基于DSM湍流模型的气固圆湍撞击流模拟

采用改进的DSM大涡模型模拟气相湍流流动,采用颗粒轨道模型模拟颗粒运动,在双向耦合气固湍流数理模型基础上,采用蒙特卡洛方法Tanaka模型进行颗粒碰撞计算,取得相同颗粒数量下不同粒径的固体颗粒随湍射流运动对气相射流的调制规律及颗粒弥散规律.结果 表明,较大粒径的颗粒加强了气流刚性,由于颗粒惯性较大,对冲碰撞使颗粒在碰撞滞止点聚集,使流场中颗粒相浓度分布不均;中等粒径的颗粒对气相耗散较小,颗粒受到离心力主导影响,碰撞后仍沿涡的外围扩散;较小粒径的颗粒对气相耗散严重,颗粒跟随性好,大多聚集在涡核内,碰撞后仍随气体向外扩散,在流场中分布均匀.     

固定床中邻二甲苯氧化的二维非均相模拟

采用二维非均相模型，模拟了邻二甲苯固定床氧化反应器，对于气相方程，使用Ｃｒａｎｋ－Ｎｉｃｏｌｓｏｎ预测－校正格式求解，对于颗粒相方程，使用中心差分并结合迭代方法求解，比较了二维非均相模型和二维拟均相模型的差别，使用二维非均匀相模型，分析了原料进口温度、进料气速、进口浓度、熔盐温度和催化剂尺寸的大小对反应的影响。     

堆积颗粒消波效应模型及其并行计算

本文根据两相流理论,建立了堆积颗粒消波吸能效应的二维轴对称双流体模型。针对模型求解计算量大,传统串行程序计算相当耗时的问题,设计了一种基于MPI的并行算法,实现对模型的并行化数值模拟,显示出较高的计算效率。     

固定床反应器中邻二甲苯氧化的一维非均相模拟

采用一维非均相模型,同时考虑催化剂颗粒的内外扩散,模拟了邻二甲苯氧化固定床反应器,使用变步长Runge-Kutta积分法求解气相方程,使用中心差分并结合迭代方法求解颗粒相方程,使用C 编程并进行求解,首先进行了网格无关性计算．将一维拟均相模型和一维非均相模型的结果进行了比较,并将结果与文献中的二维模型进行比较．另外比较了利用Leva方程,Ergun方程和Kozeny方程求解压降的差别,讨论了管径的变化对反应产率和转化率的影响,从而寻找最适合的参数和方程进行最终计算．     

中心氧配比对GE气化炉内冷态流场分布影响的数值模拟研究

以三通道雾化喷嘴GE水煤浆气化炉为研究对象,应用Fluent软件分别对中心氧体积分数为14%,16%,18%和20%时气化炉内三维冷态流场进行了仿真模拟,考察不同中心氧配比对气化炉内流场分布、颗粒浓度分布和颗粒停留时间的影响。采用标准κ-ε模型描述气相湍流流动,通过SIMPLE算法求解压力速度耦合方程:采用DPM模型描述气体和颗粒相耦合,用随机轨道模型追踪水煤浆颗粒的运动。模拟结果表明:相对于其他3种情况,当中心氧体积分数为16%时,气化炉内流场分布最为合理,颗粒浓度分布最为均匀,颗粒停留时间最长。该分析结果可为实际气化炉的操作参数优化提供指导。     

三相鼓泡床反应器中固体浓度分布与数值模拟

在气、液两相为连续相固相为颗粒流(granular)的基础上进行模拟,建立了描述三相浆态鼓泡床中湍流流动的模型,在模型中考虑了气相在穿过液相中所形成的气泡直径以及固体颗粒大小对系统的影响,同时对任意两相之间的连续性方程和动量方程进行耦合。以三相浆态鼓泡床固体浓度分布为例进行数值模拟,模拟值与实验值吻合较好,表明模型可靠,模拟方法正确,为研究三相浆态床流态特征提供了一种便捷的方法,也为三相浆态床反应器的设计、开发、放大开辟了一条新的道路。     

