竖直管降膜蒸发器冷膜成形及流动特性数值模拟

对单层布液盘和锥形插件组合作用下的多管管束的流动特性和成膜过程进行了CFD数值模拟。采用VOF多相流模型和RNG k-ε湍流模型,三维双精度求解,以空气和水作为工质,边界条件设置为速度入口和压力出口。通过管内液膜形成、出口截面液相分布、降膜管进出口流量变化等方面研究表明,带插件的布液器能很好的改善布膜的均匀性和稳定性。基于液相体积分数,计算分析了管内液膜平均厚度及平均流速,在流量达到一定值时,液膜厚度趋于定值1.28 mm左右,继续增大流量,流速会成比例增加,不利于连续液膜的稳定,也不利于介质在降膜管内的充分蒸发。     

水平井均匀酸化管柱在八面河油田的研究与应用

八面河油田水平井水平井段长、储层非均质性严重,在酸化处理中,井段均匀布酸困难,酸化效果不佳。根据在全井段均匀分配酸化液的原则,对水平井均匀酸化管柱进行优化,采用"大酸量、大排量、及时返排"的工艺措施,可有效解除水平井段地层污染堵塞,沟通地层裂缝,使水平井的酸化处理效果得到明显改善和提高。     

水平圆管淋水降膜换热研究

系统研究水平圆管层状无波动降膜换热,依据能量积分方程详加分析,得到了换热准则式。用计算机进行液膜动力学分析,所得实验结果与理论分析吻合较好。     

用CFD方法模拟膜生物反应器内部流场及布气优化

采用Eulerian多相流模型对膜生物反应器进行气液两相流数值模拟,对“对齐”和“对齐导流”两种反应器构型内部流场气含率、速度场和膜面液体流速进行了分析比较,并就布气方式进行了分析和优化,同时借助缩小实验模型对模拟结果进行了实验验证.结果表明：两种反应器构型流场内的气泡呈现出汇集于膜组件中心位置,然后在膜组件顶端散开的流动状态;导流作用对反应器内气含率分布的影响不大,但对速度场分布特性影响显著;体积缩小100倍的对齐导流模拟装置中的气液流动状态与CFD模拟结果基本一致;通过对布气方式的优化模拟发现,不均匀布气方式可以改善气体分布状况,提高反应器内气含率和流场的湍流强度.     

竖壁液膜温度分布数值模拟和红外抑制效果

为了满足舰船红外隐身的需要,分析利用过冷降膜对舰船壁面的红外隐身方法.建立了垂直自由降膜的数学模型及计算方法,采用有限体积法数值模拟,运用求解一维非稳态导热问题的思想,解决了二维稳态对流换热问题,求得了恒壁温及恒热流的降膜流动在不同条件下的温度分布的数值解,所求解与实验数据吻合较好.计算结果表明:增大液膜流动的流量、降低液膜入口温度或增加物体粘性均可增强对特定目标的红外抑制效果,说明了过冷降膜是一种简单有效的红外抑制技术.这种红外抑制技术可以有效减少舰船的被探测性,增强舰船的生存能力.     

旋转角度装配误差对成像质量影响的定量分析

定量分析了集成成像系统中显示面板与重构微透镜阵列之间的旋转角度装配误差对重构图像质量的影响．首先,根据集成成像的原理,利用几何光学和光线追迹理论,考虑光轴平移和像素信息错位,建立了旋转角度装配误差理论模型;然后,基于上述理论模型对旋转角度装配误差导致的集成成像系统质量降质进行仿真;最后,引入峰值信噪比,定量分析了旋转角度装配误差对重构图像质量的影响程度,并给出不同微透镜尺寸、显示面板与微透镜阵列的距离等参数下满足观察者观测容忍度对应的旋转角度误差极限．     

