高效过滤器内气-固两相流动特性的数值研究

利用计算流体动力学技术对用于空调净化领域的高效过滤器(High Efficiency Particulate Air Filters,HEPA)内的气-固两相流动特性进行数值研究,该高效过滤器由交错排列纤维组成.模拟时,计算不同运行条件下过滤器的压力损失及不同粒径范围过滤器的捕集效率,并将数值计算值和文献中的经验模型计算值进行了比较.结果表明:和其他经验模型比较,过滤器压力损失的数值预测值和实验关联式吻合较好,误差在2%以内,预测结果也表明,随着迎面风速的增加,过滤器压力损失呈线性增加;在过滤器中不同粒径范围的微细颗粒捕集机理也不同,对于本文所研究的过滤器,粒径小于0.2μm时,主要由布朗扩散起作用,粒径大于0.5μm时,惯性碰撞贡献较大,而粒径位于0.2μm～0.5μm之间时,两种机理作用都较弱,因此过滤器的捕集效率在该范围出现最小值.     

低温地板辐射采暖室内颗粒物分布模拟研究

采用计算流体力学方法,针对低温地板辐射采暖房间存在室内颗粒污染源时,对室内颗粒物随时间、空间变化的运动特性进行了数值模拟研究。研究结果表明,室内污染源(Z=1.5 m的发烟器平面)存在时,在t=60 s时,2.5μm的颗粒物已经扩散到整个房间内。小粒径(dp5μm)的颗粒物受到浮升力的作用随气流的跟随性很强,而大粒径(dp10μm)的颗粒物受重力作用大部分聚集在地面附近。     

不同形状纤维在过滤器内气相流场的数值研究

基于多孔介质模型对二维纤维过滤器内不同结构(不同的纤维形状,填充密度和过滤器深度)气相流场进行了数值研究计算。为了观察不同形状纤维在过滤器内的气相流场的变化,本文计算了不同形状纤维在相同条件下的纤维过滤器内的气相流场。     

工业建筑中高温颗粒物在近壁区扩散特性研究

本文采用数值模拟方法对工业建筑中短时间散发的高温颗粒物在近壁区的扩散规律进行研究,明确了不同粒径的高温颗粒污染物的温度、速度变化,阐明了颗粒物与气流跟随性的差异。结果表明在扩散过程部分颗粒物会与气流分离呈现出与周围气流相反的运动状态,粒径d=20μm和30μm的颗粒物表现的更为显著,其在运动过程中具有最大上升高度,粒径d=30μm的颗粒物脱离气流的比例高达33.61%,粒径d=1μm,5μm和10μm的颗粒物可以随气流上升到厂房顶部。颗粒物在水平方向上的扩散半径随粒径的减小呈现增大趋势。扩散边缘区域的颗粒物较易脱离气流。     

基于湍流-布朗效应的焊接气溶胶运动特征数值模拟研究

为了探究手工电弧焊接气溶胶颗粒的运动轨迹和扩散分布规律，根据气溶胶动力学、等离子体流动力学和计算流体力学原理，结合湍流流动和颗粒物布朗效应，建立了等离子体-热空气-颗粒物动量、能量耦合的焊接气溶胶颗粒扩散数学模型，并通过数值模拟探究了焊条夹角及颗粒物粒径对焊接气溶胶运动状态及水平、竖直分布特征的影响。研究结果表明：焊条夹角对于焊接颗粒物的初始位置分布及运动轨迹具有重要的影响，颗粒物产生的区域将向着背离焊条倾斜方向偏移，这一偏移将随着焊条与平面夹角的减小而增大；在焊接亚微米气溶胶颗粒的自由扩散过程中，颗粒的扩散分布与粒径密切相关，对于小粒径颗粒物，特别是0.1μm的超细颗粒物，在布朗力的作用下，颗粒物的水平距离原点矩D>75 mm,而对于粒径在0.5μm以上的较大颗粒物，其D<15 mm。说明粒径较小的颗粒物扩散性更强，分布更为广泛，由于分子滑移的作用，气流对超细颗粒物的拖曳效应下降，小粒径颗粒物的运动轨迹更易与气流方向发生偏离。     