槽流拟颗粒模型的并行算法

将流体处理为离散粒子，应用拟颗粒硬球模型来研究槽流中的流动现象，与分子动力学模拟的算法类似，是研究槽流机理的一种行之有效的方法。为了作大规模的模拟，本文采用区域分解算法和消息传递编程模型技术，将该模型串行程序并行化，应用一维划分、单相传递的方法简化了并行算法，采用轮换搜索法来避免硬球碰撞次序对结果的影响。在可扩展的机群系统上用实例计算，通过与串行程序的对比，验证了并行程序的正确性，表明本文设计的并行算法取得了较高的并行计算效率。     

窄进料旋风分离器分级性能的研究

为了探索新型清晰切割分级方法,本文以Stairmand型旋风分离器为对象进行了窄进料分级性能的模拟与实验研究.模拟软件采用FLUENT6.2,气相流场选用后k-εRealizable模型,颗粒相采用随机轨道模型.实验设备直径0.1 m,进口风速10 m/s,颗粒粒径在0.1 μm～36 μm之间.模拟与实验结果表明:与全进料相比,窄进料能够得到更高的分级效率与更好的分级精度,但提高不大.颗粒轨迹模拟结果表明,这种情况是由旋风分离器本身固有的"短路流"与"下灰环"夹带造成.     

颗粒动力学与湍动能耦合的稠密两相流动数学模型

在气相湍流流动的k-ε模型基础上,建立了颗粒动力学与湍动能耦合的稠密两相流动数学模型。颗粒相的有效粘性系数取决于颗粒之间相互碰撞而引起的层流粘性以及颗粒微团的湍流脉动而形成的湍流粘性,其中颗粒的碰撞行为以及所形成的颗粒的层流特性用颗粒动力学模型来描述,颗粒的湍流特性采用颗粒湍动能输运方程模型来描述。利用所建立的模型对提升管内气固两相流动过程进行了数值模拟,可以合理地预报出提升管内气固两相的环核流动结构。     

串列双圆柱绕流的气动噪声特性分析

在OpenFOAM求解器中采用改进型延迟分离涡模拟(improved delayed detached eddy simulation,IDDES)方法对串列双圆柱的绕流流场进行数值模拟,使用K FWH方程分析其气动噪声特性,比较不同来流速度、圆柱间距比和圆柱直径的双圆柱绕流的气动噪声特性。分析结果表明：来流速度、圆柱间距比和圆柱直径对串列双圆柱的气动噪声特性都有显著影响,在特定情况下还会出现冲击纯音噪声、高分贝噪声等声品质恶化现象。     

Slip flow in non-circular microchannels

Microscale fluid dynamics has received intensive interest due to the emergence of Micro-Electro-Mechanical Systems (MEMS) technology. When the mean free path of the gas is comparable to the channel’s characteristic dimension, the continuum assumption is no longer valid and a velocity slip may occur at the duct walls. Non-circular cross sections are common channel shapes that can be produced by microfabrication. The non-circular microchannels have extensive practical applications in MEMS. Slip flow in non-circular microchannels has been examined and a simple model is proposed to predict the friction factor and Reynolds product fRe for slip flow in most non-circular microchannels. Through the selection of a characteristic length scale, the square root of cross-sectional area, the effect of duct shape has been minimized. The developed model has an accuracy of 10% for most common duct shapes. The developed model may be used to predict mass flow rate and pressure distribution of slip flow in non-circular microchannels.     

烧结烟气氨法脱硫塔气液两相流数值模拟

为研究脱硫塔内的气液分布情况对脱硫效率的影响,选用FLUENT作为计算工具,以烧结烟气氨法脱硫塔作为研究对象,对塔内气相湍流采用Euler方法描述,对喷淋液滴采用Lagrange颗粒轨道模型描述,研究烟气入口倾角和入口距离浆液池液面高度对脱硫塔内气液两相流场分布的影响,并对脱硫塔的关键参数取值给出建议.     

