板坯连铸中间包内钢液流场和浓度场的数值模拟

采用FLUENT软件对板坯连铸中间包内的流场和浓度场进行数值模拟,分析中间包内有无挡墙以及挡墙参数变化引起中间包内流场、浓度场的变化情况。模拟结果表明,湍流控制器与挡墙的优化配合使中间包内钢液的平均停留时间由502 s延长至573 s,死区体积分数由29.7%降为14.4%,优化挡墙与挡坝参数有利于钢液温度和成份的均匀,及夹杂物的上浮去除。     

七流连铸中间包流场的数值模拟

采用FLUENT软件对中天钢铁集团公司七流连铸中间包内型流场进行数值模拟,研究速度矢量、湍动能和流体迹线分布规律,分析中间包内有无C型挡墙加入的流场特征.模拟结果表明,加入C型挡墙使中间包的湍动能主要集中在入口区域,利于延长包内各流的平均停留时间,减小死区体积分数,包内各流流动更加均匀,有利于钢液温度和成份的均匀.     

搅拌反应器流场的数值模拟

使用数值模拟的方法研究了一种搅拌反应器的流场特点,采用k-ε两方程湍流模型分析流场,采用多重参考系法处理搅拌桨区域.结果显示:改进的弧形叶桨形成的流场具有典型的径向流特点,而且轴向流动有所加强;标准k-ε模型和RNG k-ε模型均能较准确地预测搅拌槽内轴向的最大速率,但RNG k-ε模型所得结果更为准确;搅拌槽内的湍流能量主要产生于桨叶周边区域和槽近壁区域;但是桨叶下方区域受循环流动的影响比较弱,而且k值比较小,应该使桨叶更接近槽底部,或者采用带45°倾角的折叶桨,从而加强桨叶的轴向输送能力,改善混合效果.     

二流中间包内型优化的水模实验研究

通过水力学模拟和正交实验方法,采用挡墙和挡坝的控流装置,优化二流中间包的流场.采用正交分析方法优化出最佳方案,得出优化后的中间包示踪剂响应时间从17s提高到48 s,平均停留时间从240 s增加到427 s,中间包死区体积比也从48.0%减少到7.5%.     

五流小方坯中间包内型优化水模实验

根据相似原理,采用水模实验,研究五流中间包的流场及流动特性,在中间包模型内加“U”型挡墙,并调整挡墙上开孔的倾角和位置来控制流体流动的方式,以获得最优方案。流量计流量为1．0m^3/h,中间包死区比为14．7％,示踪剂响应时间为26s,平均停留时间为257．6s。     

单侧孔长水口优化异型四流中间包流场

采用数值模拟方法研究了不同形式长水口下异型四流中间包的钢液流场和停留时间分布特征.数值结果表明：原型中间包存在较大的死区,各流流动情况存在着巨大的差异,而把直通型长水口替换成单侧孔型长水口之后,中间包死区比例减少,各流流动差异性基本上被消除.在挡墙的左侧产生了旋转流场,有利于夹杂物的碰撞聚合和去除.     

土工格栅粉煤灰挡墙加筋作用应用研究

土工格栅加筋土挡墙在土木工程中应用广泛,土工格栅的加筋作用以及筋材在挡墙设计中的计算需要进一步完善．利用FLAC3D有限元分析软件,对未设置和设置土工格栅加筋体的粉煤灰挡墙进行数值模拟分析,研究土工格栅的加筋作用对粉煤灰挡墙稳定性的影响,得到土工格栅加筋挡墙的设计参数．数值模拟结果表明：粉煤灰挡墙高度大于6ITI时,安全系数偏低,需要在粉煤灰挡墙中加筋来提高其安全系数,保证挡墙的稳定性．对墙高为8m的土工格栅粉煤灰加筋挡墙进行模拟分析,当增大加筋间距时,挡墙的侧向和竖向位移都增大,挡墙的最大竖向位移发生在挡墙的上部,最大侧向位移发生在挡墙中下部位;墙高为8m的土工格栅粉煤灰挡墙的合理加筋间距为0．8m     

无搅拌氢氧化铝晶种分解槽中的固相分散研究（英文）

在拜耳法生产氧化铝的过程中,为探索氢氧化铝结晶过程中的节能措施,采用工业试验和计算流体力学的方法对无搅拌氢氧化铝晶种分解槽中的固相分散规律进行了研究.试验结果表明,在正常工业流速条件下,无搅拌分解槽的大部分区域即从槽底至高度为25 m的范围内的固相质量含量差较小,仅为48.19 g/L,而在顶部的相对较小的区域即离槽面5 m范围内的固相质量含量差较大,达到149.66 g/L.因此,在正常工业流速条件下,无搅拌的分解槽中的固相分散不会完全向底部聚集.计算机模拟的结果也很好地揭示了这一固相分散规律,同时发现,随着槽内流速的增加,顶部较大固相质量含量差的区域逐渐收缩并向槽面靠拢,这意味着整个槽内的固相分布更加趋于一致.     

