高炉风口多股流喷吹粉煤与空气流动数值模拟

为了揭示多股流喷煤枪喷吹粉煤－空气两相湍流流动过程流场分布情况,根据质量守恒、动量守恒、混合组平衡的基本规律建立了高炉粉煤喷吹三维气－粒湍流流动过程数学模型,采用K－ε-g方程描述风口风气－粒两相的湍流流动,并基于SIMPLE思想,通过对Euler坐标下节点离散化方程的耦合关系分析求解,对喷枪改型前后高炉风口内气－粒两相湍流流动进行了数值计算。结果表明：多股流喷煤枪能使粉煤颗粒流在风口内混合得更好。     

高炉风口内多股流喷吹粉煤磨损数值模拟

根据风口内实际情况建立了具有普遍意义的高炉风口磨损量的，遵循质量守恒，动量守恒，混合组分平衡的基本规律，用k-ε方程描述风口内气－粒两相的湍流流动，并基于SIMPLE思想，通过对Euler正交坐标下节点离散化方程的耦登,对喷枪改型前后高炉风口内气－粒两机湍流流动进行了分析求解，然后根据风口壁面附近的速度场与浓度场的计算结果，采用风口磨损模型，预测风口壁面的磨损量，研究结果表明：使用多股流喷吹粉煤，可使风口壁面在单位时间内的磨损量大大减少。     

高炉粉煤喷吹风口磨损模型及应用

分析了高炉喷吹粉煤颗粒流造成高炉风口壁面底侧的磨损情况,建立了预测高炉风口磨损量的数学模型：δm=ρp/ρcHs/Hce(D-dp)dp/2πD^2Cp|r=RωmE′cosθ。研究结果表明：高炉风口磨损主要与粉煤喷吹量、风口材质、风口几何尺寸、风口半收缩角以及热风速度和粉煤颗粒粒径等因素有关;当粉煤喷吹量相同时,减少粉煤颗粒在高炉风口壁面附近的浓度,改变风口壁面材质和使用较小粒径的粉煤,可减少高炉风口壁面磨损,由该数学模型算出的苛钢铁厂高炉风口平均寿命与其实际平均寿命基本吻合,这证明了此模型的可靠性和通用性。     

高炉风口回旋区煤粉燃烧过程三维数值模拟

为更好地了解回旋区内气体、煤粉的各种经历效应，本文基于欧拉气相方程组、欧拉颗粒连续方程和动量方程以及拉氏颗粒能量和质量变化的方程，建立了高炉风口回旋区湍流气固两相流动和煤粉燃烧的三维数学模型。将所建模型分别对冷态模型内气粒两相流动和某企业750m^3高炉风口回旋区内的气固两相三维流动和煤粉燃烧进行了数值模拟，并采用PDA对冷态模型内气粒两相流场进行了测量，结果表明，实验结果与冷态两相流动的模拟结果基本一致，平均相对误差为11．6％；热态模拟的模拟结果与国外实验测量结果较吻合，平均相对误差约为15．8％。该模型能够较准确地预测风口回旋区内的燃烧情况，可以减少高炉操作费用，正确指导生产实践。     

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。     

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．     

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。     

基于双流体模型的烟气喷动床脱硫过程的数值模拟

以气固两相流体动力学为基础,采用欧拉双流体模型及颗粒动力学理论,引入复相催化脱硫反应动力学模型,对喷动床应用活性炭颗粒脱硫的过程进行模拟。获得了喷动床具有喷射区、环隙区和喷泉区的流动状态,分析了床内气目的速度矢量分布及SO2质量分数的分布情况。结果表明：喷动床内环隙区脱硫效果最好,且流经环隙区烟气量占总进气量的60％-859／6,说明喷动床内特有的流动状态有利于烟气的脱硫。当表观速度由1.099m／s减小到0.732m／s时,喷动床的脱硫效率提高25％。因此在保证喷动床稳定工作的情况下,适当减小入口的烟气速度,有利于提高活性炭喷动床的脱硫效率。     

固液两相流中D—ε双方程湍流模式及在水涡轮机械流场中的应用

基于两流体模型，建立了固液两相流中Ｋ－ε的双方程湍流模式。模化了连续方程、动量方程、Ｋ方程及ε方程，在这些模化方程中，考虑了固液两相间速度滑移，颗粒同的作用及相间作用。使用本文所发展的湍流模型和颗粒磨损模型，可预测固液两相湍流中的流动特性和颗粒对过流部件的磨损率。数值模拟了一水轮机蜗壳含沙水流中的流动特性及磨损分布。其预测结果与实验结果较为一致。     

