破泡结构对洗涤室内气泡特性的影响研究

为优化控制水煤浆气化工艺中洗涤冷却室内的气泡特性,强化洗涤传热、传质效果,采用流体体积模型(VOF)对冷却室内的冷态气液两相流动进行数值模拟,分析了破泡板对气液两相流动、气泡平均湿周和气含率的影响,比较了破泡板平行、交错2种开孔方案的破泡效果。结果表明,增加破泡板能减小液位波动、破碎和扩散气泡,有利于增大气泡湿周;破泡板上交错布孔比平行布孔更有助于均布纵截面平均气含率。     

洗涤冷却室液池内气液流动特性的模拟研究

为了更好地揭示水煤浆气化炉洗涤冷却室内合成气体穿越液池的多相流动特性,运用流体体积模型对顶部浸没气体射流过程进行了动态模拟,详尽分析了在不同气流速度和不同突扩比下的流场形态、演化过程以及该过程的流动特性,并将计算结果与试验结论进行了对比.研究结果表明:该过程是一个突扩的、存在逆压力梯度和负浮力的顶部浸没气体射流流动过程;气体的最大冲击深度与气体出口动量通量之间呈幂函数关系;随着突扩比的减少,合成气对液池内水的扰动加强,液滴和气泡增多,液面升高.计算结果与试验结果一致.     

撞击流气化炉内气固两相流动与颗粒附壁沉积数值模拟

对多喷嘴对置式气化炉内复杂的气固两相流动与颗粒附壁沉积进行3D数值模拟。采用Realizable k-ε湍流模型计算炉内气相湍流流场,应用Euler-Lagrange模型模拟气固两相流动,颗粒轨迹跟踪采用随机轨道模型。根据液态排渣气化炉本身特点,描述炉壁熔渣流的形成过程,建立适用于液态排渣气化炉的颗粒附壁沉积模型,模拟结果与实验值吻合较好。模拟结果表明,数值模拟再现了撞击流气化炉内分区流动的情况;射流撞击使颗粒在气化炉内分布较为均匀,撞击中心和撞击流股区域浓度略高;颗粒在炉壁沉积基本覆盖整个气化炉,不存在局部积渣;当气化炉操作压力达到 4.0 MPa时,渣口气流夹带颗粒量有所提高,气流流速的增大而提高,颗粒停留时间缩短,影响碳转化率。     

水煤浆气化炉洗涤室内气体穿越液池过程颗粒分布的数值模拟

水煤浆气化炉洗涤室内含固态渣的合成气在穿越液池的过程中得到了洗涤净化。研究气化炉洗涤室内颗粒的运动及其分布规律,对提高合成气的洗涤效果具有重要意义。将计算流体力学方法、直接模拟蒙特卡洛方法相结合,在Euler-Lagrangian框架下建立三维数学模型,对气化炉洗涤室内的气液固三相流动进行了模拟计算。在实验验证的基础上,揭示了不同运行工况、不同粒径颗粒以及不同颗粒级配下的颗粒数密度分布特性。研究表明：沿洗涤室高度方向颗粒数密度分布总体呈下降趋势,在洗涤室液池内颗粒数密度分布存在波动形式;大粒径颗粒在液池中易于沉降,对其具有较好的洗涤分离效果。而小粒径颗粒的沉降性较差,易产生悬浮;颗粒级配的改变对洗涤室液池内颗粒数密度分布影响较大。     

环栅喷淋泡沫塔欧拉–离散相模型三相除尘模拟

采用欧拉(Euler)多相流模型与离散相模型(discretephase model,DPM)对脱硫除尘实验装置内部的气液固三相流流动进行三维湍流数值分析。在Euler坐标系中采用双流体模型来表述气液两相的相互耦合,同时在拉格朗日坐标系中考察颗粒的运动,把烟尘颗粒对气液两相的影响耦合于双流体模型中。通过对流场数值模拟计算结果的实验验证,得出此数学模型的可行性;分析脱硫除尘塔内部流场流动,得出气液固三相流特征,为脱硫模拟及结构优化设计提供依据;得出脱硫除尘塔除尘效率与颗粒粒径、进气风速、喷淋液气比等参数的相互关系;得出脱硫除尘塔进出口压差与烟气流量、液气比、烟尘浓度等参数的相互关系。     