超稠油水膜面减阻输送技术的数值模拟

超稠油水膜面减阻输送技术是能源领域的一项节能技术。超稠油运输的主要困难是因超稠油具有 较高的粘度,所以在输送过程中需要大量的能耗,提高输送成本。采用水膜面输送技术可克服这个难题。采用水膜 面输送技术时,在超稠油和管壁之间形成低粘度的环状水膜面,使高粘度的超稠油不直接与管壁接触,从而减小输 送阻力,有效降低能量消耗,节约成本。以辽河油田特石管道超稠油水膜输送现场试验数据为参考,应用计算流体 力学软件对其进行了数值模拟。模拟结果表明:超稠油水膜面减阻技术减阻效果非常明显,而且与试验数据很好地 相吻合,对实际运行具有一定的理论指导意义。     

供热变频循环泵的能耗分析

循环水泵采用无级变速进行流量调节,可以实现供热系统质、量的并行调节.本文以蔚县康居小区东区热水供暖系统为实例,结合当地气象条件,对采用变频技术的质调节与分阶段变流量的质调节进行能耗分析,得出两种调节的运行电耗量之比为67.6%,说明采用变频技术具有显著节能效果.     

水膜技术在弯管处流动特性的数值模拟

在超稠油输送过程中常常涉及到不同倾角的弯管流动问题,弯管内的流场由于受到弯管曲率的影响,较直管的流场复杂。其流场往往存在速度偏转和压力畸变,不仅造成能量的损失,而且对水膜面的稳定形成造成一定的影响。运用CFD软件,分别对水膜面通过45°和90°弯管工况下的流场进行了模拟。经过分析确定,采用水膜输送技术时在该工况下应选择90°弯管来提高管线高程。通过CFD软件进行模拟,可优化运行参数,对实际运行具有一定的理论指导意义。     

应用随机轨道模型研究湍流扩散对气液交叉流脱除PM2.5的影响

本文针对气液交叉流中液柱阵列脱除气相PM2.5过程的颗粒湍流扩散和热泳作用协同作用进行了实验研究和数值模拟。数学模型中引入颗粒随机轨道模型考察了热泳作用下PM2.5颗粒的运动情况,模拟结果与化学分析法和重量法的颗粒脱除实验结果进行了对比。结果表明采用重量法分析得到颗粒脱除率与化学分析法基本相同,验证了两种颗粒浓度实验检测方法的一致性;气相流速为1 m•s-1时,考虑颗粒湍流扩散影响相比于未考虑时,模拟数据与实验结果的相对偏差从-60%降至±30%,表明颗粒湍流扩散是本系统中影响颗粒脱除的重要因素。     

Experimental and numerical study on a micro jet cooling solution for high power LEDs

An active cooling solution based on close-looped micro impinging jet is proposed for high power light emitting diodes (LEDs). In this system, a micro pump is utilized to enable the fluid circulation, impinging jet is used for heat exchange between LED chips and the present system. To check the feasibility of the present cooling system, the preliminary experiments are conducted without the intention of parameter opti-mization on micro jet device and other system components. The experiment results demonstrate that the present cooling system can achieve good cooling effect. For a 16.4 W input power, the surface temperature of 2 by 2 LED array is just 44.2℃ after 10 min operation, much lower than 112.2℃, which is measured without any active cool-ing techniques at the same input power. Experimental results also show that increase in the flow rate of micro pump will greatly enhance the heat transfer efficiency, how-ever, it will increase power consumption. Therefore, it should have a trade-off be-tween the flow rate and the power consumption. To find a suitable numerical model for next step parameter optimization, numerical simulation on the above experiment system is also conducted in this paper. The comparison between numerical and ex-periment results is presented. For two by two chip array, when the input power is 4 W, the surface average temperature achieved by a steady numerical simulation is 34℃, which is close to the value of 32.8℃ obtained by surface experiment test. The simu-lation results also demonstrate that the micro jet device in the present cooling sys-tem needs parameter optimization.     

