

结果表明，复杂几何形状喷管内外三维流场有利于增加流动湍流，从而使内部流场更加复杂。

关键词：复杂几何形状、喷管、流场、数值模拟正文：本文以复杂几何形状喷管内外三维流场为研究对象，利用数值模拟技术进行研究。

选用一个特殊的不可压缩性流动模型来定义内外流场的速度场和压力场，利用三维数值模拟的方法来求解流动问题。

研究了流场中不同的几何形状对流动特性的影响，如流动湍流、能量放大和压力分布等。

分析了喷管内外的流动特性，包括内部的局部混合情况，以及喷管内外壁面上的属性。

最后，总结了复杂几何形状喷管内外三维流场的规律。

复杂几何形状喷管内外三维流场的数值模拟可以用于众多工业领域，特别是催化剂、储油技术和流体动力学相关领域。

例如，可以用来模拟复杂几何形状喷管内外流场特性，为提高催化剂的催化效率提供有益的信息；对于储油技术而言，可以利用数值模拟技术来模拟三维流场特性，根据油地质特征和泄漏方式来预测不同油层的油量和渗透率；此外，流体动力学也可以应用此技术，例如模拟和分析涡轮增压器的流动质量和压力，以及辅助人们在流体发动机设计过程中精确优化流场特性。

另外，复杂几何形状喷管内外三维流场的数值模拟还可以应用于航空航天、医学诊断、重力潮汐和地质勘探领域。

因此，复杂几何形状喷管内外三维流场的数值模拟技术可以作为测试和优化各种工程问题的一种重要手段，这也为物理研究提供了很多有价值的信息，这些信息可以应用到工程实践中去，让我们能够利用有限的资源实现更高效的工程实现。

复杂几何形状喷管内外三维流场的数值模拟技术还可以应用于卫星微重力测量领域。

通过使用复杂几何形状的喷管，可以精确地模拟微重力场，更准确地预测重力影响范围等。

例如，可以模拟宇宙空间环境下太阳系物体之间的重力影响，以此来改善宇航轨道计算，增强宇航器的操纵性能。

基于Fluent的拉瓦尔喷嘴雾化特性数值模拟

尘具有一定的参考价值。
关键词：拉瓦尔喷嘴；有限元分析；雾滴粒径；数值模拟
中图分类号：ＴＤ７１４４文献标识码：Ａ文章编号：１６７２－７１６９（２０２０）０２－００１０－０６
ＮｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｓｐｒａｙｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆＬａｖａｌｎｏｚｚｌｅｂａｓｅｄｏｎＦｌｕｅｎｔ
ｆｉｅｌｄｏｆＬａｖａｌｎｏｚｚｌｅｉｓｓｉｍｕｌａｔｅｄｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎｏｆｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔａｎｄＶＯＦＴｈｅｇａｓ－ｌｉｑｕｉｄｔｗｏ－
ｐｈａｓｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎａｎｄｖｅｌｏｃｉｔｙｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｉｎａｎｄｏｕｔｏｆｔｈｅｎｏｚｚｌｅａｒｅｏｂｔａｉｎｅｄｆｒｏｍｔｈｅｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓ，
ｆｌｏｗｖｅｌｏｃｉｔｙｏｆｔｈｅｉｎｌｅｔｈｏｌｅｉｓ２２ｍ／ｓ，ｔｈｅｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅａｔｏｍｉｚａｔｉｏｎｅｆｆｅｃｔｏｆｔｈｅｎｏｚｚｌｅｉｓｔｈｅｂｅｓｔＴｈｅ
ｒｅｓｕｌｔｈａｓｃｅｒｔａｉｎｒｅｆｅｒｅｎｃｅｖａｌｕｅｆｏｒｎｏｚｚｌｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄｅｓｉｇｎａｎｄｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄｄｕｓｔｒｅｍｏｖａｌ
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ｌａｔｉｏｎ，ｓｅｖｅｒａｌｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎｓａｒｅｄｒａｗｎ：ｗｈｅｎｔｈｅｒａｔｉｏｏｆｎｏｚｚｌｅｉｎｌｅｔａｒｅａｔｏｏｕｔｌｅｔａｒｅａｉｓ３ ∶ １ａｎｄｔｈｅｗａｔｅｒ