搅拌罐内气液两相流场的数值研究

利用双流体模型对搅拌罐内气液两相的全三维流场进行了数值模拟。在建模过程中采用多参考坐标系法描述搅拌桨和挡板间的相互作用,并考虑通气引起的搅拌罐内液位的上升。考察了不同的曳力模型对计算结果的影响,研究了搅拌罐内气液两相的流动行为。结果表明:建模方法无需事先估算出气体到液面处的上升速度,方便了建模过程中边界条件的设置。采用这一建模方法不仅可以准确地捕获搅拌罐内气液两相流场的结构特征,而且可以反映出通气对搅拌罐内液位高度的影响。Schiller-Naumann曳力模型比较适合于搅拌罐内气液两相流场的数值模拟。     

微矩形管道内气液两相流动的研究和应用

气液两相流技术是蒸发冷却电机冷却系统设计的关键问题,本文围绕电机空心导线内气液两相流动的研究展开论述,从经验模型和唯象模型两个角度叙述了近年来微矩形管道内气液两相流动取得的进展及存在的问题,并提出了新的研究方向.介绍了蒸发冷却电机在中国的发展现状和未来展望.     

脱硫吸收塔深度除尘气液两相流数值模拟研究

脱硫吸收塔内部流场较为复杂,涉及到气液固三相介质流动。CFD(计算流体动力学)数值模拟采用欧拉多相流模型和DPM(离散相模型),主要用于分析气液两相速度场及温度场的分布情况。研究结果表明:气液两相相对速度越大,液滴对颗粒物的惯性捕集效率就越高,有利于微米颗粒物在塔内的捕集;气液两相温差越大,液滴对颗粒物的热泳捕集效率就越高,有利于亚微米颗粒物在塔内的捕集;但相对速度和温差较大的区域,液滴体积分数较低。     

气固多相颗粒旋流流动特性的数值模拟

为分析双组分颗粒气固旋流的流动特性,基于欧拉欧拉双流体气固单相湍流统一二阶矩模型(unifiedsecond-order moment,USM),构建考虑各向异性的双组分颗粒颗粒相间和气体双组分颗粒相间相互作用的气固多相二阶矩雷诺应力输运方程(multi unified second-ordermoment,MUSM)以及颗粒与气相脉动速度相关的本构关联方程。此模型完全考虑了颗粒与颗粒相之间的脉动速度的关联及其各向异性特征。用Sommerfeld(1992)试验结果检验经MUSM退化为USM的计算结果。双组分等直径重轻颗粒气固旋流模拟结果表明:模拟结果与实验结果吻合良好,因颗粒惯性和湍流扩散作用,双组分颗粒气固流动不同于单相气固流动。轴向气体颗粒脉动关联速度约为颗粒颗粒的2倍,切向和法向应力的分布被重新分配。     

重力条件对稠密气固两相流动特性影响的数值模拟

基于稠密气体分子运动论和颗粒动力学,考虑颗粒与颗粒之间离散介质特性,应用稠密气固两相流动的欧拉-欧拉双流体数学模型,采用大涡模拟求解气相湍流流动,数值模拟航天环境中部分重力条件和地面重力条件下气-固反应器内稠密气固两相流体的流动行为,得到了颗粒浓度、气相和颗粒相速度以及源于颗粒间碰撞而产生小尺度颗粒脉动强度的详细分布.计算结果表明：重力条件是影响稠密颗粒流体动力特性的重要因素,重力降低有利于在系统中产生非均匀结构和增强小尺度颗粒脉动强度.     

气化炉激冷室下降管内气液两相热质同时传递过程数值研究

采用流体体积双流体模型对德士古水煤浆气化炉激冷室下降管内气液两相热质同时传递过程进行数值研究,并建立了水蒸气在气相主体中的组分传输模型。数值预测的下降管内温度分布规律与实验结果吻合较好。据此探讨了相变对下降管内液膜流动形态的影响以及流动对水蒸气分布的影响,研究结果表明,相变对液膜形态有显著影响;气体对水蒸气的携带作用使得下降管内水蒸气沿高度方向上呈大梯度分布,出口处水蒸气浓度最高,下降管内存在气体带液的现象。     

