催化裂化汽提器的流体动力学数值模拟

提出了一种新型填料式汽提器,并采用气固双流体模型模拟了新型汽提器和传统汽提器内气固流体流动行为.模拟结果显示新型填料式汽提器在改善颗粒流动,提高颗粒分布均匀性和汽提器空间利用率方面要优于传统盘环挡板汽提器.     

撞击流反应器内气固两相流动的数值模拟

采用标准k-ε湍流模型和颗粒轨道模型模拟了水平撞击流反应器内的气相流场和颗粒运动,实验采用压力计和PV4A光纤速度测量仪测量了整体压力损失和颗粒沿喷嘴轴线的速度变化,模拟得到的规律和实验结果基本吻合。通过模拟还得到了单侧颗粒进料时的颗粒运动特征、颗粒的最大渗透深度和平均飞行时间等信息。结果表明,撞击区域集中在2～3倍喷嘴直径范围之内,气流场的速度和压力呈对称分布,颗粒进入反向气流后速度急剧衰减,最大渗透深度约为喷嘴直径的2倍,颗粒的平均飞行时间在0.7 s～1.8 s之间。随着喷嘴气流速度的增加,颗粒物料更容易被气流带走。     

一种新型火炮炮口制退器流场的数值仿真

研究火炮制退器设计优化问题,炮口附近流场超压值分布和制退效率是研究制退器结构优化控制问题时所要考虑的重要目标.为了优化设计,提出一种新型炮口制退器的火炮炮口流场的超压分布模型,分别对无炮口装置和带新型类冲击式炮口制退器的炮口流场进行数值仿真.结果显示,所用的制退器结构能有效降低炮口区域超压值,在周围区域不同点的压力监测值也有相同的衰减效果,在制退器后方冲击波超压值较低,对炮手影响较小.最后利用数值仿真结果表明,设计的制退器提高了效率.研究有助于理解冲击波的特征,并为小口径武器系统制退器的优化设计提供参考.     

一种热气防冰系统的数值仿真

飞机在飞行过程中,结冰问题,会增加重量,影响稳定性.为了防冰,用2D翼型热气防冰系统,采用热气流方法并优化控制防冰腔结构,并进行了数值仿真,得到了防冰系统热力学数值仿真计算结果.计算采用计算流体力学CFD软件FLUENT,根据欧拉模型及用户自定义函数UDF,得到了局部水收集系数、翼型防冰热载荷和表面溢流水量.将外部热载荷与防冰腔内部热气流动与传热耦合计算,实现防冰腔内外表面的热交换仿真,计算出防冰腔内喷口射流以及表面换热量,保证表面温度在允许范围内达到防冰热气流量.结果表明了仿真方法在防冰系统设计研究中的可行性.     

垂直管中聚碳酸酯气力输送的数值模拟

采用气固两相流双流体连续模型,结合颗粒动力学方法,运用计算流体力学的手段,对PC中试生产装置垂直管中的气力输送过程进行了初步数值模拟,在所要求的输送条件下,依据输送压降和投资费用的综合影响,计算出最佳管径为50mm,根据颗粒相轴向速度分布,分析出在满足最大输送能力的情况下,应减少管径,有利于提高固气比,有利于减少能源消耗,提高经济效益。计算出不同输送气速下的压降,压降最低点所对应的输送气速就是最佳经济速度,最佳经济速度随输送量的增大而增大,不同输送量下最佳经济速度点的连线,为最佳经济速度线。     

汽车下护板对发动机舱散热性能的影响

为提高汽车发动机舱的散热性能,通过计算流体力学数值仿真研究汽车下护板对整车散热性能的影响。研究表明：在高速工况下,增加下护板后格栅和冷却模块进气量增加;在高负荷工况下,下护板可改善发动机舱的空气温度分布形态。下护板开口可增加冷却模块进气量,不开口时舱内温度较低,所以在整车设计时应综合考虑散热量和热害。下护板能明显减少风阻,但开口会减弱其效果,因此设计时应多方面考虑。     

