剪切变稀流体中液滴运动的研究

采用VOF方法,基于非牛顿流体的流变模型对剪切变稀流体中液滴的运动进行数值模拟。结果发现剪切变稀流体中液滴的上升较稳定,上升速度前期增长较快,后期趋于平缓,轨迹呈直线型;单液滴初始半径r越大,上升过程中产生的形变越明显;溶液的稠度指数k越大,液滴上升的速度v越小;幂律指数n越大,液滴上升的速度v越大,k的作用效果比n效果明显。     

基于相场法模拟液滴在电场作用下的聚结特性

随着三元复合驱试验区的逐步扩大,联合站电脱水设备垮电场的问题日益凸显。为研究竖挂电极电脱水器中水滴的动力学行为及其影响因素,采用相场法模拟电场作用下分散液滴的变形和聚结过程,分析了电场强度、液滴距离、液滴直径和连续相粘度对液滴运动特性的影响。利用自制电脱装置和现场采出液开展了实验研究,实验结果与模拟结果相吻合。模拟研究结果表明,在竖挂电极中,随着电压的增大,聚结时间越短,但是存在最佳电场范围,当电场强度高于3000V/cm时,会发生电分散的现象。随着液滴直径变大,液滴聚结时间变短;随着液滴间距的变小,液滴聚结时间变短,但液滴开始作用的间距不能简单地用几倍直径来表示。实验研究结果表明电场强度越大脱水效果越好,作用时间越长脱水效果越好,所得结论可为现场电脱水器参数的选取提供参考。     

微型弯管中双重乳液流体动力学特性的可视化实验研究

设计并搭建了双重乳液液滴在微型弯管中流动的可视化实验装置,动态观测了双重乳液液滴在微型弯管中的界面演化过程,研究了不同弯管角度和外液相流量对双重乳液液滴变形程度的影响,分析了双重乳液在弯管中的流型演化规律。研究结果表明:弯管角度越大,液滴受到的离心力就越大,双重乳液液滴的变形程度就相应增加;随着外流体流量的增大,液滴所受到的剪切力和离心力就增大,从而加剧了液滴的变形程度。     

垂直井地热开发敏感性因素分析

地热能是一种绿色低碳、可循环利用的可再生能源。笔者通过建立数值模拟模型,对垂直井开发进行研究。结果表明,在定压开采条件下,孔隙度越大越有利于地热开发;储层压力越大、井底流压越小,生产压差越大,导致储层温度和压力下降越快,但采收率和总产热量越大,可以通过地热回灌保持储层压力,提高地热开发效果;储层温度越高,总产热量越高,越有利于地热开采;产水速度对模拟结果影响较小;储层厚度越大、渗透率越大,前期开发效果越好,但中后期地热开发效率降低,可以通过控制开发量或者地热回灌提高开发效果。     

喷嘴雾化特性及脱硫废水蒸发数值模拟

利用相位多普勒粒度分析仪（PDA）实验台测量了双流体喷嘴出口速度与粒径分布,利用得到的速度与粒径数据对江苏某生物质电厂进行小水量脱硫废水蒸发的数值模拟,着重研究了液滴粒径以及烟气中水蒸气的体积分数对液滴蒸发过程的影响。PDA实验结果表明,该双流体喷嘴在特定气液比条件下出口粒径均小于100μm。应用离散相模型与随机轨道模型,利用Rosin-Rammler分布模拟喷雾液滴分布范围（0～100μm）。模拟结果表明,粒径低于100μm的液滴能够完全蒸发,液滴粒径越小,完全蒸发时间越短,液滴经历的平稳吸热时间越短。随着粒径的增加,液滴完全蒸发时间增幅变大。随着烟气中水蒸气体积分数增加,液滴蒸发速率变缓,液滴开始蒸发的时间延长,且体积分数越大,出口未蒸发完全的液滴直径越大,但出口液滴粒径增大的幅度在减小。     