一种新型结构的热管式散热冷板性能的数值模拟试验与分析

针对高热流密度负荷下大功率行波管的散热冷却，该文在试验研究的基础上，对一种具有并联热管组结构的新型平板式热管散热冷板的内部运行机理进行了数值模拟，分析并预测了加热冷却条件对该平板式热管运行性能的影响，为该新型平板式热管散热冷板的实际应用提供了依据。     

自吸离心泵转速与自吸性能关系的研究

为研究自吸离心泵不同转速下的自吸性能,探讨自吸性能与转速的关系,设计了透明自吸离心泵装置,并采用高速摄像机拍摄了自吸初期蜗壳内部的气液两相流流态的演变,记录了吸入管的液位变化。自吸离心泵自吸过程被分为吸入期、进水期和出水期,总结了吸入期和进水期转速对自吸时间的影响规律。试验结果表明,自吸离心泵在较低转速下,自吸时间与转速成反比,因为吸入期结束时气液分离腔内液位未达到最高,含气率是影响自吸性能的主要因素,转速越高,含气率越高,排气效率越高,自吸性能越好;而在较高转速下,部分转速区间内自吸时间与转速成正比,是因为吸入期未结束时气液分离腔内液位已达到最高,影响了排气效率,同时转速越高气体回流速度越快,气体不能及时排出,还出现自吸离心泵自吸未能完成的情况。研究说明了转速与进水管液位和气液分离腔内液位之间的关系,通过解释排气效率揭示了自吸离心泵转速与自吸性能的关系,研究成果可为自吸离心泵的转速设计提供参考。     

300 MW机组湿法烟气脱硫(WFGD)吸收塔内气液流场模拟

利用Fluent软件平台,对某300MW机组WFGD吸收塔内气液两相流场进行了数值模拟,着重考察喷淋浆液滴对塔内烟气流场的影响。结果表明,浆液滴喷淋后对烟气流场具有整合作用,模拟的塔内平均压降(850Pa)与实际现场测试数据的平均压降(909Pa)较为吻合。     

凝汽器壳侧准三维数值研究

引入多孔介质,采用k-e湍流模型,利用准三维数值计算方法对一双流程凝汽器的汽相流动与换热进行计算与分析。针对由于凝汽器喉部低压加热器和扩散角的影响以及冷却水温沿流程变化而引起的蒸汽热负荷分配不均的问题,提出安装导流板改善流动与传热特性的措施。通过计算证实：添加导流挡板后,增大了左边管束区的蒸汽流量,保证了这一区域管束的蒸汽负荷,提高了传热面积的有效利用面积,沿冷却水流向各管束区域的蒸汽负荷分配较为均匀,增加了蒸汽凝结量,提高了凝汽器真空,凝汽器的工作性能得到改善。     

水平管段塞流液塞速度波动的非线性分析

利用非线性分析技术中的分形理论在较宽的流速范围内对水平管空气一水段塞流中的液塞速度波动特性进行了研究。结果表明，水平管道段塞流的液塞速度符合正态分布，其波动是对初始条件敏感的混沌振荡，遵循分形统计规律，且具有持久性。通过对不同折算液速下的液塞速度波动特性的分析发现，当混合速度Um=11m/s，即其约等于该工况下压力波传播速度时，液塞速度波动的Kolmogorov熵会出现极值，从而发现了液塞速度波动的混沌特征与实际两相流动特征之间的内在联系。在实际应用中，可以通过改变系统的折算液速，优化液塞速度波动的长程相关性。     

基于希尔伯特-黄变换与Elman神经网络的气液两相流流型识别方法

气液两相流的流型对其流动和传热特性有很大的影响，所以如何确定流型一直是两相流研究中的重要课题。但是,由于两相流介质之间存在着随机多变的相界面，致使两相流的流型不仅是多种多样，而且其变化也带有随机性，这给流型识别带来了很大困难。而希尔伯特－黄变换(HHT)和神经网络在气液两相流流型识别中还很少见，文中提出了希尔伯特－黄变换与Elman神经网络相结合的气液两相流流型识别的新方法。将压差波动信号经验模态分解(EMD)后的固有模态函数(IMF)进行分析，提取IMF能量特征作为Elman神经网络的输入特征向量，对水平管内的气液两相流流型进行识别。实验结果表明：该方法能很好地识别水平管内的4种流型，为流型识别开辟了一条新的途径；另外，该方法优于BP网络且稳定、识别率高，具有可行性。