复合材料磁悬浮列车车体结构数值模拟(III)——车体结构性能的参数化数值模拟

在磁悬浮列车车体参数化数值模型的基础上,开展参数变化对车体结构性能影响的数值试验,研究复合材料梁截面几何参数对车体刚度和频率的影响。在典型荷载工况下,研究关键设计参数对车体结构性能、结构部件连接模型的力学性能、车体频率和振型、车体结构线性屈曲性能的影响,确定关键设计参数对复合材料车体结构性能的影响趋势,为车体优化设计奠定基础,验证将参数化车体数值模型作为车体结构性能研究的有效性。     

一种分布式环境下的新型高性能计算平台

分析了采用志愿机模式的网络计算平台的特点，针对其不足．提出了一种分布式环境下的新型高性能计算平台NH-PCP（A Novel High Performance Computing Platform in Distributed Environment）．该平台具有可扩展性和容错能力，采用对象串行化技术能够使应用程序跨平台运行．NHPCP具有友好的用户界面，提供一套简单易用的API（Application Programming Interface）函数调用，任何大计算量的、可以分解成独立计算子任务的应用都可以方便地利用该平台运算．基于该平台具体实现了两个典型的并行应用实例，通过对实验结果的分析，总结了适合于本计算平台的并行应用的特点．     

探讨复杂结构反应器内气液两相数值模拟的网格拓扑方法

网格拓扑方法直接影响到复杂结构的反应器内,气液两相数值模拟的收敛速度和计算精度。本文在引入中心下料管和环管式气体分布器的环流反应器内,通过实验,考察了不同表观气速下轴、径向局部气含率和气泡上升速度的分布特性。在此基础上,使用商业软件ANSYS CFX10．0,采用非结构化和杂交两种不同的网格拓扑方法,为该反应器作数值模拟。从定性角度来看,两者结果均表明内、外环气含率均随表观气速的增大而增大;外环循环流入内环的气泡量少;在同一表观气速下,外环气含率远远低于内环;内环气泡速度远远大于外环,这些规律与实验数据基本吻合。从定量角度来看,杂交网格法可清楚地反映出气体分布器和下料管液体入口的影响,以及外环气泡速度方向在导流筒外壁处向上,而这些却是非结构化网格法难以实现的。这说明了在该反应器内的气液两相数值模拟中,采用杂交网格法比单纯的非结构化网格法准确得多。因此,对于复杂几何结构的反应器,本文建议采用杂交网格法。     

提高结构计算程序适用性的一种方法

本文结合实例介绍了利用Matlab统一管理和扩展结构计算源程序的方法及其实现过程。     

热电薄膜型气体流量传感器的热模拟分析

利用有限元分析工具ANSYS/FLOTRAN ,模拟并分析了一个基于薄膜结构的热电型气体流量传感器的温度场。并具体地分析了在气体流量通道入口处气体的流向角度对传感器输出信号以及气体流动状态的影响。将最终的模拟计算结果与实验数据进行比较 ,发现二者基本吻合。利用此热学模型来模拟和分析此类传感器 ,不但可以减少大量的模拟分析过程而且可以降低计算的复杂度 ,另外也为此类传感器的设计和验证提供了一个非常简单而有效的方法和依据。     

基于CFD仿真的切向涡轮流量传感器结构优化

为降低切向涡轮流量计的测量下限,以25 mm口径机械式热量表为例,利用计算流体动力学（ CFD）仿真软件对传感器内部三维流场进行研究,提出了提高传感器性能的10种结构改进方案,并通过CFD仿真对优化后的传感器性能进行预测,选择出最佳方案。结果表明：结构参数改进后,测量下限由0.07 m3/h降为0.035 m3/h。     

客车挡风玻璃除霜性能试验与数值模拟

保持前车窗良好的视野是客车安全驾驶所必须的,提高挡风玻璃的除霜性能是实现这一目标的前提.通过计算流体力学仿真手段对客车的除霜系统进行了细致的数值仿真,得到车内以及挡风玻璃附近气流的速度、温度等参数的分布.试验是在一真实尺寸客车上进行的.计算同试验结果对比表明,挡风玻璃表面的最大温度偏差不超过4℃,分布规律相似.计算流体...     