Laval喷管内湿蒸汽凝结流动的三维数值模拟_苏民德

槡
2σ e M3 mπ
4 πr2 * σ － 3K T b
敛段的作用是使流体在流线不分离的情况下加速到音速，扩张段的作用是实现流体在音速下继续加速到超音速，其型面一般取直线型型面
［10 ］
。为了能更
好的反映喷管内湿蒸汽的凝结流动，采用三维模型，该喷管以湿蒸汽作为介质，喷管的几何尺寸已按湿蒸汽工质计算
第 30 卷第 3 期 2015 年 5 月
热
能
动
力
工
程
JOUＲNAL OF ENGINEEＲING FOＲ THEＲMAL ENEＲGY AND POWEＲ
Vol． 30 ， No． 3 May．， 2015
文章编号: 1001 － 2060 ( 2015 ) 03 － 0401 － 06
Laval 喷管内湿蒸汽凝结流动的三维数值模拟
－
图1
喷管的二维结构示意图
Fig． 1 Schematic diagram of the twodimensional structure in a nozzle 11］参考文献［实验数据给定方式，将 8 种不同工况分为 3 组，如表 1 所示。其中第 1 组总压约为 40 kPa，总温逐渐增加; 第 2 组总压约为 70 kPa，总温逐渐增加; 第 3 组总温为 373 K，总压逐渐下降。然后基于 FLUENT 中的 Wet Steam 模型，分别对表 1 中各工况进行模拟计算，研究不同进口温度及压力对喷嘴内湿蒸汽参数的影响。 2． 2 数值解的收敛性及网格无关性验证对于数值模拟计算而言，首先是要得到一个收敛的解，但是目前并没有统一的判断是否收敛标准，一般通过检测介质的动量、速度的残差来判断解的收敛性。对于绝大对数问题，一般这些残差小于 10 － 3 即可满足计算要求。但对于湿蒸汽的凝结流动

变马赫数喷管中湿蒸汽流动数值模拟

变马赫数喷管中湿蒸汽流动数值模拟何乃波;蔡小舒【摘要】Fluent Wet-Steam Model是基于经典成核理论,在全欧拉坐标系下描述自发凝结过程的.本文基于该模型对变马赫数槽式喷管内伴随自发凝结的水蒸汽的跨音速流动过程进行了数值模拟,研究水蒸汽在跨音速流动过程中的自发凝结、液滴生长、凝结冲波等现象以及背压变化对流场参数的影响.对蒸汽透平的通流部分设计提供参考,以及为湿蒸汽风洞设计提供参考.【期刊名称】《热力透平》【年(卷),期】2010(039)003【总页数】5页(P154-158)【关键词】水蒸汽;变马赫数槽式喷管;自发凝结;数值模拟【作者】何乃波;蔡小舒【作者单位】上海理工大学动力工程学院,上海,200093;上海理工大学动力工程学院,上海,200093【正文语种】中文【中图分类】TK262在动力工程中,湿蒸汽两相流动问题几乎伴随着汽轮机同时产生。

湿蒸汽给汽轮机带来了两个问题:一是湿蒸汽使汽轮机的低压级效率降低;二是湿蒸汽中的水滴使低压级的动叶片产生水蚀[1,2]。

因此,汽轮机内湿蒸汽流动的测量对于深入研究汽轮机内湿蒸汽两相流、降低汽轮机效率损失、减少水蚀和提高机组安全运行具有重要意义。

而湿蒸汽测量所用的探针在测量之前需要对探针进行标定,探针的标定是气动测量的必要前提条件[3]。

为考察探针在不同马赫数下的特性,需要在变马赫数的湿蒸汽风洞中进行标定,而变质量变马赫数槽式喷管[4～5]结构简单,只需改变喷管压比(背压与进口压力之比)即可达到出口马赫数的改变,实现马赫数在较宽的范围内连续变化,满足探针标定的要求。

因此,研究以蒸汽为工质的变马赫数喷管对湿蒸汽探针的标定及湿蒸汽测量具有重要意义。

本文利用Fluent软件中 Wet-Steam Model对变马赫数槽式喷管内的凝结流动现象进行数值模拟,计算中考虑了粘性的影响,湍流模型采用一方程S-A模型,离散方法为二阶迎风格式。