气固两相流模拟的随机离散模型

§1.引言 气固两相流动形式是最复杂的两相流动实例,其系统中的颗粒浓度较高,颗粒间的碰撞经常发生,从而导致细观层次上的颗粒运动具有复杂性,对于两相流动系统,拟流体模型以其大规模模拟的可行性在数值模拟领域中居重要地位。但是,拟流体模型的连续性假设     

Flow simulation in Electro-Static-Precipitator (ESP) ducts with turning vanes

Flow simulation in inlet ducts along with several turning vanes used in electrostatic precipitator (ESP) are analysed to understand the flow pattern at its exit locations. The geometry of inlet duct has been extracted from the Plant Design Manufacturing System (PDMS) and refined with turning vanes placed at several locations. The domain of duct geometry around turning vanes are decomposed with several volumes and filled with hexahedral elements with the help of stat-of-art mesh generator - Hypermesh. The resulting computational grid has been used in TASCflow solver to predict its flow pattern in the duct. Simulation for the specified conditions predicts uneven flow distribution in the ESP inlet duct. Due to large flow recirculation and turbulent losses in the duct, non-uniform averaged mass flow rates are noticed at duct exit locations. Simulation results suggest that the improvement of flow distribution in the duct through optimization can be tried by placing more turning/splitter vanes in the inlet duct. In order to ensure that the results obtained from TASCflow are meaningful and in right direction, in the absence of measurement data, simulation was benchmarked with other industry standard commercial flow solvers. The observations made from these popular solvers confirm the findings obtained using the TASCflow solver. The analysis with multiple solvers indicates that Fluent provides quick results, while better visualization can be made using CFX solver. The Star-CD solver, which captures the turbulent losses accurately takes more time for convergence provides alternatives.     

Numerical solution of incompressible flow through branched channels

The work deals with numerical solution of 3D turbulent flow in straight channel and branched channels with two outlets. The mathematical model of the flow is based on Reynolds-averaged Navier–Stokes equations for incompressible flow in 3D with explicit algebraic Reynolds stress turbulence model (EARSM). The mathematical model is solved by artificial compressibility method with implicit finite volume discretization. The channels have constant square or circular cross-section, where the hydraulic diameter is same in order to enable comparison between these numerical simulations. First, developed flow in a straight channel of square cross-section is presented in order to show the ability of the used EARSM turbulence model to capture secondary corner vortices, which are not predicted by eddy viscosity models. Next the flow through channels with perpendicular branch is simulated. Methods of setting the flow rate are discussed. The numerical results are presented for two flow rates in the branch.     

超声法测量气固两相流传感器选取研究

超声法因其穿透性好、精度高等优点成为气固两相流参数检测的一个新趋势.由于超声波在空气中衰减较大,因此,选择合适的超声波传感器对于气固两相流参数检测至关重要.通过运用有限元软件COMSOL构建超声法测量气固两相流的仿真模型,研究接收装置接收信号的大小与气固两相流固相颗粒的粒径和发射频率的关系,为实际测量选取超声波传感器提供了理论依据和指导建议.     

微通道内两相流动的耗散粒子动力学模拟

使用了一种两相的耗散粒子动力学模型来模拟微通道内两相流动相变过程,采用改进了的Verlet速度算法,得到了微通道内流体的速度分布图.DPD粒子流动过程中,粒子出现团聚和稀化的现象,表明流体开始出现汽化.计算结果表明,耗散粒子动力学(DPD)方法可以用于对微通道里的相变过程进行模拟.     

煤矿瓦斯浓度的CAPSO-ENN短期预测模型

为了准确预测回采工作面的瓦斯浓度,提出云自适应粒子群算法优化Elman神经网络的瓦斯浓度动态预测新方法。利用井下无线传感器网络监测系统采集的回采工作面瓦斯浓度时间序列作为样本,并对其进行数据降噪和相空间重构等预处理。采用CAPSO算法对Elman神经网络的权值、阈值进行寻优运算,建立了回采工作面瓦斯浓度动态预测模型。通过对MATLAB仿真得出结果研究表明：该模型的平均相对变动ARV值为0.000357,相对均方根误差RRMSE值为0.1056,对回采工作面的瓦斯浓度预测结果合理且可为矿井瓦斯防治工作提供有效理论依据。     

缸内直喷发动机油气分离器模拟分析及试验验证

为分析3种不同结构迷宫式油气分离器的流动分布和压力损失,使用CFD仿真分析软件对某缸内直喷发动机油气分离器内气液两相流场进行数值模拟．采用离散模型模拟油滴粒子喷射,假定油滴粒子与壁面碰撞后即被捕捉,计算得到不同直径油滴的油气分离效率,并设计简单而有效的试验方法对油气分离器分离效率进行间接验证．结果表明,采用CFD软件模拟计算方法能够计算油气分离器油气分离效率,反映流动的本质．根据给定的油气分离效率可优化设计油气分离结构,改进生产方案．