ZSM5-Y型分子筛催化剂复配体系裂化性能数值研究

采用流动和反应耦合模型模拟ZSM5-Y复配催化剂体系在提升管反应器内的催化裂化过程。结果表明,重油催化裂化反应主要发生在喷嘴附近,该处有45%的重油转化为汽油和柴油。对于ZSM5-Y型复配催化剂体系,ZSM5加入沸石催化剂的显然影响着汽油和液化气的产率,反应产物中柴油馏分及重油馏分的产率基本上不受影响。加入少量择形催化剂便大大降低提升管反应器汽油馏分收率,并提高液化气收率,但汽油与液化气产率显著变化仅发生在择形催化剂加量较小的时候,一旦超过10%以后,对气油和液化气的产率影响反而较小。     

柴油机螺旋进气道三维流场数值模拟

为研究柴油机进气系统的流场,通过计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)数值模拟手段对某柴油机进气系统即螺旋进气道-气阀-气缸的气流进行三维数值模拟.分析柴油机螺旋进气道的流动特点,揭示发动机进气过程的三维流动特性,有助于了解进气过程的复杂流动现象,为柴油机进气系统性能的进一步改进和优化设计提供理论依据.     

流量装置流量稳定性数值仿真评价方法研究

为了提高装置流量稳定性,提出基于计算流体动力学（ CFD）仿真,采用轴向动量数KU、旋流数KV 和不对称数KA ,分析管路不同截面位置的流场速度特征,利用多个截面位置的特征参数变化,评价装置管路的流量稳定性。对新建水装置流量稳定性进行数值仿真分析与实验测试,得出一致性结论。该方法可以在装置设计阶段,对流量稳定性进行评价,从而优化管路结构,提高装置流量稳定性。     

催化柴油管式液相加氢脱硫数值模拟

采用计算流体力学(CFD)软件FLUENT,以用户自定义函数(UDF)添加化学反应和反应热,对实验室带有陶瓷膜管分散器的催化柴油管式液相加氢脱硫反应器进行模拟计算,得出反应床层不同部位的硫化物含量分布和温度分布状况。从反应床层的入口到出口,催化柴油的硫化物含量逐渐下降,且下降速度趋缓。在压力6.5 MPa、混氢量0.84%(m)、空速2 h~(-1)、进口温度633 K的条件下,位于床层高度0.15 m处出现最高温度点643.8 K,径向温差最大2.1 K,表明催化柴油管式液相加氢脱硫反应器催化剂装填合适的高径比为4~6。工艺条件的模拟结果表明:随着进口温度上升、混氢量增加、空速减小脱硫率提高,与实验数据吻合程度较好,说明模拟研究过程中采用的模型和控制方程准确性较高。     

轻汽油醚化反应器内流动状况的数值模拟

为了解决某石化公司轻汽油醚化反应器的放大问题,本研究采用CFD方法对轻汽油醚化反应器内的流动状况进行模拟研究。通过模拟计算得到滴流床反应器内气液两相流动状况,为反应器的选型与设计提供依据。研究表明,该醚化反应器中的流动处于滴流床流型,气液两相均以连续相的形式存在。     

面向CFD应用的Intel持久内存性能评估

在科学计算领域,数据规模随着数值模拟精度要求的提高而快速增长,以DRAM为主存的传统方案由于成本高而难以扩展容量,近年来越来越被关注的持久内存技术有望解决这一问题。持久内存是在DRAM和SSD之间的补充,相比DRAM,持久内存具有容量大、性价比高的优点,但是性能也相对较低。为测试持久内存的应用性能,面向科学计算的一个重要领域——计算流体力学(CFD),对Intel持久内存进行性能评估。实验中,持久内存采用了最易于使用的内存模式,源码不需要任何修改,测试程序涵盖内存基准测试和3种常见的CFD算法,实验结果表明,在内存模式下,对不同CFD算法,相比纯DRAM的配置,持久内存的引入会带来一定的性能损失,且该损失随数据规模的增加而增大;另一方面,持久内存的部署使单服务器能支撑超大数据规模的数值模拟。