研究水蒸汽在跨音速流动过程中的自发凝结、液滴生长、凝结冲波等热力学现象的规律,以及背压变化对流场参数的影响,为湿蒸汽风洞设计提供参考。

氧枪喷头Laval喷管内流场的数值模拟

氧枪喷头Laval喷管内流场的数值模拟
吕国成;刘坤
【期刊名称】《特殊钢》
【年(卷),期】2009(030)003
【摘要】根据实际生产的氧枪喷头按比例建立了Laval喷管模型.应用商业软件Fluent6.2,采用K-ε模型,耦合隐式求解器,讨论了喷管内不同数学模型的适应性,得出RNG K-ε模型模拟喷管内激波较为理想.分析了Laval喷管内不同工况下
(P0=0.11～1.0 MPa)的流场、马赫数及压力的分布情况,得出喷管入口处滞止压力影响Laval喷管内部流动状况,但不影响出口流动工况,出口工况主要取决于喷管的几何结构.
【总页数】3页(P4-6)
【作者】吕国成;刘坤
【作者单位】辽宁科技大学材料学院,鞍山,114051;辽宁科技大学材料学院,鞍山,114051
【正文语种】中文
【中图分类】TF7
【相关文献】
1.50 t转炉氧枪喷头冷却水流的数值模拟和优化 [J], 孙玉霞;韩志杰;常金宝;张朝发;李双武;轩宗宇
2.单孔氧枪喷头射流流场的仿真研究 [J], 刘坤;朱苗勇;高茵;李艳杰
3.氧枪喷头内部流场的仿真研究 [J], 高攀;刘坤;冯亮花;刘令成
4.提钒用旋流氧枪喷头的数值模拟 [J], 王慧;朱荣;吕明;张兴利;谷云岭
5.355型氧枪喷头射流的数值模拟 [J], 佟圣刚
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蒸汽喷射泵超音速流体三维模拟研究

２００５’全国真空冶金与表面工程学术研讨会会议论文集的区域先达到等压面压力。

即中心区域压力梯度大于其周围靠近壁面的区域。

中心区域压力偏低（图２中灰色代表边界层压力，黑色代表轴线区域压力。

），这是因为气体入口速度较低，边界层影响相对较大；同时根据压力与速度的关系，也可推出中心区域的速度变化大于靠近边界层的区域；在喉部区域等压云图趋于平坦，说明随着速度的提高边界层作用区域趋小，在整个喉部平面上压力和速度变化趋于一致；同时边界压力变得小于中心压力；经过喉部区域压力和速度的剧烈变化，在喉部出口处形成凸向出口的等值云图。

说明此处中心压力梯度小于其周围和靠近壁面的区域。

同时中心速度变化显著小于周围边界区域；在随后渐扩段中压力等值面云图又变图ｌ喷嘴内流场三维压力云图翻２喷嘴内流场压力分布ＸＹ图平，近而逐渐地变成中心向入口突起的压力等值面。

说明超音速气流在渐扩段内中心压力梯度沿轴线上升，且中心压力小于同截面边界处的压力。

根据热力学原理可知中心流体速度也大于同截面边界速度。

图３、图４反映了整个流场中马赫数变化情况。

在喷嘴入口区域马赫数等值面凸向入口方向，表明轴心附近先达到等值面速度；轴心处速度梯度大于同截面上的周围区域，并且变化是连续非线性的；就马赫数数值来说，入口段边界区域小于中心区域。

在接近喉口处，马赫数等值面逐渐变平，近而在喉部变为等值面凸向出口，说明此时边界区域先达到等值面值，即速度梯度边界处大于中心区域：由图４可知喉部边界区域马赫数值大于中心区域。

图３喷嘴内流场马赫数三维云图豳４喷啊内漉场马赫效分布ＸＹ图进入渐扩段速度梯度变成中心区域大于边界区域，轴心区域速度变化最快；同时中心马赫数也变得大于周围区域的马赫数。

由此可见，超音速喷嘴内流体的压力和速度变化规律随部位不同各不相同。

２．２结构参数的影响分析对于超音速喷嘴，工作性能和喷射效率与流场状况密切相关，热力参数和几何参数直接影响流场规律和特性。

图５反映出喷嘴渐扩顶锥角ｅ对流动参数的影响。