真空循环精炼过程中钢液流动的数学模拟:流动的数学模型

考虑到RH过程的物理特性,特别是上升管内气液两相流的行为和两相间的动量传输,建立了该精炼过程中整个装置内钢液流动的三维数学模型.在该模型中,将钢包,插入管和真空室视为一个整体,基于双流体模型处理和描述了气液两相流,并采用了特殊修正的k-ε双方程模型.给出了该模型的有关细节.     

侧顶复吹条件下AOD转炉熔池内流体流动的数学模拟:流动的数学模型

考虑到侧顶复吹条件下液体的流场是侧吹和顶吹气流共同作用的结果,作为首次尝试,分别建立了纯侧吹和纯顶吹条件下AOD熔池内钢液流动的三维数学模型,由两者的合成给出了该精炼过程中熔池钢液流动的数学模型.在该模型中,按双流体模型处理了气液两相流,并采用了修正的k-ε双方程模型;视顶枪气流在熔池液面形成的凹陷面为旋转抛物面,相应的液相湍流以标准k-ε模型估算之.给出了各有关的细节.     

鼓泡塔内气泡羽流周期性摆动的数值模拟

以二维和三维鼓泡塔内气液二相流动的动态特性为研究对象,寻找各自合适的湍流模型和边界条件设置。二维鼓泡塔的进口气速采用2种不同的方法:①实际进口速度法;②均值修正法。湍流模型选用标准k-ε湍流模型、RNG k-ε湍流模型。结果显示二维模拟使用RNG k-ε湍流模型、三维模拟使用标准k-ε湍流模型能够得到周期性的羽流摆动,且二维鼓泡塔的进口气速采用均值修正法能够得到较合理的摆动周期。     

水平管气液二相分层流移动壁面模型的改进

针对基于Standard k-ε湍流模型的移动壁面模型在预测水平管气液二相分层流气相封闭关系时的不足,利用Launder-Spalding和Launder-Sharma低雷诺数k-ε湍流模型对移动壁面模型进行改进,其中湍流黏度和湍流雷诺数由修正湍流耗散率替代原定义的耗散率。通过数值模拟结果拟合出新的气壁和界面摩擦因子Blasius形式公式,计算结果发现,湍流模型的选择对固定壁面和移动壁面剪切的预测都有明显影响,其中Launder-Spalding低雷诺数k-ε湍流模型得到的气相封闭关系预测精度最高,在气、液相雷诺数9 000≤ReG≤50 000和20 000≤ReL≤30 000,压降预测相对均根误差为10.6%,为理论和实验研究提供了有价值的参考。     

螺旋管入口参数对分离效果影响分析

为了提高气液分离效率、确定合理的入口参数,在螺旋管气液分离原理分析的基础上,建立了螺旋管几何模型.采用Euler多相流模型和RNG k-ε湍流模型,通过Fluent软件对螺旋管入口不同气、液流速和气液比条件下的流体分布状态进行了动态仿真.结果表明:流速越大,分离效率越高;气液比越大,分离效率越低.     

三种湍流模型下搅拌釜内气含率特性的模拟

采用计算流体力学（CFD）方法,应用Euler-Euler双流体模型,桨叶采用多重参考系法（MFR）,与考虑气泡聚并与破碎对气泡尺寸影响的群体平衡模型（PBM）相结合,比较了标准k-ε、Realizable k-ε和RNG k-ε3种湍流模型对双层涡轮搅拌釜内气-液两相液相流场、局部气含率及气泡尺寸分布的影响。结果表明：3种湍流模型预测的液相流场流型相似,总体气含率预测值相差不大,均与实验值吻合较好。对于局部气含率,标准k-ε和RNG k-ε模型在桨叶区的预测值偏大,在接近自由液面处三者预测值均偏低,Realizable k-ε模型预测结果与实验值符合最好;对于气泡尺寸,3种湍流模型预测结果均与实验值较吻合,在靠近自由液面处预测值均偏小,气泡尺寸分布与湍流长度分布相吻合。     

用于Texaco气化炉同轴射流计算的不同湍流模型的比较

应用商业CFD软件Fluent，分别采用Spalart-Allmaras模型、标准k-ε模型、RNG k-ε模型、Realizable k-ε模型和RSM模型对气化炉同轴射流冷态实验台进行了数值模拟，并通过不同模型计算结果与实验结果的对比，讨论了各模型受网格质量、网格类型和边界条件的影响。通过对比发现，S-A模型和标准k-ε模型受网格质量影响最小，但准确性不高；RSM模型受网格影响较大；而RNG k-ε模型和R k-ε模型在网格划分合理的情况下，能够给出合理的结果。     

钢液RH精炼非平衡脱碳过程数学模拟:模型的应用及结果(Ⅰ)——脱碳过程及某些工艺因素的影响

应用基于冶金反应工程学和非平衡态热力学对钢液RH精炼脱碳过程提出的新三维数学模型于90 t RH装置内的精炼,处理了RH和RH-KTB条件下铜液的脱碳.结果表明,该模型可相当精确地估计RH和RH-KTB精炼中碳和氧浓度的变化;碳和氧浓度分布为钢液流动所左右;钢中碳高于4×10-4(ω)时,KTB操作既可补充脱碳所短缺的氧,使脱碳加速,在更短的时间内达到规定的碳含量水平,也可达到较低的脱碳终点氧含量;对RH和RH-KTB脱碳,都不应忽略上升管内气泡-钢液界面和真空室内液滴群的作用.本工作条件下,对该90 t RH装置,以417 L/min的吹Ar量即可获得相当好的脱碳效果,进一步增大Ar流量并不能显著改善RH精炼过程的脱碳效果.     

