基于计算均匀化的夹杂颗粒复合材料参数研究

夹杂颗粒复合材料分布形态各异,为确定其力学参数,基于计算均匀化方法,结合随机周期复合材料模型生成算法,提出了一种由表征单元体计算夹杂颗粒复合材料弹性模量的方法,研究了夹杂颗粒分布形态、尺寸和含量对复合材料力学参数的影响。复合材料在颗粒随机分布时表现为各向同性,在颗粒沿一定方向分布时表现为各向异性;复合材料力学参数随单元体尺寸增大逐渐稳定;弹性模量随颗粒含量增加而增大,泊松比随颗粒含量增加而减小。结果表明计算均匀化是研究复合材料力学参数的有效方法。     

65t/h低倍率油页岩循环流化床锅炉流动特性模拟

用数值模拟的方法,对65 t/h低倍率油页岩循环流化床锅炉流动的特性进行分析。通过计算流体动力学软件Fluent,应用基于颗粒动理学理论的:Euler-Euler双流体模型,Standard k-ε、RNG k-ε、Realizable k-ε湍流模型和Gidaspow气固曳力模型数值计算了循环流化床气固两相流动过程,并对循环流化床炉内的颗粒速度分布、压力分布、颗粒体积分数及粒径分布进行分析,验证了循环流化床内循环流动特性。     

基于计算流体力学的吸附过程模拟研究

为了深入研究吸附剂颗粒上的吸附现象,采用计算流体力学软件模拟了气体在单颗粒吸附剂上的吸附过程,模型中考虑了温度的影响并采用了非线性的吸附等温线.分析了颗粒外侧气体浓度作阶跃变化和抛物线变化时颗粒内的浓度分布和温度分布,并与文献值及线性驱动力模型做了对比.结果表明,计算值与文献值吻合较好,说明此数值模型适用于气体吸附过程的模拟研究;线性驱动力模型在预测O2的吸附尤其是在边界条件作阶跃变化时误差较大.     

火焰CVD法制备纳米TiO2颗粒尺寸分布模拟计算

用计算流体力学和颗粒动力学的积分碰撞频率系数、CFD商业软件Fluent对工业丙烷/空气火焰CYO法制备纳米TiO2颗粒材料的颗粒长大与合并过程、及颗粒的尺寸分布进行了模拟计算.用整体反应模型及涡团耗散模型计算化学反应速率、标准k-ε模型模拟湍流流动、非平衡避面函数法处理近壁面流场、离散方程中的对流项采用一阶上风差分、压力和速度的耦合方式为SIMPLE算法、辐射换热的P1辐射模型,对工业丙烷/空气火焰的形状、火焰长度、及火焰温度的模拟计算结果与实验结果一致;用流体力学方程、nv守恒条件及颗粒动力学的积分碰撞频率系数,对工业丙烷,空气火焰CVD法制备纳米TiO2颗粒尺寸分布的模拟结果表明计算流体力学和积分碰撞频率系数能够给出合理的颗粒尺寸分布及尺寸的大小.     

弹性恢复系数对超细颗粒气固流场影响的研究

流化床内颗粒非弹性碰撞将影响超细颗粒的流动特性。基于颗粒动理学理论的欧拉-欧拉气固多相流模型,考虑颗粒非弹性碰撞对颗粒碰撞能量交换和耗散的影响,并采用XuZhu颗粒团能量平衡计算模型预测颗粒聚团当量直径,数值模拟流化床内超细颗粒两相流动特性。计算结果表明随着颗粒弹性恢复系数的增加,颗粒间的碰撞脉动变得更加剧烈,流化床内颗粒浓度分布更均匀。     

颗粒重力式掺混料仓的正侧压计算和测定

本文提出了有内构件的颗粒重力式掺混料仓在物料流动时，正侧压计算的数学模型和计算方法，并用颗粒压力传感器测定了料仓内正侧压的轴径向分布和超侧压现象，所得的结果与模型计算值基本一致。     

沙尘天气模拟系统混合段长度计算

应用气固两相流理论计算了沙尘天气模拟系统颗粒自由悬浮速度和混合段长度,利用FLUENT对该系统气固两相流场进行了数值模拟,其中连续相、颗粒相分别采用k-ε湍流模型和离散相模型,相问作用采用随机跟踪模型.结果表明,连续相流场分布规律与理论设计吻合较好,颗粒相浓度场分布可达到试验设计要求.     