液滴间相互碰撞融合与破碎的实验研究

液滴间的相互碰撞对发动机液体燃料雾化、燃烧效率及颗粒物排放的减少均有重要影响;为了探究液滴间相互碰撞后的液滴融合与破碎过程,采用高速摄影技术对液滴间相互碰撞的融合过程、融合振荡无量纲宽长比变化历程、破碎过程以及液体物性参数对碰撞破碎的影响进行了分析。结果表明,液滴间相互碰撞后主要呈现融合振荡与破碎两种运动形态;对融合振荡形态而言,两液滴间的碰撞速度及初始无量纲尺寸比越大,融合后液滴振荡的宽长比的最大值越大;对破碎形态而言,两液滴间的碰撞速度越大、初始无量纲尺寸比越小以及大液滴的表面张力越小,液滴发生破碎的时刻越小。研究结果可以为改善发动机缸内雾化,增大气/液间的接触面积,强化气/液间传热传质提供理论依据。     

地沟油生物柴油在旋流喷嘴中的雾化实验及模拟

对地沟油生物柴油在旋流雾化喷嘴中的内部流场及外部流场进行数值模拟,考察了喷嘴孔径、旋流芯螺距、螺柱槽道横截面积和槽道形状等结构参数对出口雾化速度及索特平均直径的影响,通过实验对模型进行了验证。结果表明,0.7 mm孔径的喷嘴的韦伯数最大,索特平均直径与雾化锥角最优。螺距4 mm的喷嘴雾化特性最优,旋流芯螺距越小,流体在喷嘴内旋流次数越多,阻力损失越大,流体在切向分量上速度越大。梯形槽道的雾化效果最好,相同横截面积下槽道的水力直径越大,雾化效果越好;截面积1 mm2槽道的喷嘴最优,槽道横截面积越小,流体在槽道中的湍流程度越大,流体内部剪切应力越大,液体表面不稳定波急剧增大。     

喷雾冷冻法单个液滴冻结过程模拟

喷雾冷冻液滴的冻结过程决定着干燥产品的微结构。本文以单个雾化液滴为研究对象,利用数值模拟的方法研究了液滴大小、气体流速和环境温度3个参数对其冻结过程的影响。结果发现,液滴越大冻结时所需的形核时间和完全固化时间越长,而且冻结过程随着气体流速的增大和环境温度的降低而缩短。通过方差分析发现,液滴大小较气体流速和环境温度对液滴完全固化时间的影响有较显著差异。液滴冷冻过程中,其质量损失率随着液滴大小的增大而略有减小,随着气体流速的增加及环境温度的降低而减小,其中环境温度对液滴质量损失率的影响最大。     

液滴碰撞倾斜热壁面数值模拟研究

为了研究液滴碰撞复杂热壁面过程中液滴的铺展特性和传热特性,文中基于FTM(Front-Tracking Method)方法对液滴碰撞倾斜固体热壁面过程进行了模拟研究,通过改变壁面倾斜角度、表面张力系数σ,从压力场、流场、惯性力、表面张力等角度对换热现象进行分析和研究。结果表明:液滴撞击倾斜壁面时,在液滴下滑方向一侧三相点处热流密度取得最大值;壁面倾斜角度越大,液滴铺展程度越低,传热减弱;σ影响液滴中后期的铺展特性,σ越大液滴最大铺展系数越小,且回缩越迅速;由于传热大部分发生在液滴碰撞壁面初期铺展阶段,所以σ对液滴与壁面间传热特性影响较小。     

液滴碰撞液膜复合level set-VOF法的数值分析

液滴碰撞液膜现象广泛存在于化工领域中。采用CLSVOF法建立了液滴碰撞液膜数值模型,并开展实验验证了模型的准确性。通过分析结果,研究了碰撞速度对液滴运动形态的影响,揭示了液滴内部流动传热和飞溅机理,并探索了液滴撞击液膜动力学和传热特性随碰撞速度的变化规律。研究表明:液滴碰撞液膜后随碰撞速度的增加依次呈现出波动、皇冠射流和射流飞溅等形态;碰撞速度越大,射流飞溅特征越明显。碰撞中心区域较大的压力梯度是液滴铺展的主要原因;铺展边缘较大气液压差是产生射流的主要原因;射流区域内速度间断是皇冠射流发展的关键因素;空气剪切及毛细波的作用是射流颈部收缩和产生飞溅的关键。碰撞速度越大,液滴的铺展系数、无量纲射流高度和壁面最大平均热流密度越大,无量纲液面中心相对高度越小;随着液滴雷诺数的增加,壁面最大平均热流密度的碰撞速度效应逐渐减小。     

