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利用MCF-30冲蚀磨损实验机,对固溶态及随后经过不同形变热处理的Cu-Cr-Zr合金进行液固两相流冲蚀磨损实验,并运用扫描电镜对其微观形貌进行观察与分析.结果表明:在两种不同介质冲蚀磨损实验中,固溶态合金冲蚀磨损质量损失最大,且随形变时效后加工变形程度的增大,冲蚀磨损质量损失呈先逐渐下降然后上升的变化趋势;添加少量石英砂(10 g/L)后,合金冲蚀磨损质量损失约增加19%～35%;铜合金线材二次加工变形率在50%～80%之间时,具有良好的抗冲蚀磨损性能.

关键词: Cu-Cr-Zr合金 , 液固两相流 , 冲蚀磨损性能 , 变形率

冷却壁液固两相流三维流动与污垢清洗数值模拟

卜庆选 , 石小超 , 纪鹏飞 , 胡振海 , 张琳

钢铁研究

建立了高炉水冷却壁三维物理模型.采用大型CFD软件FLUNT6.8中的欧拉多相流模型,对高炉水冷壁冷却埋管内的液固两相流三维流动和污垢清洗特性进行了数值模拟研究.分析了流体的流速、固体颗粒的粒径、体积分数对流体的流动、清洗强度及清洗均匀的影响.研究结果表明:流体的湍流强度、壁面污垢清洗强度和压力降均随流速、液固颗粒粒径和体积分数的增加而增加;液固两相流防垢除垢效果取决于流速、液固颗粒粒径和体积分数的合理组合;综合考虑节水节能及污垢清洗的均匀性,高炉冷却壁的最佳流速为1.5 m/s,同相颗粒粒径为3～4 mm,体积分数为5 %～12%.研究结果为炼钢高炉冷却壁液固两相流污垢在线清洗的工业应用提供了理论基础.

关键词: 高炉冷却壁 , 液固两相流 , 污垢在线清洗 , 强化传热 , 数值模拟

突扩圆管内液-固两相流固体颗粒运动特性的DPM数值模拟

李国美 , 王跃社 , 亢力强

工程热物理学报

采用考虑颗粒碰撞的欧拉一拉格朗日数值模拟方法(DPM),对水平突扩圆管中液固两相流固体颗粒的碰撞过程进行了数值计算.在模型中,对液相采用欧拉法建立控制方程,对离散颗粒采用拉格朗日方法模拟.采用硬球模型描述颗粒间的碰撞作用.计算结果表明,该模型可以真实地模拟液固两相流中固体颗粒运动的动态变化过程以及颗粒的非均匀分布特征,从单颗粒层次上提供颗粒的运动信息,这有助于深入研究液固两相流中固体颗粒的运动规律.

关键词: 欧拉一拉格朗日方法 , 硬球模型 , 液固两相流 , 碰撞

液固两相流中固体颗粒对弯管冲蚀破坏的位置预测

王凯 , 李秀峰 , 王跃社 , 陈彦霖 , 韩双 , 何仁洋

工程热物理学报

在石油输送工业中,由于弯头内压力梯度、离心力、二次流等多种因素的作用,导致弯头内的冲蚀过程特别复杂,冲蚀破坏也十分严重.本文针对液固两相流条件下颗粒对弯管的冲蚀破坏,采用DPM模型,对离散相在拉格朗日框架下求解颗粒轨道方程,得出颗粒与壁面的碰撞信息,再将碰撞信息应用于冲蚀模型,从而预测出颗粒对弯管壁面的冲蚀破坏情况,并研究了颗粒斯托克斯数对冲蚀严重区域的影响.计算结果表明;冲蚀主要发生在弯管与出口直管连接处的外拱壁以及靠近弯头出口的直管段侧壁区域;当颗粒斯托克斯数较大时,由于二次流对颗粒的携带作用不充分,导致靠近弯头出口的直管段侧壁区域未出现严重冲蚀.

关键词: 冲蚀破坏 , 液固两相流 , DPM模型 , 冲蚀模型 , 颗粒斯托克斯数

光催化制氢反应器内液固两相分布特性模拟研究

胡晓玮 , 郭烈锦

工程热物理学报

针对光催化制氢反应器的特点,基于Sato叠加假设考虑颗粒对液相湍流的影响,运用CFX的双流体模型,对反应器水平管道内的液固两相流动进行了数值模拟,得到了相应的催化剂颗粒分布、湍流强度分布及相速度分布.结果表明,在液固两相流动条件下,催化剂颗粒在底部形成沉积层,而在管道中心区域,形成拟均匀的悬浮流动形态,这种类型的催化剂颗粒分布对光催化反应的充分进行是不利的.根据两相的速度分布,发现相间的滑移并不明显,这说明催化剂颗粒几乎是随着流体流动的,在实际中,可以运用代数滑移模型(ASM)对这种流动进行模拟计算.