汽车碰撞弹塑性散落物的运动学特性

为研究汽车碰撞散落物的行为力学特性,建立了汽车碰撞弹塑性散落物运动特性的仿真模型,模拟了四种条件下(散落高度一定时速度不同、散落速度一定时散落高度不同、散落高度与散落初速度一定时散落初始角度不同和散落初速度及散落角度一定时形状不同)弹塑性散落物的运动特性,进而分析了汽车碰撞弹塑性散落物的散落距离与散落速度、散落角度、散落高度及散落物形状之间的关系。结果表明:在散落体质量和体积相同的条件下,形状及散落初始角度对散落物距离影响较大,形状迎风面积是影响其运动持续时间、触地后翻滚和滑动的主要因素。散落物的散落角度在-65°≤α≤45°范围内的运动轨迹符合外弹道学理论,而在-90°≤α≤-65°及45°≤α≤90°发生回弹现象,偏离外弹道学理论轨迹。     

Collision performance of bitubular tubes with diaphragms

A numerical study of bitubular tubes with diaphragms compared with single and bitubular tubes subjected to dynamic axial impact force was presented. At first, the energy absorption response of the composite structure under axial loading was analyzed by finite element simulation. The results show that the efficiency of energy absorption can be improved by introducing diaphragms to the double-walled columns. Then, the effect of the amount and location of diaphragms, the shape and the size of the inner tubes, and the thickness of the composite structures were also studied numerically. The collision performance of the composite structure is affected by the deformation of diaphragms, as well as the interaction of outer and inner tube. The non-uniform distribution of diaphragms can improve the energy absorption efficiency of structures for a constant number of diaphragms. The specific energy absorption of the hexagonal inner tube is the highest, followed by the circular, octagonal and square ones.     

苯-甲苯双效精馏的优化计算

建立了苯－ 甲苯单塔精馏的ＭＥＳＨ 方程组,采用分割技术用计算机进行迭代求解,得到了塔内各理论板的气液流量、温度和浓度分布及塔顶和塔底热负荷,并计算了该过程的热力学效率为１３ ．９７ ％ 。在此基础上,提出了苯－ 甲苯的并流型双效精馏流程,并对该流程进行了工艺分析,确定了高压塔塔顶采出量及回流比为两个塔的协调变量。在规定各塔压和高压塔塔底流量的条件下,以综合效益为优化目标,以两塔的回流比为决策变量,采用一维定步长搜索给出决策变量改进值的方法进行优化计算,确定了双效精馏流程的工艺操作条件。优化计算结果表明,高压塔压力为３４ ．３４ Ｎ／ｃｍ ２ ,回流比为１ ．１ ,低压塔压力为常压,回流比为３ ．２ 的双效精馏比单塔精馏可节约供热量３２ ％ ,节约蒸汽用量２８ ％ ,且双效精馏过程的热力学效率可提高４ ．３９ ％ ,是一种非常有效的节能措施     

Analysis of heat flow diagram of small-scale power generation system: Innovative approaches for improving techno-economic and ecological indices

In this paper, the heat flow diagram of steam turbine model K-6-35 has been analyzed for innovative approaches towards improving the techno-economic and ecological indices of the small-scale power generation system. The numerical analysis is performed using IPSEpro process simulation software based on heat balance method under four different cases. It was found that the study of Solar Assisted Power Generation (SAPG) system has important practical significance in power generation with minimum pollutants and maximum efficiency. Both fuel-saving (FS) and power-boosting (PB) operation modes of the SAPG system are considered. Various types of stand-alone solar thermal power plants exhibited very low overall efficiency with many ecological advantages compared to the conventional thermal power plant based on fossil fuels. Besides, SAPG system with FS mode presented higher techno-economic indices and operation performance. An important reduction in fuel consumption and pollutant emissions could be obtained with SAPG system. Considering the hourly, daily, monthly, and yearly amount of saved fuel and reduced pollutants in the whole power plant, the SAPG system with FS mode can largely contribute to high ecological indices power generation. A thermal efficiency increased by 1.31% with specific equivalent fuel consumption decreased by 22.54 g/kWh was obtained with SAPG system. The coal consumption was reduced by 4.75% when SAPG system operates in FS mode.