八流中间包内型优化水模实验

根据相似原理,利用水模拟钢液流动来研究中间包内流场的流动状况,通过调节中间包内挡墙位置及其开孔大小来改善和优化中间包内的流场。对比计算机采集的RTD数据及用墨汁作为示踪剂的照片寻求出最优化方案。得出经过改进的中间包各流平均停留时间增加50-90s,死区体积由25％～30％降低到14％～19％,活塞流的体积比从8％～13％增加到26％-27％,优化了中间包内的流场。     

六机六流中间包流场优化水模研究

根据相似原理,利用水模拟钢液流动,研究中间包内流场的流动情况。在不同方案的内腔设计下,分别进行水模型试验,通过计算机采集相关数据,对比由计算机采集数据绘制成的RTD曲线及用墨汁作为示踪剂的流场照片,寻求出最优化方案。经过改进的中间包各流平均停留时间较长,不同流量的平均停留时间分别为459,380,374s;死区体积最小,死区平均体积分数为15．1％,中间包内流场得到了优化。     

风沙地区铁路路堑挡沙墙设计参数优化与防护效果

为探究风沙地区铁路路堑流场中的湍流-沙颗粒运动特性,针对性地优化设计防护措施的结构参数,对某铁路路堑流场进行了数值模拟分析。基于欧拉-拉格朗日框架建立了LES-DPM三维湍流流场模型,研究路堑在风沙地貌下的风沙流特性及沙颗粒运动规律,并根据其风沙运动特点设计单排挡沙墙和双排挡沙墙两种类型的风沙防护措施,同时通过对不同距离、不同排列方式的流场特征和防沙效果进行对比获取最优的风沙防护措施设计参数。研究结果表明：路堑结构因下凹结构导致堑内出现大量小尺度马蹄涡,钢轨附近多为破碎的低速涡团,湍流结构复杂;钢轨附近风速均小于3.6 m/s,移动沙粒易受逆压梯度影响及紊流作用向路堑内沉降;由于路堑流场的沙埋风险大大增加,对比发现,将高度2 m的挡沙墙布置在迎风侧距路堑20 m可获得最佳的防护效果,大部分颗粒被阻隔在挡沙墙前,越过挡沙墙的颗粒大多沉降在其后回流区内,且粒径均小于0.125 mm;同时发现,当采用前低后高的双排挡沙墙(2 m/3 m)可以进一步增加低速回流区范围并减少运动至路堑内的颗粒数量,提高防护效果。     

用数值模拟方法进行脱硫塔的优化设计

基于多相流数值模拟,进行了湿法脱硫喷淋塔的优化设计研究,气相湍流由标准模型描述,喷淋液滴由确定颗粒轨道模型描述,通过对流场和温度场模拟计算得到优化设计结果是烟气入口向下倾斜15°,喷嘴采用高低位布置,在喷雾区加装环形导流分布器,可使脱硫塔流场右侧湍流强度明显增加,左侧烟气贴壁流动有所改善,脱硫塔内流场分布更加合理,塔出口温度低于优化前温度,增加气液传质、传热,提高脱硫效率。     

基于FLUENT的储罐内原油温度分布规律研究

储罐内原油温度的变化对准确计量原油容积影响较大,原油温度分布对整个库区的安全管理和生产运行也有极其重要的意义。从储罐内原油温度分布着手,采用FLUENT数值模拟的方法研究了储罐中心截面处不同位置的原油温度,得到了降温过程中的温度分布规律。结果表明,在降温的初始阶段,近罐壁处温度迅速下降,原油高温区位于截面中心偏上的两个矩形区域;当储罐内的原油温度场趋于稳定而尚未达到稳定时,高温区则位于罐中心底部和截面中心的连通区域;当储罐内原油温度场处于稳定状态时,高温区最终稳定停留在罐中心底部区域。     