An Aerosol Wind Tunnel for Evaluation of Massive-Flow Air Samplers and Calibration of Snow White Sampler

Massive-flow air samplers are being deployed around the world to collect aerosol samples for analysis of radioactivity as a result of nuclear tests and nuclear accidents. An aerosol wind tunnel capable of an 1100 m³ min^?1 flow rate was built at Lovelace Respiratory Research Institute (LRRI) to test the sampling efficiency of these samplers. This aerosol wind tunnel uses a stationary air blender to enhance mixing, and therefore it achieves the required uniform distribution of wind speed and aerosol concentration in the test section. The test section of the wind tunnel has a cross section that is 4.3 m × 3.7 m. The aerosol wind tunnel was tested for performance in terms of distribution of wind speed, turbulent intensity, SF₆ tracer gas concentration, and aerosol concentration. Test criteria consistent with U.S. Environmental Protection Agency (EPA) and American National Standards Institute (ANSI) standards were adopted as the guidelines for the aerosol wind tunnel. Additional criteria for aerosol wind tunnel were also recommended. Initial test of the aerosol wind tunnel showed that the wind tunnel could be operated in a wind speed range of 2 to 24 km h^?1. Within this range, the distribution of wind speed SF⁶ trace gas concentration and aerosol concentration in two-thirds of the central area of the test section showed coefficient of variances (COVs) of less than 10% for the range of wind speeds. This met the stringent guidelines for aerosol wind tunnel performance set by EPA and ANSI standards.

The LRRI wind tunnel was used to evaluate the collection efficiency of the sampling head of massive-volume air samplers, including the Snow White sampler. The sampler was tested in this aerosol wind tunnel for particles between 2 and 20 μm. The sampling flow rates were 500 and 700 m³ h^?1 for the tested wind speeds of 2.2 and 6.6 m S^?1, respectively. The results showed that sampling efficiency was influenced by both sampling flow rate and wind speed. The sampling efficiency decreased with an increase in particle size of between 2 and 20 μm. The sampling efficiency also decreased as the wind speed was increased from 2.2 to 6.6 m S^?1.     

涡流空气分级机转笼转速对其分级精度的影响

引言随着科学技术的不断发展,建材、化工、矿业等行业都需要特定粒径的超细粉体,涡流空气分级机作为一种重要的分级设备被广泛应用。同时,各行业对分级机的分级效率和分级精度提出了更高的     

探讨分光光度法测定室内空气中甲醛的方法

针对室内空气家中的甲醛特点,对传统的乙酰丙酮分光光度法在采样时间、样品收集、采样流量等方面进行优化,优化后的空气质量测定方法提高了室内空气监测准确性、拥有简便性快捷性的特点。对某市12户住宅室内的甲醛含量进行了检测,其中8户住宅超过了国家室内空气质量标准GB/T18883-2002规定的甲醛质量浓度0.1 mg/m3。     

补气增焓热泵机组在供热工况下的噪声特性

以自行开发的一台补气增焓空气源热泵机组为实验对象,通过分步运行法对机组噪声源进行识别和频谱分析,研究变工况下机组供热性能及噪声变化规律,通过对噪声特性和变化规律原因的探究,为针对性地降低机组噪声提供了方向。结果表明：风机旋转噪声频率和压缩机激励频率接近时,噪声声压级会放大;风机在部分负荷工况下从高转速切换到低转速,噪声下降了6.44 dB;补气提高了补气压力和吸气压力,导致管路噪声增大,−12℃环境温度下噪声较补气阀关闭时增加了1.05 dB;主路阀开度100%时噪声声压级较开度30%时增加了2.1 dB,主路膨胀阀开度对噪声的影响大于补气膨胀阀。     