激波卷扬附壁煤尘的湍流模型

本文建立了激波卷扬煤尘的气固湍流边界层方程，其中考虑了气固两相间的耦合效应和气固相湍流效应。模型认为颗粒上扬是激波后气固流动的剪切升力和湍流效应的结果。数值计算结果与文献^[1-3]实验结果较一致。     

炉内状态随煤比的变化

运用由质量,热量平衡方程和质量,热量传输方程构成的高炉传输模型,计算分析了高炉内状态参数随煤比的变化规律。计算结果表明,在煤比为１６０￣１７０ｋｇ／ｔ－Ｆｅ时,间接还原度出现极大值,是煤粉喷吹的最佳阶段。     

LF炉底吹氩时钢液流场的数值模拟

应用N－S方程、k-ε方程模型及气泡率模型针对宝钢300t LF炉底吹氩时形成的钢液循环流动进行了数值模拟，对单孔喷吹时的最佳喷吹位置和最佳喷吹量进行了探讨。     

高炉新型燃煤喷枪的热模试验

根据新型燃煤喷枪冷态试验结果，对ＩＩ型，Ｉ型与基准枪进行了热模对比试验，结果表明，在等同燃烧条件下，Ⅱ型，Ｉ型喷枪的燃烧结果均优于基准枪，尤其当喷吹烟煤，煤粉粒度变粗，风温降低和增加喷煤量时，前者优势更加明显。     

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。     

水平管粉煤密相气力输送过程截面涡特性的数值研究

基于欧拉-欧拉方法,将颗粒动力学理论与修正的颗粒静摩擦力模型相结合,考虑曳力与升力两种相间作用力,及颗粒间碰撞与摩擦力,采用标准湍流模型与小摩擦全滑移边界条件,对水平管内加压密相气力输送过程进行数值模拟。获得了气固两相速度、浓度、湍流强度及压降梯度分布规律,与文献实验规律吻合较好。通过捕捉瞬态两相涡形图,用漩涡耗散理论解释了加压密相气力输送的流场规律,分析了气固两相相互耦合条件下的运动规律。     

考虑颗粒对高炉风口回旋区湍流影响的气固两相模型

基于颗粒相欧拉模型,建立了考虑大颗粒对湍流增强作用的颗粒碰撞模型.该模型充分考虑颗粒尾迹对湍流的作用,并把作用结果以源项的形式加入原有模型;在对离散相进行模拟时,还考虑颗粒之间的碰撞作用.最后用该模型对高炉回旋区内的气固两相流动进行了模拟,模拟所得的颗粒平均速度和脉动速度分量与实验结果吻合良好.结果表明,考虑颗粒对湍流增强作用及颗粒之间作用后的新模型预报结果得到了明显改进.     

固液两相流中K—ε双方程湍流模式及在水涡轮机械流场中的应用

基于两流体模型，建立了固液两相流中Ｋ—ε的双方程湍流模式。模化了连续方程、动量方程、Ｋ方程及ε方程，在这些模化方程中，考虑了固液两相间速度滑移，颗粒间的作用及相间作用。使用本文所发展的湍流模型和颗粒磨损模型，可预测固液两相湍流中的流动特性和颗粒对过流部件的磨损率。数值模拟了一水轮机蜗壳含沙水流中的流动特性及磨损分布。其预测结果与实验结果较为一致．     

用克莱默斯方程研究颗粒湍流扩散

本文提出了基于Fokker-Planck方程两相流模型,并求出一维模型－克莱默斯方程的精确解,由该妥来模拟湍流衰流场中颗粒流扩散和,对D =5μm和Dp＝57μm两种颗粒都能较好地与实验值相吻合。     

炼铁高炉喷煤系统改进与实践

对炼铁高炉喷煤的制粉系统，喷吹工艺进行改进和完善，攻克了国内炼铁界的重大难题－高挥发份，强爆炸性烟煤粉的安全喷吹生产的问题，形成和完善了高炉高比例喷吹烟煤的一整套实用技术，为高喷煤比的不断提高打下了坚实的基础，创造了良好的经济效益。     

高浓度颗粒气固两相流动的二阶矩模型的数值模拟

采用动理学方法,用各向异性的M axwell颗粒速度分布函数,建立颗粒相Boltzm ann方程,分别取零次矩、一次矩和二次矩得到颗粒相连续方程、动量方程和二阶矩方程.模拟计算得到上升管内颗粒流场分布和脉动速度分布,与实验结果比较表明:各向异性颗粒动理学能够反映颗粒流动特性,从而能够更全面地认识高颗粒浓度气固两相流动过程.