液-液相变溶剂混合过程的数值模拟

基于相变溶剂的研究和分析,设计出液-液相变溶剂捕集CO_2的工艺流程和装备,针对工艺流程中吸收CO_2后分相贫液与解吸再生溶剂在循环使用周期中的混合问题,建立了SD型静态混合器物理模型。依据MEA-正丙醇水溶液相变溶剂体系物性参数,采用Mixture多相流模型和标准k-ε湍流模型进行数值计算,分析两相流在SD型静态混合器内流动特性。研究结果表明,该混合装置具有实现MEA-正丙醇水溶液混合均匀的可行性,为液-液相变溶剂捕集CO_2工业应用中液体混合过程的装置选用与设计提供参考和理论依据。     

文氏棒塔干板压降的数值模拟

分别应用3种湍流模型(标准k-ε模型、RNG k-ε模型和Realizable k-ε模型)模拟了不同气体动能因子下的文氏棒塔干板压降,通过对比数值模拟结果与实验结果发现,标准k-ε湍流模型和Realizable k-ε湍流模型计算结果与实验结果比较接近,RNG k-ε湍流模型计算结果误差较大。利用标准k-ε湍流模型研究了不同规格文氏棒塔板的干板压降,得出了棒径和棒间距对干板压降的影响关系,分析干板阻力系数的影响因素并通过数值分析方法拟合出了文氏棒塔干板阻力系数的计算公式。     

金属喷射成形过程的数学模型

应用数学模型模拟了金属喷射成形过程,并在宝钢的喷射成形设备上进行了测试,验证了研究结果.该过程的数学模型由4部分组成:喷射气体在沉积室中的流动、单一液滴沿其轨道的运动、大量液滴运动的概率统计分析、对喷射成形过程中沉积坯形状和温度分布的预测.在原型实验中,测定了射流中心的速度、沉积坯的形状以及沉积率.预测值和实验值吻合得较好.     

颗粒体系错流过滤过程的数学模拟

以流体力学理论为基础,通过颗粒在水溶液中的受力分析,结合早期的阻塞过滤模型和近期的滤层过滤模型,建立了一种新的颗粒体系错流过滤过程的数学模拟方法,在该模拟过程中同时考虑了膜孔径和颗粒大小两种分布,并对具有相同平均孔径而孔分布不同的情形对膜渗透通量的影响进行了模似,经实验验证,模拟结果与实验值能够较好地吻合。     

数学阐释在玻璃工艺原理教学中的运用

玻璃工艺原理的教学存在工艺过程的罗列和公式的直陈表达,缺乏对工艺过程的本质分析和原理追溯等问题。一个工艺过程如果能用数学公式来量化描述则被认为是精确可信的,本文就数学阐释在玻璃工艺学教学中的运用及其效果作了介绍。教学实践表明这种教学方法有利于基础知识和专业知识的融合与渗透,使学生摆脱专业课学习的枯燥感并激发学生的学习兴趣。     

Spheripol工艺丙烯聚合质量模型

针对Spheripol工艺,根据Z-N催化剂聚合机理,对不同牌号聚丙烯产品(包括均聚聚丙烯、无规共聚聚丙烯和抗冲聚丙烯)分别建立了熔融指数和乙烯质量分率的预测模型.并应用实际生产数据,对模型进行优化拟合,得到了模型参数.结果表明,熔融指数和乙烯质量分率预测模型的计算值与分析值之间的平均相对误差分别为3.86%和13.5%,模型可以较为准确地预测树脂质量,对聚合产品质量的软测量及牌号切换的研究有很大帮助.     

克劳斯硫磺回收工艺数学模型的研究

对平衡常数法和最小自由能法两种计算方法进行对比,对两种方法的计算误差、计算速度等方面进行了综合评价。分析结果表明,在克劳斯硫磺回收工艺过程中,最小自由能法优于平衡常数法。     

超临界CO_2萃取过程的数学模拟

对超临界CO_2萃取β-胡萝卜素的过程进行了模拟研究,考察了压力(10～32MPa)、温度(0～60℃)、空塔气速(0.25～1.00m/s)和颗粒直径(0.0005～0.01m)等各种工艺操作条件对萃取得率和过程经济性的影响,得出了超临界CO_2萃取β-胡萝卜素的最佳工艺条件;提出了一种研究超临界CO_2萃取技术的新思路:采用计算机模拟技术优化萃取过程的工艺条件以减小操作条件的探索工作量。     

降膜分子蒸馏过程模型研究

通过对降膜分子蒸馏器蒸发表面上液膜流动和传质传热的分析,建立了液膜的传质和传热方程;并在单组分非线性BGK方程的基础上,建立了描述多组分稀薄气体流动的非线性BGK模型方程。通过适当的边界条件将液膜方程和气体方程耦合在一起,得到了降膜分子蒸馏过程的传质与传热数学模型。该模型揭示了液膜温度和浓度在径向和轴向上的变化规律以及气相空间气体的密度、温度和速度的变化规律,适用于恒壁温和绝热壁等不同操作情况。     

基于数学模型的活性污泥工艺优化设计

把活性污泥数学模型同数学上的最优化理论结合在一起，对A／O工艺进行优化设计，并将优化设计与传统设计法和试算法进行比较。优化法设计的出水水质在满足出水标准要求的前提下略有降低，但生物反应池的体积较传统设计法和试算法减小很多，建造投资费用和运行维护费用最小。     

无机纤维板干燥过程的数学模拟研究

本文通过对无机纤维板干燥过程的分析,建立了干燥过程中热量传递和质量传递的数学模型,模拟结果与实测结果有较好的一致性.