关键词: 太阳能 , 光催化反应器 , 液固两相流 , 颗粒分布

不锈钢与碳钢在液固两相流中冲刷腐蚀特性的研究

张安峰 , 王豫跃 , 邢建东

兵器材料科学与工程 doi:10.3969/j.issn.1004-244X.2003.02.009

研究了不锈钢与碳钢在液固两相流中的冲刷腐蚀特性和冲刷腐蚀交互作用.实验表明:(1)提高冲刷速度和浆料温度都大大加剧了材料的损伤和破坏, T8钢冲刷腐蚀失重率远大于18-8不锈钢.两者均在冲击角度为45°时出现极大值, 表明冲击角度在45°时, 对材料产生的损伤强度最大, 因此在设计管道时应尽量避免45°冲击角结构;(2)18-8不锈钢以冲刷失重为主,T8钢以腐蚀失重为主,两者的冲刷腐蚀交互作用失重率占其总失重率的60%以上,表明耐蚀不耐磨的18-8不锈钢和耐磨不耐蚀的T8钢在冲刷腐蚀工况中均难以胜任;(3)T8钢的冲刷腐蚀失重率和交互作用失重率均是18-8不锈钢的6倍以上,表明在液固两相流冲刷腐蚀工况中,材料必须首先具有一定的耐蚀性,然后再考虑提高材料的硬度和耐磨性,这样才能有效地提高材料的耐冲刷腐蚀性能.

关键词: 冲刷腐蚀 , 交互作用 , 失重率 , 液固两相流

液固反应微观-宏观关联模型及实验验证

周屈兰 , 李娜 , 赵钦新 , 徐通模 , 惠世恩

工程热物理学报

当液一固反应为流体扩散控制时,以缩核模型为基础,得到了单颗粒消溶时粒径的变化规律,满足平方反比定律;在单颗粒消溶的基础上,建立了颗粒群消溶模型,得到了单颗粒微观反应模型和颗粒群宏观反应特征的关联关系.以不同种类的石灰石在不同温度和pH值下的消溶过程为例,对液固反应的微观-宏观关联模型进行了实验验证,实验和数学模型吻合较好.该关联模型对完善液固反应理论体系,实现宏观实验数据反推微观化学反应参数的测量技术具有重要意义.

关键词: 液固两相流 , 石灰石 , 消溶 , 缩核模型

弯管液固两相流冲蚀失效模拟分析

曹学文 , 胥锟 , 彭文山

表面技术 doi:10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2016.08.021

目的分析流体参数、砂粒参数、环境参数对液固两相流弯管冲蚀失效的影响.方法利用FLUENT模拟弯管冲刷腐蚀,分析流速、粒径、砂粒质量流量、操作压力、重力方向对弯管冲蚀的影响.结果管内流速从2 m/s增加到10 rr/s,最大冲刷腐蚀速率从8.86×10-8 kg/(m2·s)增加到2.45×10-7kg/(m2·s);颗粒粒径从75 μm增加到200μm,再增加到550μm,最大冲蚀速率先从2.04×10-7kg/(m2·s)减小至1.5×10-7kg/(m2·s),后增加到2.66×10-7 kg/(m2· s);砂粒流量从0.05 kg/s增加到0.25 kg/s,最大冲蚀速率从8.56×10-8kg/(m2·s)增加到3.20×10-7 kg/(m2·s);管内操作压力从0.1 MPa增加到0.9 MPa,最大冲蚀速率从1.50×10-7 kg/(m2·s)减少至1.25×10-7kg/(m2·s);弯头出口由垂直向下位置变化为垂直向上,冲刷腐蚀速率从1.50×10-7 kg/(m2·s)逐渐增加至1.86×10-7kg/(m2.s).结论流速与冲刷腐蚀呈正相关关系;随着砂粒直径的增加,最大冲刷腐蚀速率先减小后增加;在一定范围内,最大冲刷腐蚀速率随着砂粒流量增加而增加;管内操作压力的变化对冲蚀减弱现象影响不明显;出口垂直向上时,冲蚀破坏最严重.

关键词: 液固两相流 , 弯管 , 冲蚀 , 粒径 , 砂粒流量