水力机械泥沙磨损的数值模拟

作者对低浓度沙水中运行的水力机械的泥沙磨损进行了数值模拟研究。利用Ｅｕｌｅｒｉａｎ－ｌａｇｒａｎｇｉａｎ混合湍流模型对水力机械中湍流速度,压力分布以及颗粒轨迹进行数值计算。同时给出了水力机械中的颗粒反弹模型和磨损模型。通过对一水轮机导叶磨损率的计算,其结果与实际较为吻合。     

气固多相双通道同轴射流湍流场的数值模拟（1）

以气体湍流运动方程组,ｋ－ε双方程湍流模型及颗粒群运动的轨道模型为基础,气体湍流场的计算采用ＳＩＭＰＬＥ数值计算方法,颗粒群的运动方程采用Ｒｕｎｇｅ－Ｋｕｔｔａ方法求解,开发研制出相应的通用计算软件,可以理论模拟预测工程气固流动中的气体湍流场的速度分布,颗粒运动速度场及颗粒的空间运动轨迹等。     

正交射流尾迹气固两相流动的数值模拟

运用气相ｋ－ｅ湍流模型和颗粒相代数方程模型对正交射流（垂直的交叉射流）尾迹气固两相流动进行了数值模拟，获得了该流动尾迹的气、固相速度分布，颗粒质量流分布，计算结果与实验值定性符合，文中探讨了一次风口（主流入口）粉气质量比对颗粒混合的影响以及颗粒对气相流场的影响，并得到了一些有价值的结论。     

气液固循环流化床预分布器附近流体动力学的数值研究

在气液固循环流化床(GLSCFB)内,以空气、水和玻璃珠为气液固流化介质,利用计算流体力学(CFD)软件Fluent 6.2,在室温常压条件下,采用欧拉模型系统研究了预分布器结构、液速对反应器内固体径向速度分布和液相湍动能的影响。计算结果表明,在预分布器附近,液相湍流动能随表观液体速度增大而明显增大;预分布器可以有效地改善固体颗粒径向速度分布的不均匀性,变孔径分布器效果最好;低表观液速下,颗粒径向分布的计算值与实验值吻合良好,随液速增大误差增大。通过实验值与计算值的比较,证实了数值模型的可靠性。     

小型流化床干燥器气固流动和干燥的CPFD数值模拟

为掌握炼焦煤工业流化床的颗粒干燥和分级过程,基于计算颗粒流体力学(CPFD)理论方法,以0.3mm为分级粒径对实验室规模的炼焦煤流化床干燥分级过程进行模拟研究.颗粒干燥模型由颗粒汽液平衡推导得出.曳力模型采用不考虑颗粒球形度的Wen-Yu/Ergun模型和考虑颗粒球形度的Ganser模型结合.研究结果发现:两种曳力模型结合得到的模型可更准确地预判流化床中不同粒径段颗粒的分布位置;此外,颗粒干燥模型结果与实验结果吻合,流化风风速越大或风温越高,颗粒干燥时间越短.同时在气固流动方面揭示了流化床干燥器中颗粒的流动特性:粗颗粒集中在流化床底部,而细颗粒分布在流化床上部;颗粒直径越大,颗粒速度越小.研究验证了CPFD手段预测流化床干燥器中气固流动和干燥过程的潜力和可行性,为后续的工业化放大和结构优化打下了基础.     

正交射流尾迹气固两相流动的数值模拟

运用气相ｋ－ε湍流模型和颗粒相代数方程模型对正交射流（垂直的交叉射流）尾迹气固两相流动进行了数值模拟，获得了该流动尾迹的气、固相速度分布，颗粒质量流分布，计算结果与实验值定性符合．文中探讨了一次风口（主流入口）粉气质量比对颗粒混合的影响以及颗粒对气相流场的影响，并得到了一些有价值的结论．     

多孔介质微观结构对柴油机颗粒捕集器性能影响的模拟探究

为了优化柴油机颗粒捕集器的捕集、压降性能,本文基于孔径概率密度函数和孔隙率分布函数建立了二维柴油机颗粒捕集器孔道微观结构模型,考虑了拦截机理和扩散机理用以计算颗粒在过滤器中的沉积分布情况和捕集效率。计算结果表明:多孔介质微观结构和入口速度对颗粒捕集效率的影响与粒径有关,100 nm粒径颗粒随流速增大初始捕集效率降低最为明显,1 000 nm粒径颗粒在不同均匀性的过滤壁下的捕集效率差超过了30%;孔径分布函数方差越大,颗粒就会更多地分布在过滤壁前端,捕集效率也越高,但较大的孔径方差会导致捕集器的初始压降增大和捕集过程结束时的性能出现恶化。     

