部分充液下液力偶合器内部介质运动为离心力场作用下的复杂两相流动,而液相分布形态对涡轮输出特性有着直接影响。为掌握偶合器内液相分布规律,将工作腔内介质运动视为分层流动,采用流体体积法(Volume of fluid,VOF)两相流模型,追踪562型标准桃形腔偶合器内不同工况下的气—液分界面。建立三维周期性流道模型,采用Realizable k-ε湍流模型和压力隐式算子分裂(Pressure-implicit with splitting of operators,PISO)压力耦合算法,并用内部面模拟泵、涡轮间的交互作用,转速比i=1.0和i=0.6时的叶片表面液相分布与文献中试验结果具有高度相似性。仿真结果表明,随泵涡轮间转差增大,气液分界面倾斜加剧,直至形成大的环流,而泵轮叶片压力面液相分布区域增大,吸力面液相减小;低挡圈(R=155 mm)对环流形态影响较小,主要起到限矩作用,而高挡圈(R=175 mm)可抑制大环流的产生。

限矩型液力偶合器始终工作在部分充液状态下,工作腔内部的工作液体做复杂的气-液两相螺旋环流运动。在不同的载荷工况下,工作液体气-液两相的具体分布形式和环流形态很大程度上决定了偶合器的限矩特性。为了掌握限矩型偶合器内部的气-液两相环流特性,该文以YOXD200偶合器为分析模型,在建立全流道模型的基础上,应用滑移网格瞬态算法,两相流模型采用流体体积法VOF(volume of fluid)模型,对3种典型充液率下的环流形态进行CFD数值模拟分析。数值模拟结果很好地预测了在不同充液率下,随载荷的增加,内部气-液两相流体由小环流向大环流运动的转化过程。该文为实现限矩型液力偶合器转矩跌落工况点的预测及过载能力的估算提供了数值计算的方法和依据。

雾化吸入是临床上常用的介入手段,可帮助气管切开患者进行机械通气,也能够以更有效地方式为呼吸道疾病患者给药。研究从雾化的基本原理着手,分析典型雾化器的几何结构,根据作用机理将雾化过程划分为毛细上升,喷口雾化及撞击回流和气溶胶喷出等三个阶段,并结合流体体积法对雾化过程所涉及到的二相流动进行数值分析。稳态分析结果验证了喷口处由于气流压力小于大气压而产生的负压,确认了毛细上升过程中驱动药液运动的核心动力。瞬态分析结果发现药液沿着液膜-液丝-液滴的流程逐渐雾化成液滴。这些分析结果厘清了雾化器的基本工作过程,对后续雾化器的性能表征和结构优化设计具有指导意义。