混凝土孔结构填充材料的选择及适用性分析

通过文献收集及市场调研,详细划分了适用于水泥混凝土孔结构填充的材料种类,分析了填充材料对混凝土性能影响的机理;通过对填充材料粒径范围的考察,从小粒径颗粒填充大孔隙的角度,分别提出适用于100～1000 nm孔以及大于1000 nm孔的填充材料。结果表明,纳米硅灰、沸石粉、氮化硅以及微细粒级石灰石粉可用来填充100～1000 nm毛细孔;磷石膏粉和微粒级石灰石粉可用来填充5μm以上的孔隙;粉煤灰和矿渣粉适宜填充15μm以上的孔隙;纳米硅灰、沸石粉以及微粉以下粒径的石灰石粉可用来填充1000 nm以上的有害孔隙。     

方形通风管道中粒子沉积的拉格朗日模拟

采用一维耦合拉格朗日旋涡粒子相互作用模型,数值模拟了7m/s和9m/s空气流速下直径为10~200μm的粒子在水平和竖直光滑方形通风管道内的沉积速度。结果表明,在水平管道中,粒子在管道底部的量纲一沉积速度高于垂直壁面和顶部,沉积速度受摩擦速度和粒径的影响较大;在竖直管道中,对于10~80μm的粒子,量纲一沉积速度随着粒径的增大而增大,对于较大的粒子(粒径约大于80μm),量纲一沉积速度随着粒径的增大而略微减小;流动方向(向上或向下)对粒子的沉积有明显的影响。     

天然气旋风过滤净化和排污放散装置的研发

研发设计天然气旋风过滤净化装置及排污放散装置。旋风过滤净化装置由重力沉降器、E-II型高效旋风分离器、高效气体过滤器组成,运用有限空间重力沉降原理、旋风离心分离原理、中空纤维过滤原理。排污放散装置由封闭式排污缓冲罐和多级复合式消声器组成,封闭式排污缓冲罐采用重力沉降器与高效气体精密过滤器两级组合。高效气体精密过滤器使用SRIP精密滤管,多级复合式消声器运用小孔喷注消声、扩容降压消声、扩容升频消声、阻抗消声、导流扩散消声的五级复合消声原理。阐述天然气旋风过滤净化装置及排污放散装置的结构、原理,进行模拟和实验验证。有限空间重力沉降器能够分离粒径为100μm以上大颗粒杂质;E-II型高效旋风分离器对粒径为20μm以上杂质分离效率达到98%;高效气体过滤器过滤粒径大于等于0.3μm的杂质,分离效率可达99.9%;封闭式排污缓冲罐过滤粒径大于等于0.3μm的杂质;排污放散装置天然气放散噪声低于55 d B。     

自燃煤矸石粒径分布对混合水泥需水量的影响

灰色关联分析方法是基于各行为因素之间宏观或微观的几何接近,来分析和确定若干个子因素对主因素的贡献程度或者各因素之间的影响程度而进行的一种分析方法.采用灰色关联分析方法研究自燃煤矸石的粒径分布对掺自燃煤矸石的混合水泥需水量的影响,结果表明:粒径范围小于10μm的自燃煤矸石颗粒会增加混合水泥需水量,粒径范围在10μm～40μm的自燃煤矸石颗粒对水泥需水量为负关联,适当增加该粒径范围的颗粒能够降低混合水泥的需水量.     

基于DPM法单纤维捕集效率的CFD模拟

对单纤维稳态过滤捕集效率采用拉格朗日离散相模型即DPM模型进行模拟分析,所选研究对象为粒径较大颗粒,这意味着主要考虑粒子的惯性机理。由于CFD模拟中粒子总是以点粒子的形式出现,因而忽略了拦截机理,通过DPM模型采用Laminar流场来对流场和迹线进行模拟,直观显示粉尘颗粒运动的轨迹及纤维对粒子的捕集行为,分析了在相同填充率SVF的情况下纤维直径、过滤风速和粒子直径对捕集效率的影响。研究结果表明:单纤维稳态过滤捕集效率随过滤风速、粒子直径的增大而增大,随纤维直径的增大而减小。