600 MW超超临界墙式切圆锅炉炉内流动与燃烧特性研究

采用数值模拟与现场试验相结合的方法对某电厂600 MW超超临界墙式切圆锅炉的炉内燃料的流动和燃烧进行了研究,着重研究了其炉内空气动力场、温度场、组分场、颗粒轨迹以及壁面热负荷分布等。结果表明：炉内速度分布均匀、炉内火焰中心位置合适以及燃烧状况良好。数值模拟和试验相结合的方法,既能从微观上了解炉膛内的燃烧状况,又能从宏观上把握锅炉的性能,从而为锅炉的经济安全运行提供技术支持。     

基于锥形发酵罐温度场分析的发酵温度无菌化控制

在搭建了啤酒发酵实验装置的基础上,采用有限差分法分析了发酵罐罐内温度场分布,建立了壁面温度T0和发酵罐内0.2 m处温度T0.2间关系的知识库,将此知识库用于发酵温度无菌化测量,并将遗传算法用于发酵温度PID控制参数的优化.经实验证明,这种方法为满足纯生啤酒无菌化生产提供了一种可行的途径.     

低温下LNG储罐混凝土外罐的静力性能分析

以160 000 m³ 液化天然气LNG储罐混凝土外罐为研究对象,借助ANSYS有限元,针对LNG低温液体发生泄漏时,在低温作用下的受力与变形性能展开模拟研究,获得了稳态对流换热条件下的温度场及其温度应力分布．采用热-固耦合分析方法,将低温液体作用下的混凝土外罐罐壁处的温度应力与其他静力荷载作用下的内力进行了不同工况下的内力组合,确定了结构的最不利内力包络图,并以此为依据对LNG储罐混凝土外罐罐壁进行了预应力钢筋的配筋计算与布置．研究结果表明:低温液体下产生的温度应力使LNG储罐混凝土外罐发生整体向内收缩变形的趋势;罐内液体压力对结构内力及变形起主导作用;满液位泄露时LNG储罐混凝土外罐的薄弱部位位于距底板约10 m高度处．     

圆形沉淀池内温差异重流与浮力流的数值模拟

为了了解圆形沉淀池内水流在无温差及存在温度差时的特点,建立了描述圆形沉淀池内水流运动的k-ε双层湍流数学模型,采用交错网格系统,压力与速度解耦时采用了SIMPLE方法,控制方程的求解方法为混合有限分析解法。对中心进水周边出水的圆形沉淀池的模拟结果表明所建立数学模型的模拟结果与文献中的资料吻合良好。在无温差时且低污染物浓度<150~200 mg/L时,池内存在一个很大的回流区;低温水进入高温水池时,常会产生异重流现象;高温水进入低温水池时,会产生浮力流现象。     

山区大气扩散风场及浓度场的数值模拟

本文依据一个同时包括地形,热力以及摩擦等因素在内的,能够较真实地反映复杂地形下,大气运动基本特征的近地层水平流场二维数值模式,将其扩展成三维模式,在此基础上,从平流扩散方程出发,建立了一个与上述流场相应的浓度场予报模式。利用长寿化工厂及附近的地形和污染等有关资料进行了浓度场分布的计算,并与实测资料作了比较得到较好的结果。山区复杂地形条件下,大气污染浓度分布的数值模拟包括两个部份的工作,第一部份是在一定的大尺度大气背景流场下模拟由于地形的热力和动力因素造成的局地流场,以及相应的湍流场,第二部份是在上述流场的基础上模拟污染物的输送规律。显然,第一部份的工作是解决大气污染物浓度分布数值模拟的基础。本文结合长寿化工厂的环境评价工作,对复杂地形下的三维流场的浓度场的数值模拟作了一些研究工作,主要以浓度场的模拟为主。     

注入钢液温度降低时中间包非稳态过程数值模拟

利用所建立的中间包非稳态传输过程数学模型对包浇注一个包次周期中中间包工作过程进行了数值模拟.在中间包非稳态过程模拟中首先采用稳态速度场和温度场作为计算的起始速度场和湿度场,以此为基础,完成一个包次浇注过程的计算后,用其所得物理场作为初始速度场和湿度场,进行中间包注入钢液温度降低所产生的非稳态过程模拟计算.模拟结果表明,这样处理更加逼近中间包的真实状态.通过对数值模拟结果的分析,发现在钢包一个包次浇注过程中,中间包中出现两次"流动逆转"和"温度逆转",且第一次逆转有利于中间包冶金功能的发挥,第二次逆转的作用相反,应设法避免和推迟中间包内第二次逆转现象的出现.     

机械密封环温度场及密封腔内流场分析

对机械密封腔内流场和温度场进行了数值模拟。采用了一种更直观、更简便的计算方法 ,分析了在密封运转稳定状态下 ,机械密封环温度场及密封腔内流场的温度、压力分布