     

提高哈汽300MW汽轮机效率的几项技术措施

铜陵发电厂#3机组是哈尔滨汽轮机有限责任公司引进美国技术制造,容量为300MW.机组投产后,供电煤耗率比日本同类机组高出30 g/(kW·h).原因:一是技术上比日本同类机组落后;二是设计、制造、运行方面的因素.本文从设计制造方面论述了三个因素:调节级效率低,中压缸效率低,凝汽器真空低,并且提出了相应的改进方案.供电煤耗率下降了3.46 g/(kW·h),起到了一定的经济效果.     

天然气发动机点火提前角的优化

为提高天然气发动机的动力性和燃料经济性,对天然气发动机的点火提前角进行了优化研究.利用GTPower软件搭建了天然气发动机的仿真模型,通过理论分析与数值模拟相结合的方法,分析了点火提前角对天然气发动机缸内燃烧压力和燃烧温度、压力升高率、燃烧放热率、转矩及燃气消耗率的影响.在此基础上,利用DOE(design of experiments)模块,针对增压天然气发动机节气门全开、空燃比为22~25的工况,以转速和点火提前角为独立变量、以输出转矩为相关变量、以缸内燃烧压力峰值出现的位置及压力升高率限值为约束条件,进行了点火提前角的优化计算,得到了最佳点火提前角的三维MAP图.     

天然气制乙炔与燃料电池的集成系统

基于天然气部分氧化法制乙炔的产物中含有约54%的H2,提出了一个天然气制乙炔与燃料电池的集成系统。新系统采用天然气生产乙炔副产合成气,合成气经水气转化提高H2含量,H2经燃料电池高效转化,以及余热锅炉系统回收燃料电池的余热和排气。利用Aspen Plus模拟结果表明:基于584.3 kg.h-1进料的天然气,在POC反应温度1 773 K,吸收压力1.013 MPa,解析压力0.103 MPa的条件下,系统生产乙炔1.9 MW,向外输出电1.7 MW,系统净发电效率为26.8%,火用效率为43.4%。研究表明,新系统提高了乙炔生产的能量转换率。     

基于动态能耗模型的微电网经济运行优化

微电网系统是一个具有多能源输入的综合性能耗网络系统,系统高昂的运行成本已成为其大规模推广应用的一个关键性障碍。针对微电网系统内冷、热、电等多种负荷的能耗特性及能耗设备的运行特性,采用智能算法对数据进行分析拟合,得到系统内各能耗设备的动态能耗模型。通过分析一次能源对冷、热、电三种负荷的转换利用方式及各能源之间的互补关系,构建了微电网系统的经济运行优化模型,采用量子行为粒子群优化算法对其进行优化求解,得到系统的最佳能源结构及综合运行成本。考虑不同季节下系统的运行特点及负荷特性,利用不同的算例对所提模型的有效性和可行性进行了验证。     

液柱在激波冲击下RM不稳定性和破裂过程的数值计算

对液柱受到激波冲击后在气流中的变形断裂过程进行了数值计算,研究了在该过程中RichtmyerMeshkov（RM）不稳定性的具体表现。应用Fluent软件,数值模拟了二维（2D）和三维（3D）液柱在激波马赫数为1.10、液柱初始直径为2.76mm的情况下,气/液界面上RM不稳定性的演化过程以及液体周围的流场。计算结果表明,初始扰动数目对RM不稳定性的影响显著;液柱在横截面平面（Z方向）发生变形失稳,导致沿液柱轴向出现变形失稳。数值计算的结果与已有的实验结果吻合较好。