双流体模型模拟冰柜空气对流传热

采用双流体模型对冰柜空气对流传热进行了数值模拟,在验证了模型有效性的前提下,考察了不同外部风速、风向以及不同风幕速度下的冰柜空气对流传热特性。结果表明,外部风速越大,冰柜内外热量交换越多,并且在较短时间内,冰柜内外热量交换与时间基本呈线性关系;外部风向与水平风向相差15°以内时,影响较小,而达到30°时,出现明显影响,能量损失相比水平风向增大约30%;此外,考察了风幕对隔绝冰柜内外热量交换的影响,发现存在最小风幕速度和最佳风幕速度范围,风幕速度小于1.5 m·s^-1时不能形成有效风幕,大于3.0 m·s^-1会造成冷气外溢,造成能量损失,最佳风幕速度范围为2.6～3.0 m·s^-1。     

易燃气体扩散体积分数的实验研究

建立了由稳定段、收缩段、测试段和扩压段组成的直流式风洞实验系统 ,其中测试段长 6m ,宽 0 .9m。在长度方向 ,每隔 1m设置 1个 (共 5个 )取样截面 ,每隔 0 .12m设置 1个 (共 7个 )取样点。浓度分布采用 10 2G型气相层析仪分析 ,分速采用EM9型风速表测量。通过对CO2 、C3 H6、C2 H2 气体在不同泄放源条件下进行的定常风洞扩散实验 ,给出了易燃易爆气体在不同泄放速率和风速条件下扩散时的危险体积分数和范围。     

室内空气中甲醛含量检测方法对比

对酚试剂分光光度法和乙酰丙酮分光光度法两种检测甲醛的方法做了详细的对比。认为酚试剂分光光度法受乙醛、丙醛的存在,对测定结果产生干扰,绘制曲线很难形成线性关系;而乙酰丙酮分光光度法虽然是与室内环境相关的标准,但经过其检测甲醛含量能力的验证,认为操作简便,性能稳定,误差小,不受乙醛干扰,有色溶液可稳定存在12h,与酚试剂分光光度法达到了相同的检测效果。     

旋转填料床脱除脲醛树脂中游离甲醛的应用研究

目前板材行业使用的脲醛树脂胶大部分存在游离甲醛超标的问题。应用旋转填料床技术采用气提方法吹脱脲醛树脂中游离甲醛,实验研究了不同进料温度、旋转填料床转速、气提气量、进液量的情况下对甲醛脱除率的影响。实验表明:在常压操作条件下,最佳气液比与旋转填料床转速有关。     

On the efficiency of a centrifugal fan wet scrubber

An inertial theoretical model is proposed to predict the capture of aerosol particles by accelerating liquid droplets in a centrifugal fan scrubber. The results are in good agreement with literature experimental data for micron and large submicron size particles. The theory tends to underestimate the scrubber performance for submicron size particles of less than 0.3 μm in diameter. The discrepancy may be due to the lack of a reliable expression predicting the diffusion deposition of aerosol particles on an isolated liquid droplet. The effects of variables such as fan speed, sizes of liquid droplets and particles, gas and liquid flow rates predicted by the theory are discussed and agree with literature observation.     

Airborne Dust Capture and Induced Airflow of Various Spray Nozzle Designs

Water spray characteristics, including droplet size and velocity, airborne dust capture potential, and induced airflow quantity for various spray nozzle designs were evaluated to provide basic information for improving spray applications. Water droplet size and velocity characteristics were initially measured by a Phase Doppler Particle Analyzer (PDPA) for hollow cone, full cone, flat fan, and air atomized spray nozzles at similar operating parameters. Airflow inducement and dust capture experiments were also conducted under the same operating parameters to examine any salient features of the spray nozzle type, droplet characteristics, induced airflow, and airborne dust capture.

Test results indicate that there are trade offs between airflow inducement and dust capture efficiency. A spray nozzle with a wider discharge angle was observed to induce more airflow, but at reduced dust capture efficiencies. Increasing spray nozzle fluid pressure(s) generally reduced water droplet sizes with concurrent increases in droplet velocity, airflow inducement, and airborne dust capture. Placing a three-sided barrier around the spray nozzles normally reduced spray air induction and increased dust capture efficiency. A direct relationship between airborne dust capture efficiency and spray input power normalized per unit of airflow induced was observed. This information can be utilized to improve the performance of water sprays for reducing airborne dust levels.