泥石流内部流速分布规律实验研究

泥石流内部速度是泥石流动力学分析与防治工程设计中最重要的参数之一。本文以粘度较高的丙烯酸树脂与乙酸乙脂混合液模拟泥石流的粘性,以粒径均匀的玻璃微珠作为两相流的固相颗粒,利用PIV流场测量系统,研究了含砂水流与泥石流中颗粒运动过程、垂向流速分布规律;借助高桥堡水石流固体颗粒流速分布模型,计算了不同颗粒粒径条件下泥石流垂向流速分布,并与前人的研究成果进行比较,结果表明：流体粘性较高条件下,颗粒在整个过流断面上分布更均匀,实验中垂向流速测量结果与高桥堡模型计算值吻合良好（u/us>0.3）,而与含砂水流条件下的测量结果差异明显。两相流中固体颗粒垂线流速分布是否存在反“S”曲线分布,主要与流体的粘性及颗粒在液相中分布的均匀程度有关。     

水力机械泥沙磨损的数值模拟

作者对低浓度沙水 (平均固体容积浓度Cv<1%,或含沙量低于 2 0kg/m3 )中运行的水力机械的泥沙磨损进行了数值模拟研究。利用Eulerian -lagrangian混合湍流模型 (这个模型是基于两相中的颗粒源项数值技术 ,即液相采用Eulerian描述 ,而颗粒相采用Lagrangian描述 )对水力机械中湍流速度、压力分布以及颗粒轨迹进行了数值计算。同时给出了水力机械中的颗粒反弹模型和磨损模型。通过对一水轮机导叶磨损率的计算 ,其结果与实际较为吻合     

密相液固两相湍流中颗粒浓度分布的研究

分析了密相液固两相湍流中影响颗粒浓度分布的因素,在颗粒浓度控制方程中,计入了由于颗粒相湍流强度分布的不均匀而引起的颗粒浓度湍流对流输运项,从而避免了原方程不能预测颗粒浓度可以逆梯度湍流输运的局限性。由竖直上升管中密相液固两相湍流流动的数值计算表明,本文模型所预测的颗粒浓度分布与实际情况符合较好。     

载液粘度对磁场下磁性颗粒链状特征影响的实验与数值分析

磁性颗粒在许多领域的应用都涉及对其在粘性载液中运动行为的控制。首先采用数字视频显微镜实验测试了磁场作用下不同粘度液体硅橡胶中微米铁颗粒的成链过程;然后基于多磁偶极子理论考虑磁化颗粒的磁场对颗粒磁矩和颗粒间磁力的影响,建立颗粒动力学计算模型,通过与实验结果的对比验证计算模型的正确性;最后结合径向分布函数和颗粒磁势能,采用三维颗粒动力学模型分析载液粘度对颗粒链特征的影响。结果表明颗粒链的形成可分成短颗粒链形成和颗粒链合并联合两阶段。高粘度条件下载液粘性阻力会阻碍短颗粒链联合生长为长颗粒链、“颗粒墙”和粗颗粒簇结构,颗粒链结构达到稳定所需时间增加。随磁场强度的增加载液粘性的影响降低。     

除尘脱硫塔内气固两相流动数值模拟

对除尘脱硫塔内的气固两相流动进行数值模拟，在计算中采用X—ε模型和颗粒轨道模型为理论模型，用SIMPLER及PSIC算法进行编程计算。计算结果表明，加装整流板后能有效的改善塔内的流场分布，从而改善了射流偏斜。     

柴油机颗粒捕集器内颗粒层不均匀分布的数值研究

针对壁流式柴油机颗粒捕集器捕集颗粒物的工作过程,建立了描述通道内流场和颗粒层分布的一维非稳态模型.通过数值计算,研究了壁面渗透系数不均匀对颗粒层分布和过滤压强的影响.研究结果表明:壁面渗透系数不均匀造成颗粒沉积高度的不均匀,渗透系数大的位置颗粒层沉积高度大.在相同的不均匀偏差条件下,平均壁面渗透系数越低,颗粒层高度的不...